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沖抓成孔灌注樁施工技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用成都建式路橋建設(shè)有限公司 鄧家勛 鄧江云【摘要】 在工程建設(shè)中推廣泛應(yīng)用“新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料”是黨和政府大力倡導(dǎo)的。實(shí)施“四新”技術(shù)，對于加快施工進(jìn)度、保證工程質(zhì)量和安全文明施工、提高經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展有很大幫助。本文對成（都）彭（州）高速入城段改造工程第七標(biāo)段中應(yīng)用沖抓成孔灌注樁施工技術(shù)實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，目的是為同行提供參考?！娟P(guān)鍵詞】 沖抓成孔 鋼護(hù)筒 樁基礎(chǔ) 一、引言隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，技術(shù)含量高、施工難度大、規(guī)模大的項(xiàng)目在工程建設(shè)項(xiàng)目中所占的比重越來越大。沖抓成孔施工技術(shù)以其進(jìn)度快、質(zhì)量好、安全有保障、更利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)迅速成為在橋梁樁基礎(chǔ)施工的主要方法之一二、工程概況1.樁基設(shè)計(jì)簡介成(都)彭(州)高速入城段改造工程，全線采用高架橋形式。我公司承建的第七標(biāo)段，由主線高架橋和匝道橋兩部分組成。橋基礎(chǔ)為摩擦樁基礎(chǔ)，共有樁基162根，最大單根樁長28米，總長度3944m。樁直徑分150和180兩種規(guī)格，150樁基136根，總長3332m，180樁基26根，總長612m。樁基布置形型：主線高架橋?yàn)?2群樁，匝道橋?yàn)?2群樁。樁基礎(chǔ)需用C25砼7500m3。2.工程地質(zhì)橋址區(qū)各鉆孔深度范圍內(nèi)所揭露地層自上而下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）和第四系上更新統(tǒng)冰水堆積層（Q3fgl+al），具體為填筑土層、粘土層、亞砂土層、中砂層、卵石層。3.水文地質(zhì)3.1場地內(nèi)地下水主要為賦存于第四系砂、卵石層中的孔隙潛水，補(bǔ)給來源為大氣降水、河渠水及區(qū)域地下水。具有隨季節(jié)變化的特點(diǎn)，地下水位為710m左右，其年變化幅度約為1.5-2.0m。3.2場地地下水含水層主要為砂卵石層，屬強(qiáng)透水性地層，厚度較大，本場地砂卵石層的平均滲透系數(shù)采用K=22m/d。3.3地表水及地下水對混凝土無結(jié)晶類、分解類及結(jié)晶分解類腐蝕，防護(hù)等級為常規(guī)防護(hù)。 三、樁基施工方案選擇目前，在成都地區(qū)樁基礎(chǔ)施工主要采用人工挖孔灌注樁和沖擊鉆成孔灌注樁兩種方法。人工挖孔樁施工方便，不需要大型機(jī)械設(shè)備，可同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樁基礎(chǔ)的施工。但需要大量的人力，井下作業(yè)條件差、環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全和質(zhì)量隱患嚴(yán)重。沖擊鉆成孔灌注樁施工較好地克服了人工挖孔樁施工的不足，施工進(jìn)度進(jìn)一步加快。缺點(diǎn)是需要泥漿護(hù)壁，不利于環(huán)境保護(hù)和文明施工；如果工期緊張，同樣需要多臺鉆孔設(shè)備。和以上兩種施工方法相比，沖抓鉆成孔灌注樁施工更是一種先進(jìn)的方法。它采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn)護(hù)壁，沖抓鉆鉆進(jìn)速度更快，生產(chǎn)效率更高。不僅更有利于樁孔的成形、防止坍孔，而且安全文明施工和樁基質(zhì)量得到保證。它施工專業(yè)化，所需工作面少，便于施工管理和控制；樁基全部成型所需時(shí)間短，便于流水作業(yè)的組織，在工程量大、工期緊的情況更顯現(xiàn)出它的優(yōu)越性。從本工程樁基礎(chǔ)的數(shù)量、工期要求、安全文明施工、工程質(zhì)量、施工技術(shù)、設(shè)備配套情況（只有150鋼護(hù)筒）等幾方面綜合比較結(jié)果，決定對150樁基礎(chǔ)采用沖抓成孔灌注樁施工方案，180樁基礎(chǔ)采用沖擊成孔灌注樁施工方案。四 、施工工藝流程沖抓成孔水下砼灌注樁施工工藝流程圖孔位放線導(dǎo) 管 制 作測砼表面高度密封承壓試驗(yàn)平整場地、樁位放樣成 孔 檢 測安裝沖抓鉆機(jī)砼配合比選定鋼 筋 試 驗(yàn)導(dǎo) 管 安 放下鋼筋籠鋼筋籠制作安聲測管管管截 樁 頭沖抓鉆機(jī)移位拆除護(hù)筒導(dǎo)管灌注水下砼砼拌和及運(yùn)輸砼檢驗(yàn)報(bào)檢自檢鉆機(jī)就位鉆 進(jìn)、清 孔檢修鉆頭報(bào)檢自檢樁 基 檢 驗(yàn)五、沖抓鉆機(jī)簡介1.沖抓鉆機(jī)設(shè)備構(gòu)成及工作原理該工程采用日本生產(chǎn)的全回轉(zhuǎn)沖抓鉆孔成套設(shè)備。它由RT-150型全回轉(zhuǎn)器、RTP180液壓動(dòng)力單元、鋼護(hù)筒、履帶式式起重機(jī)、反力架和抓斗等組成。成孔原理為：用大噸位液壓機(jī)械將全鋼護(hù)筒旋轉(zhuǎn)向下壓入并切割土層，以鋼護(hù)筒作為鉆孔導(dǎo)向及護(hù)壁，用錘式抓斗對護(hù)筒內(nèi)的土、石進(jìn)行挖掘，并在挖掘的同時(shí)旋轉(zhuǎn)護(hù)筒使之下沉，從而形成樁孔。鋼護(hù)筒在灌注水下砼過程中與砼導(dǎo)管一道拔除。2.沖抓鉆機(jī)組成和和基本參數(shù)組成技術(shù)參數(shù)名稱參 數(shù) 值旋轉(zhuǎn)器型號RT-150鏜孔直徑1000-1500mm套管抽取力度1636kN套管推進(jìn)（壓下）力度170-490 kN可信的汽缸沖程500 mm扭矩1180 kN-m轉(zhuǎn)速1.4 min-1重量(未計(jì)鎖口盤)28500kg液壓動(dòng)力單元型號RTP-180柴油機(jī)品牌/型號HINO/EP100TD輸出/速度185ps/2000spm136kw類型柴油、直接燃油噴射、渦輪增壓、水冷液壓泵用于旋轉(zhuǎn)的變量活塞泵:流量/壓力223Iit./min.2件270 kgf/cm26.5Mpa用于驅(qū)動(dòng)/抽取和夾持的變量活塞泵:流量/壓力1733Iit./min245 kgf/cm24.0Mpa齒輪泵用于水準(zhǔn)測量: 流量/壓力72.3 Iit./min210 kgf/cm20.5Mpa遙控箱外形尺寸363016002056 mm整機(jī)重量4500 kg履帶式起重機(jī)50000 kg以上園形抓斗D1000反力架3.沖抓鉆機(jī)的試運(yùn)行 沖抓鉆機(jī)拼裝成型后，對行走部份、管路部份、旋轉(zhuǎn)部份、動(dòng)力部份、臂架等各部份進(jìn)行檢查，然后進(jìn)行試運(yùn)行。試運(yùn)行的主要項(xiàng)目有：臂架提升、臂架旋轉(zhuǎn)、鋼護(hù)筒夾緊、鋼護(hù)筒回轉(zhuǎn)、鋼護(hù)筒推入、鋼護(hù)筒拔除、抓土、卸土等。4.鋼護(hù)筒概況該沖抓成孔鉆機(jī)配套設(shè)備為原廠定型配制，外徑D150規(guī)格。其內(nèi)徑為141，面板采用24厚鋼板。首節(jié)護(hù)筒下端設(shè)有刃口，便于護(hù)筒向下推入。護(hù)筒標(biāo)準(zhǔn)長度為6m，另設(shè)2m、3m等調(diào)節(jié)段。六、主要施工方法和注意事項(xiàng)沖抓成孔砼灌注樁施工與沖擊成孔砼灌注樁施工程序和方法類似。在沖擊成孔砼灌注樁施工過程中，鋼護(hù)筒和鋼筋籠吊裝需增加吊裝設(shè)備，而沖抓成孔配套設(shè)備有履帶式起重機(jī)，不再另增吊裝機(jī)械。本文重點(diǎn)敘述與沖擊成孔砼灌注樁施工方法的不同之處。1.埋設(shè)第一節(jié)護(hù)筒和沖抓鉆機(jī)就位對樁位置處整平壓實(shí)，用吊車（履帶式起重機(jī)）將旋轉(zhuǎn)器吊運(yùn)到位并校準(zhǔn)其中心位置，使其就位。用鉆機(jī)的護(hù)筒夾具夾住鋼護(hù)筒，啟動(dòng)液壓系統(tǒng)將其緩慢推入土層內(nèi)。要注意在推入過程中隨時(shí)觀測鋼護(hù)筒的中心位置及豎直度。鋼護(hù)筒刃口與挖掘底面的關(guān)系應(yīng)遵循如下原則：若挖掘底面為一般土質(zhì)，刃口可先行壓進(jìn)，刃口在與挖掘底面保持幾乎同等深度的情況下掘進(jìn)；在不易坍塌的土質(zhì)中，若鋼護(hù)筒壓進(jìn)困難，則可適當(dāng)超挖；在漂石、卵石層中也應(yīng)先進(jìn)超挖，但必須保證周圍土層的松弛程度最小。2.抓斗在鋼護(hù)筒內(nèi)的掘土操作操作桿使抓斗進(jìn)入鋼護(hù)筒中即可進(jìn)行挖掘。挖掘需柔和地進(jìn)行，抓斗的擺幅需平穩(wěn)，以防對鋼護(hù)筒造成損害。在抓斗進(jìn)行挖掘時(shí)，啟動(dòng)鋼護(hù)筒回轉(zhuǎn)和液壓裝置，使鋼護(hù)筒勻速旋轉(zhuǎn)并勻速推進(jìn)（壓下）。按挖掘與鋼護(hù)筒推進(jìn)同步進(jìn)行的程序連續(xù)進(jìn)行，直至第一節(jié)鋼護(hù)筒推入完畢。3.鋼護(hù)筒的連接當(dāng)上一節(jié)鋼護(hù)筒推入完畢后，需安裝下一節(jié)鋼護(hù)筒，其連接方法按如下進(jìn)行：使臂架傾斜，便于護(hù)筒就位；使用起重機(jī)將鋼護(hù)筒吊起；檢查鋼護(hù)筒鉸接點(diǎn)位，將鋼護(hù)筒連接部位上的泥沙或其他污物清理干凈，涂上潤滑油；將鋼護(hù)筒吊起垂直放置于已推入土體中的一段鋼護(hù)筒上；插入鉸接點(diǎn)的鎖銷，用T型搬桿擰緊，完成連接。重復(fù)5.2、5.3步驟,直至掘進(jìn)到樁底設(shè)計(jì)高程。4.在不同地層中的不同挖掘方法 根據(jù)不同的地質(zhì)狀況，選用不同的挖掘方法?；驹瓌t是確保在與周圍地層保持最小摩擦力的狀態(tài)下進(jìn)行。以下是列出本工程中可能遇到的地層所對應(yīng)的挖掘方法。軟土層為防止坍塌，挖掘時(shí)鋼護(hù)筒要超前推入地層中11.5m，然后用抓斗在鋼護(hù)筒內(nèi)抓土。當(dāng)由于地下水的壓力使樁孔底部砂土向外膨涌時(shí)，增加泥漿進(jìn)行防護(hù)。普通稍硬土層和密實(shí)砂土層鋼護(hù)筒要超前推入地層中30左右,再進(jìn)行挖掘，這是標(biāo)準(zhǔn)的挖掘方法。含有卵石的土層對此類地層，挖掘時(shí)鋼護(hù)筒不推入土層，但超前開挖的深度不能太深，一般采用20，若卵石直徑較小，則應(yīng)采用15。堅(jiān)硬土層 挖掘十分堅(jiān)硬的土層時(shí)，鋼護(hù)筒不提前推入土層，可提前挖掘深度以100為限。孤石 當(dāng)遇較大的卵石或孤石時(shí)，采用如下方法處理：在錘式抓斗裝上破碎箍進(jìn)行破碎、等其落到孔底時(shí)進(jìn)行開挖、使用巖鉆、用鑿井機(jī)鉆鑿。5.沖孔施工注意事項(xiàng)鋼護(hù)筒回轉(zhuǎn)挖掘時(shí)鋼護(hù)筒要不?；剞D(zhuǎn)，在澆筑樁基混凝土并拔除鋼護(hù)筒之前均不能停止。但在土體壓力很小時(shí)不需連續(xù)回轉(zhuǎn)。當(dāng)遇沙層時(shí)需連續(xù)回轉(zhuǎn)使沙層密實(shí)。樁孔的垂直度控制沖抓鉆機(jī)控制樁孔垂直度主要通過以下兩方面實(shí)現(xiàn)：一是精確安裝鋼護(hù)筒套架；二是在推入第一節(jié)鋼護(hù)筒時(shí)用水平尺檢測確保其垂直推入。挖掘暫停當(dāng)遇特殊情況需暫停挖掘工作時(shí)，需對鋼護(hù)筒周圍的土層進(jìn)行仔細(xì)分析，以便準(zhǔn)確掌握回轉(zhuǎn)停止時(shí)的土壓力，并每間隔一定時(shí)間回轉(zhuǎn)一次鋼護(hù)筒。樁孔深度的測量方法鉆進(jìn)過程中，使用機(jī)體配置的測量錘進(jìn)行測量，也可根據(jù)鋼護(hù)筒埋入的長度計(jì)算大致孔深。6.成孔檢查沖抓成孔施工過程中要根據(jù)抓斗出渣情況判斷樁孔地質(zhì)資料是否與設(shè)計(jì)提供資料一致。如果不相符，應(yīng)向監(jiān)理、設(shè)計(jì)及相關(guān)部門提出，按審核確定的方案及時(shí)處理。沖抓成孔施工采用全鋼護(hù)筒跟進(jìn)鉆孔，鋼護(hù)筒外徑與設(shè)計(jì)孔徑一致，不需要檢查樁基直徑。因鋼護(hù)筒自身的質(zhì)量過硬，剛度較大，在確保首節(jié)鋼護(hù)筒精確就位和垂直推入的情況下可不進(jìn)行樁孔垂直度的檢測，主要檢查樁孔的深度。檢測時(shí)，采用測量錘進(jìn)行。在沖孔達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，進(jìn)行孔底處理和自檢；合格后，報(bào)請質(zhì)監(jiān)、建設(shè)、設(shè)計(jì)、勘察、監(jiān)理各方，共同驗(yàn)收并填寫檢查驗(yàn)收記錄。確認(rèn)合格后進(jìn)行下道工序施工。七、常見故障的原因與處理方法為了保證施工質(zhì)量、工程進(jìn)度和機(jī)械設(shè)備安全，施工前應(yīng)對可能發(fā)生的各種情況進(jìn)行預(yù)測，制定切實(shí)可行的應(yīng)緊預(yù)案。本工程采取的應(yīng)緊預(yù)案措施如下：常遇故障主要原因處理方法樁孔偏斜首節(jié)鋼護(hù)筒埋設(shè)后，挖掘不當(dāng)。確保第一節(jié)、第二節(jié)鋼護(hù)筒豎直埋設(shè)。在軟土地基上安裝鉆機(jī)，因重心位置向樁位方向前移，使鉆機(jī)向前方下傾。挖掘開始后，應(yīng)隨挖掘隨測定鋼護(hù)筒是否豎直，若鋼護(hù)筒傾斜則需將其拔除并重新進(jìn)行鉆機(jī)安裝及調(diào)平。鉆機(jī)滑動(dòng)當(dāng)旋轉(zhuǎn)鋼護(hù)筒的反力比鉆機(jī)自重和鉆機(jī)與地面之間的摩擦力大時(shí)，將使鉆機(jī)向后部產(chǎn)生滑動(dòng)。特別是雨天發(fā)生此類故障的可能較大。1、減少鋼護(hù)筒表面摩擦力，如避免鋼護(hù)筒卷曲、反復(fù)上下轉(zhuǎn)動(dòng)鋼護(hù)筒、向鋼護(hù)筒內(nèi)外注水、在鋼護(hù)筒外周灌注膨潤土泥漿。2、采取鉆機(jī)后部壓重的方法，如在鉆機(jī)后部打設(shè)防滑樁、在鉆機(jī)液壓支架上安設(shè)防滑體、加配重等。3、事先對安裝鉆機(jī)的地基進(jìn)行加固處理。擴(kuò)孔過大因地下水作用，鋼護(hù)筒外部土砂呈流動(dòng)狀，流砂將沿鋼護(hù)筒外的縫隙下降，經(jīng)由鋼護(hù)筒刃口之間的間隙侵入護(hù)筒內(nèi)，導(dǎo)致土層松動(dòng)并留有孔隙，造成孔徑過大。砼澆注時(shí)，護(hù)筒提升速度減緩，并隨時(shí)測量砼導(dǎo)管底部距砼頂面的高度，始終保持導(dǎo)管在砼里的埋深不小于6米。遇厚砂層時(shí)進(jìn)尺緩慢鋼護(hù)筒在含有地下水的土層中旋轉(zhuǎn)時(shí)，周圍細(xì)砂被振實(shí)，進(jìn)尺緩慢。當(dāng)?shù)叵滤灰韵掠?米以上厚砂層時(shí)，鋼護(hù)筒不能向下推入。當(dāng)遇5米以上厚砂層時(shí)，不適宜使用此方案，可改用反循環(huán)法施工。在漂石層中鉆進(jìn)困難漂石粒徑較大，不易挖掘。采用先行挖掘施工法，即先超挖40左右，把漂石取出來，挖掘時(shí)將孔徑稍擴(kuò)大一點(diǎn)，并向孔內(nèi)加入粘土，以阻止地下水的反涌。如此反復(fù)操作。或采用沖擊錐將大漂石沖碎后再用沖抓鉆鉆進(jìn)。鋼護(hù)筒難于拔除或拔不出來當(dāng)鋼護(hù)筒周圍的摩擦力比鉆機(jī)的拔除能力大許多時(shí)1、使鋼護(hù)筒處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)，利用操作轉(zhuǎn)向閥，保持行當(dāng)?shù)幕剞D(zhuǎn)角度，隨著持續(xù)回轉(zhuǎn)使其阻力減小，待慢慢恢復(fù)正常狀態(tài)后再拔除。2、利用其他千斤頂方式進(jìn)行頂升。鋼護(hù)筒刃腳磨損拔除后按規(guī)定堆焊刃口。成孔方式不當(dāng)用錘式抓斗和鋼護(hù)筒刃口保持相同深度方法成孔。在成孔過程中，按規(guī)定回轉(zhuǎn)鋼護(hù)筒。澆筑砼方法不當(dāng)，使套管內(nèi)的粘著力太大保持砼上升面和鋼護(hù)筒刃口之間的搭接長度不要太長，或在鋼護(hù)筒上端裝較短節(jié)段，使開始澆筑砼時(shí)鋼護(hù)筒就可向上拔除。鋼護(hù)筒傾斜，與拔除力方向不一致正確保持鋼護(hù)筒豎直度鉆機(jī)地基不良或鉆機(jī)安裝不當(dāng)鉆機(jī)安裝地基必須結(jié)實(shí)，鉆機(jī)安裝必須豎直。錘式抓斗掉入孔底吊索磨損、鋼絲繩插扣連接不好、中心鏈條磨損勤檢查和及時(shí)維修或更換。八、沖抓成孔灌注樁孔施工要求1為了提高沖抓成孔機(jī)械設(shè)備工作效率，樁基礎(chǔ)鋼筋籠加工要在樁基成孔前進(jìn)行，清孔后能馬上安裝。2 .要做好樁基礎(chǔ)掘進(jìn)的地質(zhì)情況記錄。與地勘資料不符或出現(xiàn)其它情況要及時(shí)有關(guān)方面及時(shí)處理。 3.要提前做好商品砼供應(yīng)準(zhǔn)備,