空氣潛孔錘灌注樁施工工藝及方法

空氣潛孔錘鉆進技術完成灌注樁施工工藝及應用實例摘要:利用空氣潛孔錘鉆進技術成孔進行灌注樁是樁基施工中的一種常見的施工工藝，本文結合工程實例，對該工藝進行了較為詳細的介紹。關鍵詞:空氣潛孔錘；灌注樁施工；工藝流程一、基本情況空氣潛孔錘鉆進工藝能夠大幅度提高鉆進效率，保證工程質量，降低施工成本，具有顯著的技術經(jīng)濟效益。采用無循環(huán)干式作業(yè)，空氣既作為動力又作為排渣介質，不污染環(huán)境。鉆具對孔壁的碰撞機會較少，潛孔錘以高頻對孔底沖擊，避免了對巖石或傾斜地層產(chǎn)生孔斜的影響，從而可提高鉆孔的垂直度，同時也可減少孔壁巖石坍塌。塘朗車輛段工程是深圳地鐵5號線項目的重要組成部分。本工程總占地面積37.82公頃，基礎采用獨立樁基承臺，樁型多選用Φ1000鉆（沖）孔灌注樁，根據(jù)詳勘及補勘資料分析，場地巖面高低起伏，且在殘積層、全、強、中等風化巖中夾有微風化巖球狀風化體，直徑達2-3米，且垂直分布有多層。面對這種工程量大，地質存在堅硬孤石的施工情況下，如采用傳統(tǒng)沖孔樁施工工藝，將嚴重滯后施工工期，因此在灌注樁的施工中采用了空氣潛孔錘鉆進技術。生產(chǎn)實踐證明采用潛孔錘灌注樁工藝鉆進效率高，成孔質量好，保證了施工的工期與質量要求，取得了理想的效果，現(xiàn)結合本工程對空氣潛孔錘灌注樁施工工藝進行詳細介紹，希望能對其它類似工程的施工提供借鑒。二、施工工藝選型及原理1、施工工藝選型根據(jù)工程設計要求及場地工程地質條件，沖孔灌注樁樁機選用150PW型雙回旋鉆機，配370型風動潛孔錘沖鉆成孔。因其在各種軟硬地層、碎石層、卵石層及巖層等復雜條件下均可輕松施工鉆孔成樁，且由于外鉆套保護，可實現(xiàn)干法成孔新工藝，孔徑、孔壁形狀質量好、垂直度精度高，施工速度快等優(yōu)點而廣泛用于樁基工程施工中。在施工過程中因基巖上部土層松軟、松散，極易產(chǎn)生縮徑塌孔等現(xiàn)象，為防止樁孔縮徑及塌孔等現(xiàn)象發(fā)生，基巖上部土部采用跟管鉆進，即沖鉆孔過程中采用外徑為82.4cm、壁厚為1.6cm的無縫鋼管跟進護壁。樁身砼水下砼,灌注采用直升導管法。套管采用5.5T履帶式啟動機配60型激震式震動錘進行起拔。2、施工原理空氣潛孔錘是以壓縮空氣為功力的一種風動沖擊工具。它所產(chǎn)生的沖擊功和沖擊頻率可以直接傳給鉆頭，然后再通過鉆機和鉆桿的回轉驅動，形成對巖石的脈動破碎能力，同時利用潛孔錘排出的壓縮空氣，將破碎后的巖石顆粒排出體外，從而實現(xiàn)了孔底沖擊回轉鉆進清孔的目的。雖然空氣潛孔錘加套管護壁工藝也是沖擊成孔原理，但是加快了鉆進速度，克服了坍孔問題，減少了環(huán)境污染，提高了工作效率。液壓式雙回旋套管鉆機雙回旋轉組合鉆具三、機械設備配備機械設備配備詳見下表：序號設備名稱規(guī)格型號功率（KW）單位數(shù)量1樁機150PW回轉鉆機220臺12鋼管φ810米2003履帶式起重機QUY100T臺14全液壓挖掘機臺15空氣壓縮機中壓330HP臺16電焊機BZ-500臺37振動錘60型個18氣割工具套19導管φ250m4010初灌斗m31.5×211全站儀臺112經(jīng)緯儀臺113水準儀臺1的渣由潛孔錘排渣孔排出；為保證鋼套管較好的護壁作用，防止卡鉆、埋鉆和提高鉆進效率，在進入巖石前鉆進時，要保持潛孔錘與套管的同步跟進，并且要進行1~2次提拔長螺旋鉆桿排渣清孔，尤其是在大塊徑砂卵石層尤為重要；套管的入巖深度要認真控制，最大進入巖石層20cm，以減少套管和巖壁的摩擦，也可延長套管鉆頭的使用壽命。先啟動空氣壓縮機，當氣壓達到12Mpa壓力時，潛孔錘形成隨旋轉振動，開動鉆機內(nèi)外動力頭進行沖鉆。為防止偏孔，開孔時要采取慢速沖擊；鋼套管解決了防止樁孔坍孔、卡鉆或埋鉆的問題。套管隨潛孔錘進尺而跟進至基巖面后關閉外動力頭，跟管停止，內(nèi)動力頭帶潛孔錘繼續(xù)沖鉆入巖至設計孔深。（1）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0.30-0.50米，再次隨旋轉振動沖擊進尺，孔深鉆至5-8米，提升螺旋桿排除鉆渣一次，鉆至孔深鉆至10.00米進行第二次排除鉆渣，孔深達到設計要求。采用空壓機氣壓達到12Mpa壓力清孔2-3分鐘，提升螺旋桿排除鉆渣。（2）鉆進參數(shù)：330HP空壓機，鉆進過程中為12Mpa氣壓，進入巖石層電流表參數(shù)值為220A，潛孔錘氣壓值2.41-3.鉆進過程中禁止移動鉆機，要保持機架的穩(wěn)定；按設計要求樁基端頭進入中微風化巖石一倍樁徑深度，可本鉆機隨機取樣困難，為保證樁基施工質量，鉆孔深度可根據(jù)地質勘察報告，再利用樁架上的高度標志進行控制，潛孔錘進入巖石層時，從鉆機鉆進的轉動聲音也可直觀地聽到，所以入巖深度便于控制。如果為了工程保險起見，也可按2倍樁徑入巖深度來進行控制。45Mpa，內(nèi)螺旋桿轉數(shù)17轉/分，外護筒（套筒）7.8轉/分?？咨罴翱椎壮猎?jīng)檢驗符合要求后終孔。3、清孔鉆孔達到設計孔深后潛孔錘孔底通過氣壓清孔2-3分鐘隨螺旋桿提升排除沉渣，經(jīng)檢測孔深與沉渣厚度≤50mm滿足設計要求后停止。在鉆機潛孔錘頭端部設有排渣通道，鑿除的渣可利用壓力風為介質由排渣通道排到長螺旋鉆桿上，將長螺旋鉆桿提升，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>50mm時，應將潛孔錘再次下入孔內(nèi)進行第二次請孔，直到滿足實際要求。4、鋼筋籠制作與吊裝鋼筋籠采用現(xiàn)場加工，當鋼筋籠長小于24米時，整體吊裝。當鋼筋籠長大于24米時，采用孔口焊接連接鋼筋籠。整體吊裝鋼筋籠使用吊繩吊裝，在鋼筋籠上不少于4個吊點。5、水下砼灌注鋼筋籠就位后，可將事先連接好的砼澆注料斗和導管整體吊入孔內(nèi)，吊入時要有專人監(jiān)護調(diào)正，防止刮掛鋼筋籠。導管要連接牢固，并帶有密封圈，保證密封。料斗容積選用1.2m3，可以滿足初灌方量，砼澆注前要在下料斗安裝好隔水板。工程采用商品混凝土，利用混凝土臂架輸送泵車6、套管起拔當樁基混凝土灌注完成，檢查無誤后，采用55T履帶式起重機配合60型激振式振動錘將套管拔出。先開啟振動錘振動1分鐘后再起吊拔管，起拔速度控制≦1米/分,自澆注完成后，振動拔管時間控制在30分鐘完成，最長不得超過60分鐘。六、效果與體會1、該空氣潛孔錘灌注樁施工工藝中采用的雙回轉鉆機具有強大的雙回轉鉆削能力，在塘朗車輛段這種軟硬地層及巖層等復雜地質條件下可輕松施工，快速鉆孔成樁；且有外鉆套保護，可實現(xiàn)干法成孔新工藝，孔徑、孔壁形狀質量好、垂直精度高，施工速度快?？筛鶕?jù)不同的地質情況，靈活調(diào)整鉆頭和鉆套的相對位置，選擇不同的轉速以適應不同濃度的鉆孔要求，提高工作效率。2、該空氣潛孔錘灌注樁施工工藝中采用的回轉鉆機克服了傳統(tǒng)樁機的噪音、振動、混漿污染等公害問題，施工無噪音、無振動、無環(huán)境污染，有利于文明施工、安全施工，是環(huán)保型樁機。3、通過該機在塘朗車輛段的施工情況來看，其采用的是通過氣壓清孔隨螺旋桿提升排除沉渣，有時孔底沉渣不能被徹底清除，如要滿足設計和規(guī)范要求（沉渣厚度≤50mm），清孔的