嵌巖灌注樁嵌巖灌注樁承載力穩(wěn)定分析

嵌巖灌注樁的承載性狀由于長徑比、覆蓋土層性質(zhì)、嵌巖段巖性、施工工藝不同而有顯著差異。我國現(xiàn)行的關(guān)于嵌巖灌注樁承載力的計算模式大體有兩類, 一類是只計樁端阻力, 另一類是只計嵌巖部分的側(cè)阻力和端阻力。兩者都不計覆蓋土層的側(cè)阻力, 所以兩者用于計算長徑比較大的建筑物嵌巖灌注樁存在與實際承載力性狀不符合的缺點。考慮長徑比較大的灌注樁豎向極限承載力, 其側(cè)阻力先于端阻力發(fā)揮, 屬于端承-摩擦型樁。

按《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準》的規(guī)定, 恒載效應的變異系數(shù)為0. 07, 服從正態(tài)分布, 活載效應的變異系數(shù)取為0. 29。取土性參數(shù)和荷載效應作為基本隨機變量, 幾何尺寸視為定值 。

在實際工程中, 樁基承載力按定值法計算出的安全系數(shù)是足夠的, 但在實際運用時發(fā)生了失穩(wěn)現(xiàn)象?？煽慷仍O(shè)計法的主要優(yōu)點是可以更全面地考慮影響承載力穩(wěn)定性的諸因素的客觀變異性, 使所設(shè)計的工程更加合理, 能夠用嚴格的概率來度量其安全度, 所以用可靠度理論對嵌巖灌注樁承載力進行分析更符合實際 。

嵌巖灌注樁作為一種特殊類型的樁在地基工程中得到了大量的使用, 特別是山區(qū)鉆孔灌注嵌巖樁應用更為廣泛, 重慶墊江地區(qū)近10年來大約有85%以上的高層建筑采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)。目前, 樁基礎(chǔ)設(shè)計方法是將荷載、抗力等設(shè)計參數(shù)視為定值, 不考慮巖土的變異性, 即使為考慮種種不確定性而引入的安全系數(shù)也是確定的, 都屬于定值設(shè)計方法的范疇。然而, 樁基設(shè)計中的每個環(huán)節(jié)都是在大量的不確定性下進行, 隨著高層建筑的日益增多, 此不確定問題將會越來越突出 。

(1)采用改進方法計算可靠指標,可以避免變量相關(guān)時的協(xié)方差矩陣變換; 采用有理多項式技術(shù)求函數(shù)偏導數(shù),可適應功能函數(shù)線性或非線性,顯式或隱式,對于巖土工程中的其他問題,有理多項式技術(shù)同樣適應。

(2)嵌巖灌注樁由于樁端持力是壓縮性極小的基巖,因此沉降很小,故對其承載力進行分析最為重要。應用可靠度理論,對其進行了較為全面的分析,得到一些初步的結(jié)論。

(3)隨著可靠度理論在巖土工程中的應用,實現(xiàn)可靠度設(shè)計是今后巖土工程發(fā)展的必然趨勢。因此加強對參數(shù)統(tǒng)計和可靠度理論的應用,也是最終實現(xiàn)嵌巖樁基礎(chǔ)可靠性設(shè)計要進行的工作 。2100433B

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法適用范圍

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》適用于松散礫砂層，較厚回填土層，有漂石、塊石、卵石等的巨粒土地層，硬質(zhì)巖石等地層，直徑≥800毫米大直徑嵌巖灌注樁樁成孔。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法工藝原理

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝原理如下所述：

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工技術(shù)，利用雙動力頭分別驅(qū)動鉆桿加底部潛孔錘、外部鋼套管。鉆桿動力頭帶動長螺旋鉆桿及下部潛孔錘順時針轉(zhuǎn)動，潛孔錘在高壓空氣的作用下破碎巖

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法層，同時套管動力頭驅(qū)動鋼套管逆時針旋轉(zhuǎn)，鋼套管下部環(huán)狀合金鉆頭切割巖層與潛孔錘同步跟進成孔。穿管過程中形成的渣土利用驅(qū)動潛孔錘的高風壓空氣從套管與內(nèi)螺旋桿之間向上吹起，通過螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)動將其導至套管外，實現(xiàn)成孔與清孔同步施工。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法工藝流程

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝流程如下所述：

• 施工準備

1.了解施工場區(qū)土層分布及土層的物理力學性能，選擇合適的設(shè)備機具。

2.對所用的機械設(shè)備提前進行維護、保養(yǎng)，確保在施工時正常運轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行科學合理的布置，提前做好“三通一平”工作。清理施工現(xiàn)場地下、地面及空中障礙物，確保順利施工。

4.組織施工設(shè)備、機械進場，并組裝調(diào)試，購置易損配件。

• 操作要點

樁位放樣

根據(jù)設(shè)計的樁位圖，按施工順序?qū)吨鹨痪幪?，依樁號對應的軸線，利用全站儀進行樁位放樣，放好樁點后用0.5米鋼筋頭打入地坪，距樁點1米設(shè)置護點，樁位放樣允許誤差＜10毫米，并在打樁前進行復核。

同步跟進鋼套管安裝

在套管動力頭下端安裝相應長度的鋼套管。安裝時將鋼套管與套管動力頭用鋼絲繩連接，提升套管動力頭，將鋼套管吊起并立于地面，然后緩慢下放套管動力頭使鋼套管上端的卡塊與套管動力頭下端的套管插座接口對準并插入，逆時針旋轉(zhuǎn)套管動力頭使鋼套管卡塊進入套管插座的卡槽內(nèi)，連接完成。

雙驅(qū)動樁機定位

將樁機移至樁位，緩慢下放套管動力頭，使套管中心與樁位對齊，利用自身垂直儀器調(diào)整鉆機立柱的垂直度。

成孔與清孔

1.啟動鉆桿動力頭，潛孔錘在鉆桿動力頭及鉆桿的帶動下按順時針方向旋轉(zhuǎn)，啟動高壓空氣壓縮機，使空氣壓縮機氣壓達到2.4兆帕，向潛孔錘供氣，潛孔錘在高壓空氣的作用下開始成孔，然后啟動套管動力頭使之按逆時針方向旋轉(zhuǎn)，緩慢下放裝配鋼套管，鋼套管下部環(huán)狀合金鉆頭切割巖層與潛孔錘同步跟進成孔。為防止偏孔，開孔時要采取慢速沖擊；套管隨潛孔錘進尺而跟進至基巖面后關(guān)閉套管動力頭，跟管停止，鉆桿動力頭帶動潛孔錘繼續(xù)沖鉆入巖至設(shè)計孔深。

2.沖鉆過程中采用勻速慢進，遇阻力大時潛孔錘向上提升，提升距離約0.3~0.5米，再次旋轉(zhuǎn)振動沖擊進尺，在成孔作業(yè)過程中為輸送出成孔產(chǎn)生的渣土，需2~3次反復提起和下放鉆桿動力頭。

3.成孔達到設(shè)計孔深后，通過氣壓清孔2~3分鐘，通過螺旋鉆桿提升排除沉渣，經(jīng)檢測沉渣厚度W50毫米時停止。鑿除的渣土可利用壓力風為介質(zhì)由排渣通道排到長螺旋鉆桿上，隨長螺旋鉆桿提升，鉆出的渣就可直接排至孔外，完成鉆孔的清孔。通過高壓高速壓力風的清理后，孔底被清理干凈，不存在沉渣。當檢測沉渣厚度＞50毫米時，應將潛孔錘再次下入孔內(nèi)進行第二次清孔，直到滿足實際要求。

樁機移位

成孔完畢后，樁機移至下一樁位繼續(xù)施工。

同步跟進鋼套管拔出

1. 拔管前大直徑嵌巖灌注樁混凝土施工

1） 下鋼筋籠鋼筋籠采用現(xiàn)場加工，鋼筋籠吊裝時嚴禁彎折變形，鋼筋籠四周設(shè)定位器以滿足設(shè)計要求。

2） 澆筑樁身混凝土鋼筋籠就位后，可將導管或者串筒吊入孔內(nèi)，吊入時要有專人監(jiān)護調(diào)正防止刮掛鋼筋籠，超灌高度要根據(jù)鋼管壁厚及土質(zhì)估算混凝土充盈系數(shù)后確定，防止拔管后混凝土面低于設(shè)計樁頂高度。

2. 同步跟進鋼套管拔出

當樁基混凝土澆筑完成，用100噸履帶式起重機配合DZJ-180型振動錘將套管拔出。先開啟振動錘振動I分鐘后再起吊拔管，自澆筑完成后振動拔管時間控制在30分鐘完成，最長不得超過60分鐘。

勞動力組織

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》勞動力組織情況見下表。

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的工法特點如下所述：

1.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》對地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土地層能有效克服石塊的塌落卡鉆、垂直度偏斜的難題，施工速度快，費用低。

2.在復雜地質(zhì)條件下，大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工藝能有效控制成孔質(zhì)量；對松散回填土、砂層等地層，外套管同步跟進，能更有效地控制樁身塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，有效降低混凝土的浪費。其他成孔方法在以上所述的地層中不能很好地、有效地控制塌孔現(xiàn)象的發(fā)生，塌孔導致樁身充盈系數(shù)加大，提高材料成本。

3.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》不需要進行造漿護壁，同步跟進套管不僅能有效防止塌孔，而且鋼套管同步跟進能及時嵌入巖層，對地下水滲漏到樁孔內(nèi)起防護作用，成孔后孔內(nèi)無水。

4.《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》成孔時產(chǎn)生的沉渣利用高壓空氣通過螺旋鉆桿排到孔外，能夠徹底清除孔內(nèi)沉渣，不需進行二次清孔，實現(xiàn)了成孔與清孔同步施工。

• 控制標準

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》執(zhí)行《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008，大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗的主控項目應符合下列規(guī)定：

1. 成孔深度大于設(shè)計要求，允許大于設(shè)計深度300毫米。

2. 樁位允許偏差值應符合下表的要求。

大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗的一般項目應符合下列規(guī)定：

1. 成孔垂直度偏差不得大于1.0%。

2. 成孔直徑不得小于設(shè)計直徑，成樁后局部直徑允許偏差值為-20毫米。

3. 孔底沉渣厚度端承樁不得大于50毫米，摩擦樁沉渣厚度不得大于100毫米。

• 保證措施

《大直徑嵌巖灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的質(zhì)量保證措施有以下3點：

1.嚴格控制樁位和樁身垂直度，打樁前需復核建筑物軸線、水準基點、場地標高；在樁位復核正確、地坪標高已測定的基礎(chǔ)上，樁機才能就位；樁機定位要準確、水平、垂直、穩(wěn)固。樁機就位后，利用自動控制系統(tǒng)調(diào)整其垂直度，樁位對中偏差不超過20毫米。

2.成孔前必須檢査鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，施工過程對磨損超標的鉆頭及時更換；根據(jù)地坪標高、樁頂設(shè)計標高及樁長，計算出樁底標高，以便鉆孔時加以控制。成孔深度必須大于根據(jù)地面標高和設(shè)計樁底標高在套管上做好的標記，至設(shè)計深度時用水準儀進行復測。

3.成孔至設(shè)計深度后，多次提升鉆桿動力頭清除沉渣，根據(jù)內(nèi)螺旋鉆桿和外套管之間的差值驗測沉渣厚度。