旋挖钻孔桩施工工艺

旋挖钻孔桩施工工艺

体现了当工程主流基础形式的特点与传统的人工钻探钻孔技术相比，该技术具有较高的生产效率、良好的安全性能和良好的经济效益。文章结合所在重庆国际博览中心工程的施工实例,就旋挖钻孔桩施工的工艺流程、操作要点及方案比选等进行具体的分析总结。1研究区n区重庆国际博览中心是重庆市即将建成的一座集展览、会议、餐饮、住宿、活动等多功能于一体的现代化智能化场馆,位于国务院直接批复的第三个国家级开发、开放新区———重庆两江新区的核心———悦来会展城。展馆使用面积约40万m2,为西部最大、国内第二、世界第三大的会展场馆(见图1)。所在北区(N区)工程由8个展馆及室外停车场、登录厅、馆间连接体、观众连廊房等组成。其建筑结构设计使用年限为50年,地基基础和建筑桩基的设计等级均为甲级。该工程原始地貌含挖方区域和高回填区域,其中挖方区域主要为人工挖孔桩和独立柱基,回填区域基础形式为旋挖钻孔桩。2基础施工方案的选择和优化2.1灌注桩的施工技术方案根据《地质勘测报告》及工程实际地质条件,设计单位在“基础设计说明”中建议桩长超过16m的灌注桩采用机械成孔法。根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定,开挖深度超过16m的人工挖孔桩工程应当组织专家对专项方案进行论证。综合考虑生产进度、成本控制及施工安全等因素,决定填方区(桩长超过16m的灌注桩)均采用机械成孔法。目前,机械成孔法主要有旋转钻、回旋钻和冲击钻等施工工艺。而旋转钻成孔为干作业施工,回旋钻和冲击钻成孔为湿作业施工。根据地勘报告结论,该工程原始场地为背山面江坡地,场地地下水贫乏,属典型的贫水区,故决定采用旋转钻旋挖灌注桩。2.2桩护壁混凝土预压墙与压力注浆的对比由于该工程原始场地为高回填坡地,新近回填土存在空隙较大、土颗粒之间粘聚力较小等问题,易产生土体沉降。而旋挖成孔过程中,会出现桩孔壁塌孔的情况。若采取压力注浆的方法,其影响范围较小,不能有效地固结土体起到桩护壁的作用;而采用混凝土反压(回灌低强度等级混凝土)的方法,能有效地对塌孔部位和存在较大空隙的部位进行填充、灌实,从而有效控制桩孔壁塌孔的问题。通过对比分析,后者更为经济。故在施工过程中,采用回灌C15混凝土实施反压的方法,回灌混凝土12h后,再继续开挖和回灌,直至成孔(见图2～图5)。3.1旋挖钻孔桩大悬索桩该工程地基以中等风化砂岩或泥岩为持力层。灌注桩总数为845个,其中旋挖钻孔桩(698个)、人工挖孔桩(147个)。旋挖钻孔桩桩径为D1000至D2500不等,桩长为16m至48m不等。鉴于旋挖桩数众多,为便于生产安排与施工控制,特编制《桩自编号图》,将各桩的型号与自编号对应标注,也有利于工程资料的填报和基桩检测工作的开展。3.2理论施工桩长确定由于地勘报告只代表性地给出了各区域的柱状图,为准确确定各旋挖桩的理论施工桩长,以便于施工组织和控制,经建设各方共同研究决定,对地勘报告中未做勘察的桩进行超前钻补勘,布孔间距10～20m,以确保桩身质量满足设计及规范要求,并绘制《超前钻平面布置图》。3.3理论设计桩长的建立根据前述超前钻补勘的详细勘察结果(柱状图),结合各桩设计桩顶标高、完整中风化岩层的起始面及设计嵌岩深度要求,计算出各桩的理论设计桩长,规范化形成《桩长一览表》资料,经参建各方签字认可,用于指导现场生产,有利于进度、质量和成本等控制。4施工组织和流程管理的要点4.1施工作业队伍将该工程包含旋挖桩施工作业内容的6个展馆划分为3个施工区段,通过招标,择优选择3家国内成熟旋挖桩施工作业队伍(施工单位必须具备相应专业资质,并应建立完善的质量管理体系和质量检验制度)。旋挖钻机主要选用三一重工(SR280R、SR360R)和宇通重工(YTR300、YTR280)等。施工过程中,对施工机械合理化组织与调度,并注重对机械设备的维护与保养,以避免因设备故障而影响工期。4.2旋挖机械钻孔、压空桩施工项目按设计及规范要求,严格控制旋挖钻孔桩的桩孔垂直度、孔深(保证嵌岩深度)、孔径、沉渣厚度(清孔质量)等施工质量;严格按审批合格的专项方案进行塌孔处理(确保每一次塌孔后反灌混凝土的浇筑间隔时间、成型质量)、缩孔处理、卡钻处理;严格确保旋挖机械钻孔的定位放线准确,并保证施工安全。作好各桩每一次塌孔后的数据和记录并经各方签字确认。以验收合格的旋挖灌注桩作为样板,再进行大面积照样施工。加强已成孔旋挖灌注桩的钢筋笼安放、混凝土浇筑等质量控制。施工中,严格控制钢筋笼搭接长度及保护层厚度、导管法浇筑混凝土(导管埋深及离孔底距离等)、预埋声测管、防雷接地等的施工质量控制。5桩端承受力测试5.1不良地质条件分析根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)10.1.6条,单柱单桩的大直径嵌岩桩,应视岩性检验桩底下3d或5m深度范围内,有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质条件。故在施工过程中,项目部及时收集齐由原地勘单位和超前钻地勘单位各自出具结果合格的“桩端持力层岩质情况说明”资料。5.2地质意义的认识根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)10.1.1条,基槽(坑)开挖后,应进行基槽检验。基槽检验可用触探或其他方法。当发现与地勘报告和设计文件不一致、或遇到异常情况时,应结合地质条件提出处理意见。即在旋挖钻孔桩成孔入岩时,按照与参建各方商定的取样比例,对地基岩芯进行取样检测,以明确嵌岩深度起算点、持力层强度(砂岩:饱和单轴抗压;泥岩:天然单轴抗压)及其完整性、连续性等。钻孔进入完整中风化岩层500mm左右后,目测确认岩石强度基本达到设计要求,在监理的见证下进行取芯。6桩的质量测试6.1旋挖成孔工艺桩基应采用的方法根据《关于加强桩基工程质量监督和检测的紧急通知》规定,一柱一桩的,应全数检测桩身完整性。根据《关于加强对旋挖桩成桩质量检测的通知》规定,在新近回填土(高填方区)上施工,成桩过程中极易出现塌孔、混凝土振捣不密实等严重质量隐患,给成桩质量带来影响。采用旋挖成孔工艺施工的桩基应全数采用声波透射法或钻芯法对成桩质量进行检测。旋挖桩成桩质量管理采用平行检测的管控方式,由现场委托有桩基检测资质的机构进行检测,其中总桩数的15%应由相关管理部门指定的检测机构进行平行检测。6.2d>2000mm桩该工程旋挖桩桩身完整性检测主要采用声波透射法。根据规范要求,对于D≤2000mm的桩,应埋设3根声测管取3个检测截面;D>2000mm的桩,应埋设4根声测管取6个检测截面。检测报告中必须包括声速—深度(V—H)曲线、波幅—深度(A—H)曲线、PSD曲线附图,并表述施工单位提供的桩身长度、检测长度及检测时间、浇筑时间、龄期等信息。6.3全桩长覆盖测声波透射法所需埋设的声测管,其埋设深度应至桩底,保证检测范围覆盖全桩长。为防止因声测管变形、破裂、不垂直导致不满足检测条件,该工程声测管选用50～60mm内径的钢