旋挖鉆機(jī)在現(xiàn)代地基基礎(chǔ)施工中的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)是耳熟能詳了,但旋挖鉆機(jī)在工民建及地下工程開(kāi)挖領(lǐng)域的基坑支護(hù)方面的巨大潛力,對(duì)習(xí)慣于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和施工方法的設(shè)計(jì)和施工人員來(lái)說(shuō),是一個(gè)值得關(guān)注和嘗試的新課題。筆者結(jié)合三一重機(jī)生產(chǎn)的SR220C、SR180旋挖鉆機(jī)在中東海灣地區(qū)參與重大工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)踐,并參考國(guó)內(nèi)外地鐵工程和高層建筑基坑圍護(hù)工程中鉆孔咬合樁施工工法應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn),對(duì)在工民建及地下工程開(kāi)挖領(lǐng)域的基坑支護(hù)工程中,如何合理、有效地使用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔咬合樁施工以及咬合樁施工工藝和管理規(guī)范,進(jìn)行基本的探討和歸納。
1 咬合樁施工工法的現(xiàn)狀
基坑工程是一個(gè)古老而又有時(shí)代特點(diǎn)的巖土工程課題。放坡開(kāi)挖和簡(jiǎn)易木樁圍護(hù)可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代。20世紀(jì)以來(lái),隨著大量高層,超高層建筑及地下工程的不斷涌現(xiàn),旋挖鉆機(jī),特別是鉆深不超過(guò)40m的中小噸位旋挖鉆機(jī)替代套管鉆機(jī)、循環(huán)鉆機(jī)以及螺旋樁機(jī),用鉆孔咬合樁施工工法來(lái)完成主體基坑支護(hù)工程,得到了廣泛的應(yīng)用,并逐漸從理論和概念上得到完善和成熟,形成一種新的現(xiàn)代基礎(chǔ)施工工法: 鉆孔咬合樁基坑支護(hù)工法,如圖1所示。
2 工法特點(diǎn)
(1) 采用旋挖鉆機(jī)施工,在成孔過(guò)程中對(duì)易于坍孔的部分采用鋼套管(一般直徑略大于樁孔直徑)護(hù)壁,這樣可避免孔壁坍垮問(wèn)題,且成孔垂直度能由旋挖鉆機(jī)垂直度控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整和保證。如三一重機(jī)生產(chǎn)的SR220C旋挖鉆機(jī)可實(shí)現(xiàn)垂直度誤差不大于2‰的控制精度。因此,咬合樁終端持力層處錯(cuò)位交叉的偏離精度可控、樁型標(biāo)準(zhǔn)。用旋挖鉆機(jī)在樁身混凝土處于塑性狀態(tài)下完成切割咬合過(guò)程形成的排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性狀好、支護(hù)強(qiáng)度大、防滲效果佳。一些廠家生產(chǎn)的旋挖鉆機(jī)甚至可通過(guò)駕駛室內(nèi)的HMI操控系統(tǒng),清楚地判定和記錄所穿越地層的土質(zhì)情況及樁底持力層情況,因此成樁過(guò)程比較容易控制。
(2) 施工機(jī)械化程度高、成孔速度快、樁機(jī)就位迅速、成樁效率明顯高于其他類(lèi)型灌注樁。
(3) 施工無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng),對(duì)地層及周邊環(huán)境影響小,少泥漿作業(yè),施工現(xiàn)場(chǎng)潔凈。
(4) 鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用地層范圍廣,尤其在富水軟地層中施工的排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)防滲效果好,無(wú)需另外增加輔助截水帷幕等防水措施,與其他達(dá)到相同工程要求的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式(如人工挖孔排樁、地下連續(xù)墻及泥漿護(hù)壁鉆孔排樁等)相比造價(jià)低。
(5) 旋挖鉆機(jī)施工鉆孔咬合樁技術(shù)通用性強(qiáng)、易掌握,利于推廣。
(6) 便于施行其他后處理技術(shù),如后壓密注漿技術(shù)、錨桿支護(hù)技術(shù)、旋噴加固技術(shù)等。
3 適用范圍
該工法適用于風(fēng)化石灰石巖層,砂礫石層及軟土地層深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工,尤其在飽和富水軟土層施工中最能體現(xiàn)其優(yōu)越性。
4 工藝原理
鉆孔咬合樁是用旋挖鉆機(jī)鉆孔,樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu),如圖2所示。
為便于切割咬合,樁的排列方式一般設(shè)計(jì)為一個(gè)素混凝土樁或異型鋼筋混凝土樁(A樁)和一個(gè)鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置。為了減少施工過(guò)程中相鄰孔間的擾動(dòng),一般采用隔4孔為一個(gè)單元序列施工工法。即施工時(shí),先施工A1樁,再施工A2樁。緊跟著施工相鄰的B樁。A樁用超緩凝型混凝土,要求必須在A樁混凝土凝結(jié)之前完成B樁的施工,以便在B樁施工時(shí),利用旋挖鉆機(jī)切割掉相鄰A樁1/4弱直徑相交部分的混凝土,實(shí)現(xiàn)A樁與B樁的咬合。
5 施工工藝
5.1 導(dǎo)孔的施工
旋挖鉆機(jī)就位以后,先預(yù)鉆一個(gè)深3m左右的導(dǎo)孔,導(dǎo)孔的直徑只要能順利放入套管護(hù)筒即可。
5.2 單樁的施工工藝流程
(1) 壓入護(hù)筒并取土成孔。為了保證進(jìn)入樁位預(yù)孔內(nèi)護(hù)筒的垂直度要求,先用旋挖鉆機(jī)的護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)第一節(jié)套管(每節(jié)套管長(zhǎng)約7~8m)壓入1.5~2.5m,然后用短螺旋鉆斗(或土斗等)從套管內(nèi)取土,一邊卸土、一邊繼續(xù)下壓護(hù)筒沒(méi)入土中,第一節(jié)套管按要求壓入土中后,地面以上要留1.2~2.0m,以便于接管。此后要視樁位的地質(zhì)情況來(lái)決定需要接入鋼護(hù)筒的節(jié)數(shù)或長(zhǎng)短,以及壓入鋼護(hù)筒的方法: 對(duì)于地質(zhì)條件優(yōu)越的樁孔(護(hù)壁性能好,質(zhì)地均勻等)可考慮不再接入第二節(jié)護(hù)筒即用直接取土法施工。在需要長(zhǎng)套管護(hù)筒護(hù)壁時(shí),除用護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器壓入外,也可考慮用振動(dòng)錘下護(hù)筒來(lái)提高作業(yè)效率。
(2) 垂直度的檢測(cè)。在用驅(qū)動(dòng)器壓護(hù)筒時(shí),樁位垂直度的檢測(cè)一般為抽樣檢查。
(3) 吊放鋼筋籠。對(duì)于需放置鋼筋的樁孔,成孔檢查合格后進(jìn)行安放鋼筋籠工作。安裝鋼筋籠時(shí)應(yīng)采取有效措施保證鋼筋籠標(biāo)高的正確。
(4) 灌注樁芯混凝土。如孔內(nèi)有水時(shí)需采用水下混凝土灌注法施工;如孔內(nèi)無(wú)水時(shí)則采用干孔灌注法施工,此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)振搗。
(5) 拔管成樁。一邊灌注混凝土一邊拔管,此時(shí)常用振動(dòng)錘拔起護(hù)筒套管。
(6) 預(yù)置二次灌漿導(dǎo)管。在預(yù)置灌漿導(dǎo)管時(shí),不但在樁芯要預(yù)置一次灌漿導(dǎo)管 ,在樁的咬合相交部分,還應(yīng)布置直徑為50mm左右的PVC導(dǎo)管(二次灌漿導(dǎo)管),為事后壓密注漿提高排樁承載力和防滲效果做事前準(zhǔn)備。
(7) 成樁維護(hù)。灌注后的單樁或排樁總會(huì)存在縮頸、搭接錯(cuò)位、承載力不足
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