嵌巖灌注樁實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際工程中, 樁基承載力按定值法計(jì)算出的安全系數(shù)是足夠的, 但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)發(fā)生了失穩(wěn)現(xiàn)象?？煽慷仍O(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)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(jì)的工程更加合理, 能夠用嚴(yán)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(jìn)行分析更符合實(shí)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(yīng)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(jì)方法是將荷載、抗力等設(shè)計(jì)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(jì)方法的范疇。然而, 樁基設(shè)計(jì)中的每個(gè)環(huán)節(jié)都是在大量的不確定性下進(jìn)行, 隨著高層建筑的日益增多, 此不確定問題將會(huì)越來越突出 。

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(jì)算模式大體有兩類, 一類是只計(jì)樁端阻力, 另一類是只計(jì)嵌巖部分的側(cè)阻力和端阻力。兩者都不計(jì)覆蓋土層的側(cè)阻力, 所以兩者用于計(jì)算長徑比較大的建筑物嵌巖灌注樁存在與實(shí)際承載力性狀不符合的缺點(diǎn)?？紤]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(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定, 恒載效應(yīng)的變異系數(shù)為0. 07, 服從正態(tài)分布, 活載效應(yīng)的變異系數(shù)取為0. 29。取土性參數(shù)和荷載效應(yīng)作為基本隨機(jī)變量, 幾何尺寸視為定值 。

(1)采用改進(jìn)方法計(jì)算可靠指標(biāo),可以避免變量相關(guān)時(shí)的協(xié)方差矩陣變換; 采用有理多項(xiàng)式技術(shù)求函數(shù)偏導(dǎo)數(shù),可適應(yīng)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(xiàng)式技術(shù)同樣適應(yīng)。

(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(jìn)行分析最為重要。應(yīng)用可靠度理論,對其進(jìn)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(yīng)用,實(shí)現(xiàn)可靠度設(shè)計(jì)是今后巖土工程發(fā)展的必然趨勢。因此加強(qiáng)對參數(shù)統(tǒng)計(jì)和可靠度理論的應(yīng)用,也是最終實(shí)現(xiàn)嵌巖樁基礎(chǔ)可靠性設(shè)計(jì)要進(jìn)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(dòng)力頭分別驅(qū)動(dòng)鉆桿加底部潛孔錘、外部鋼套管。鉆桿動(dòng)力頭帶動(dòng)長螺旋鉆桿及下部潛孔錘順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)套管動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鋼套管逆時(shí)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(jìn)成孔。穿管過程中形成的渣土利用驅(qū)動(dòng)潛孔錘的高風(fēng)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(dòng)將其導(dǎo)至套管外，實(shí)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(zhǔn)備

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

2.對所用的機(jī)械設(shè)備提前進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)，確保在施工時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)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(jī)械進(jìn)場，并組裝調(diào)試，購置易損配件。

• 操作要點(diǎn)

樁位放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)的樁位圖，按施工順序?qū)吨鹨痪幪?hào)，依樁號(hào)對應(yīng)的軸線，利用全站儀進(jìn)行樁位放樣，放好樁點(diǎn)后用0.5米鋼筋頭打入地坪，距樁點(diǎn)1米設(shè)置護(hù)點(diǎn)，樁位放樣允許誤差＜10毫米，并在打樁前進(jìn)行復(fù)核。

同步跟進(jìn)鋼套管安裝

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

雙驅(qū)動(dòng)樁機(jī)定位

將樁機(jī)移至樁位，緩慢下放套管動(dòng)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(jī)立柱的垂直度。

成孔與清孔

1.啟動(dòng)鉆桿動(dòng)力頭，潛孔錘在鉆桿動(dòng)力頭及鉆桿的帶動(dòng)下按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)高壓空氣壓縮機(jī)，使空氣壓縮機(jī)氣壓達(dá)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(dòng)套管動(dòng)力頭使之按逆時(shí)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(jìn)成孔。為防止偏孔，開孔時(shí)要采取慢速?zèng)_擊；套管隨潛孔錘進(jìn)尺而跟進(jìn)至基巖面后關(guān)閉套管動(dòng)力頭，跟管停止，鉆桿動(dòng)力頭帶動(dòng)潛孔錘繼續(xù)沖鉆入巖至設(shè)計(jì)孔深。

2.沖鉆過程中采用勻速慢進(jìn)，遇阻力大時(shí)潛孔錘向上提升，提升距離約0.3~0.5米，再次旋轉(zhuǎn)振動(dòng)沖擊進(jìn)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(fù)提起和下放鉆桿動(dòng)力頭。

3.成孔達(dá)到設(shè)計(jì)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(shí)停止。鑿除的渣土可利用壓力風(fēng)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(fēng)的清理后，孔底被清理干凈，不存在沉渣。當(dāng)檢測沉渣厚度＞50毫米時(shí)，應(yīng)將潛孔錘再次下入孔內(nèi)進(jìn)行第二次清孔，直到滿足實(shí)際要求。

樁機(jī)移位

成孔完畢后，樁機(jī)移至下一樁位繼續(xù)施工。

同步跟進(jìn)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(shí)嚴(yán)禁彎折變形，鋼筋籠四周設(shè)定位器以滿足設(shè)計(jì)要求。

2） 澆筑樁身混凝土鋼筋籠就位后，可將導(dǎo)管或者串筒吊入孔內(nèi)，吊入時(shí)要有專人監(jiān)護(hù)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(jì)樁頂高度。

2. 同步跟進(jìn)鋼套管拔出

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

勞動(dòng)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(dòng)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(diǎn)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(fèi)用低。

2.在復(fù)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(jìn)，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(fèi)。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(dǎo)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(jìn)行造漿護(hù)壁，同步跟進(jìn)套管不僅能有效防止塌孔，而且鋼套管同步跟進(jìn)能及時(shí)嵌入巖層，對地下水滲漏到樁孔內(nèi)起防護(hù)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(shí)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(jìn)行二次清孔，實(shí)現(xiàn)了成孔與清孔同步施工。

• 控制標(biāo)準(zhǔn)

《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(yàn)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(yàn)的主控項(xiàng)目應(yīng)符合下列規(guī)定：

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

2. 樁位允許偏差值應(yīng)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(yàn)的一般項(xiàng)目應(yīng)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(jì)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(diǎn)：

1.嚴(yán)格控制樁位和樁身垂直度，打樁前需復(fù)核建筑物軸線、水準(zhǔn)基點(diǎn)、場地標(biāo)高；在樁位復(fù)核正確、地坪標(biāo)高已測定的基礎(chǔ)上，樁機(jī)才能就位；樁機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固。樁機(jī)就位后，利用自動(dòng)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(biāo)的鉆頭及時(shí)更換；根據(jù)地坪標(biāo)高、樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高及樁長，計(jì)算出樁底標(biāo)高，以便鉆孔時(shí)加以控制。成孔深度必須大于根據(jù)地面標(biāo)高和設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高在套管上做好的標(biāo)記，至設(shè)計(jì)深度時(shí)用水準(zhǔn)儀進(jìn)行復(fù)測。

3.成孔至設(shè)計(jì)深度后，多次提升鉆桿動(dòng)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(yàn)測沉渣厚度。