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可视可控旋挖扩底灌注桩施工技术

2016-06-06

 扩底钻孔灌注桩因其自身具有的独特优点在各类结构工程中得到广泛应用。全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩工法适用于抗震设防烈度Ⅷ度以下的一般桥梁、工业与民用建筑、高架道路、铁路、港口等工程的竖向抗压或抗拔桩。与传统的灌注桩、人工扩孔桩、爆破扩孔桩相比,在软土地基、施工条件恶劣、对环保要求高、中心城区建设等条件下施工具有更大的优势,其不适用于岩层施工。 

 

 

1 全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工特点

 

 

全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工成桩速度快、桩侧摩阻力高,其智能化程度高,在钻孔、扩孔过程中,根据钻孔旋挖斗、扩孔用的“魔力铲”自带的探头及感应设备,在操作室内能够清晰、直观地监控钻孔、扩孔的全过程,操作人员可及时根据反馈的图文信息调整钻头,以期达到最佳的扩孔效果满足设计的要求,确保成桩质量,同时符合现代社会建设工程中对环境保护的要求,其沉渣少、沉降变形小,对施工条件、环境要求低,具有很好的经济效益和社会效益明显。 

 

 

 

2 全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩工艺原理

 

 

施工时首先根据施工图进行放样,用十字线对桩中心进行定位,然后利用扩底桩机自配起吊设备及桩机自重进行护筒埋设。然后桩机调整姿态、就位并将等径部桩长、桩径等技术参数输入桩机内部电脑控制系统开始进行等径部的成孔。全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工工法成孔主要利用自配的液压传动杆带动底部悬挖铲对土体进行切削,待悬挖铲内土体充满后,提升悬挖铲至地面进行卸土,如此反复作业,直至钻进至设计标高。扩底施工时,更换悬挖铲为扩底钻头,作业原理同上,直至扩底设计孔径。 

 

 

3 施工技术流程

 

全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工流程如图1所示。 

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3.1埋设护筒 

定好桩位后,先在桩位控制圆外侧设置十字交叉的引桩,引桩可用木桩代替,以便在埋设护筒时控制护筒中心位置。护筒采用10-12mm钢板制作,上部做1-2溢浆孔,埋放深度可根据地表土质特征进行选定,护筒埋深应超过杂填土埋藏深度,护筒底口埋进原土深度不小于0.2m,且护筒埋深不小于2.0m,上口高出地表0.1m,护筒外围同步对称回填夯实,保持稳定。护简直径应比桩直径大20cm,目的为了扩底钻头入孔更顺利,不易碰撞孔壁。埋设护筒时,其中心与桩位中心线偏差不得大于20mm,且护筒与周围垂直。 

  

3.2钻机就位 

为保证旋挖钻机的稳定性,施工场地应予先处理,满足钻机运作要求。钻机就位后,在钻机履带下垫2cm厚钢垫块塞住履带,防止施工中移动。之后恢复十字线,调整钻杆中心钻机至桩孔的中心距离,保持旋挖钻臂竖直,使旋挖钻机中心与识字线中心对齐。同时,钻机自行走至桩位处,使用钻机水平仪调整钻机水平度,调整完成后再用钻机钻杆对准桩位中心,再次定位,然后调整钻机的钻杆中心对准桩位。 

  

3.3等径桩成孔 

钻机有随机柴油机驱动马达来转动钻杆,以钻杆、钻斗自重并加液压加压旋转筒式钻头作为钻进压力进行原成孔挖土,当钻斗内装满土后,钻机将钻斗提升,旋转到翻斗车上或卸土区内打开钻斗门卸土,关闭斗门将钻头回旋至钻进位置,并将机体旋转体的上部锁定住,再下降钻头挖土,反复循环钻挖至设计深度。旋挖钻机启动后,旋挖机正转旋挖切削原状土,开始时先轻压慢钻,进入正常状态后,可逐渐增大转速,调整钻压。旋挖钻机利用液压控制系统进行桩孔挖掘钻进,反复提升钻斗进行土体的挖掘、卸土作业。钻进中根据不同的地质条件合理调整钻进速度,严格控制稳定液的质量,及时向孔内补充稳定液,使孔内液面高出地下水位0.5m,确保孔壁稳定。 

  

3.4旋挖扩底施工 

等径桩钻到设计深度后,经检验合格,更换扩底钻头进行扩底作业前的准备工作。在扩底作业前,应根据设计图纸的要求,将设计数据输入钻斗的锁定装置中,核实无误后调试扩底钻斗灵敏度及检测扩大部分直径尺寸,发现实际打开尺寸与输入设计尺寸不符时及时纠正,反复检测,合格后开始扩底作业。在扩底施工时,通过影响监视系统,在自动管理中心的控制下,回转扩底铲斗在进行旋转中,被平均分成二份或四份进行土体的切削挖掘,实施水平扩底,期间产生的泥土沙砾被铲斗所容纳,收回铲斗、提升并带到地面。扩底作业同时,注入配制好的稳定液,操作员可通过映像监视管理系统,在自动管理中心的指挥下,回转扩底钻头控制扩孔量和钻头斗容积,使扩底作业过程中尽量减少沉渣。同时边旋转边注入稳定液,在提升和下放扩底钻头时,应严格控制升降速度,穿过粉质粘土与粉砂层时应缓慢平稳提升和下放,避免因稳定液波动使孔壁受到冲刷而失稳。之后,反复进行,直到达到设计要求为止,可通过电脑映像管理系统进行现场监控和复验,扩底完成后由打印机输出扩底记录。 

  

3.5稳定液的配置 

稳定液的性质应根据地质条件的不同而进行调整,在不同地质情况下,有针对性地配置好稳定液,以确保孔内护壁的质量。 

  

3.6钢筋笼的制作与安装 

钢筋笼分节制作,一般分节长度不宜超过18m,主筋与主筋制作中可采用双面搭接焊,不小于5d。钻孔桩主筋净保护层为60mm,箍筋与主筋均采用电焊连接,钢筋主筋上每隔4m设置一道混凝土滚轮垫块,沿钢筋笼四周均布置3块。钢筋笼制作时。应将主筋调直,除锈,下料准确。声测管长度同图纸中主筋长度,采用焊接钢管并与钢筋焊接固定。钢筋笼的安装,必须符合设计和施工规范要求,钢筋焊接采用单面搭接,同一截面搭接不得大于50%。试锚桩在吊放钢筋笼时,必须和声测管同时下入到孔内,所以每节声测管和每节钢筋笼的长度一定要吻合;钢筋声测管所需的接头必须要焊接,水密可靠不漏浆,管底用钢板焊死,管顶用木塞或丝扣等密封;吊放钢筋笼和声测管时要严防碰撞。同时,吊放钢筋笼时要慢,采用旋转式下放,要注意不要将钢筋笼碰撞变形,不强下、墩下及硬下;在立焊搭接时要注意焊接质量。   

 

3.7导管安装、二次清孔及清孔方式 

安装钢筋笼完成后,应尽快安装导管,并严格控制试、锚桩的孔底沉渣。吊放导管应位置居中,稳步沉放,防止卡挂钢筋笼,导管距孔底30~50cm。泥浆比重应小于1.15,返泥浆比重小于1.20,孔底沉渣应小于50mm。清孔方式采用气举反循环和正循环相结合清孔。清孔前,孔底如无沉淤或沉淤较少时,可采用气举正循环进行。一般情况均采用气举反循环进行。气举反循环清孔较适用于第二次清孔;气举反循环清孔的主要设备机具包括空气压缩机、出水机、送风管、气水混合器等。设备机具规格一般应根据孔深、孔径等合理选择。出水管可利用灌注混凝土导管。 

  

3.8水下混凝土灌注 

灌注水下混凝土导浆管采用φ250mm,为确保初灌量导管的首节长度应大于4m,螺纹连接方式各接头必须扭紧,严防漏气漏水,用完后要清洗干净,丝扣要上油。首次混凝土灌注料,初灌料参照一般灌注桩初灌量进行计算,控制导管埋深在2-5m。在实际施工中,初灌料一般都大于5m3。要严格检查混凝土的坍落度及和易性,坍落度一般控制在18~22cm,初凝时间控制在6-8h。在混凝土灌注中,要连续灌注,技术人员要随时检查孔内混凝土上升的数字和灌注混凝土数量,随时掌握导管埋入深度,超过埋管深度后及时拆除导管。为了保证桩头混凝土质量,混凝土需要超灌桩长的5%,且不小于2m。实际混凝土灌注的充盈系数在1.05~1.2之间。 

 

 

 

4 结束语 

 

 

综合上述,采用全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工工法可以大大提高施工进度,施工智能化程度高,并符合现代社会建设工程中对环境保护的要求。全液压、可视可控旋挖扩底灌注桩施工中,扩底部的成孔是扩底桩的关键一环,等径部成孔完成后更换扩底钻头进行作业,因此,作业前应根据设计要求,将扩底作业的施工设计参数输入电脑管理程序中,并调节、检测扩底铲斗的灵敏度,以保证符合要求后锁定电脑管理程序开始扩底作业。