近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑業(yè)的飛速發(fā)展，擴(kuò)底鉆孔灌注樁因其自身具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在各類結(jié)構(gòu)工程中得到廣泛應(yīng)用。全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁工法適用于抗震設(shè)防烈度Ⅷ度以下的一般橋梁、工業(yè)與民用建筑、高架道路、鐵路、港口等工程的豎向抗壓或抗拔樁。與傳統(tǒng)的灌注樁、人工擴(kuò)孔樁、爆破擴(kuò)孔樁相比，在軟土地基、施工條件惡劣、對(duì)環(huán)保要求高、中心城區(qū)建設(shè)等條件下施工具有更大的優(yōu)勢(shì)，其不適用于巖層施工。
1 全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工特點(diǎn)
全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工成樁速度快、樁側(cè)摩阻力高，其智能化程度高，在鉆孔、擴(kuò)孔過(guò)程中，根據(jù)鉆孔旋挖斗、擴(kuò)孔用的“魔力鏟”自帶的探頭及感應(yīng)設(shè)備，在操作室內(nèi)能夠清晰、直觀地監(jiān)控鉆孔、擴(kuò)孔的全過(guò)程，操作人員可及時(shí)根據(jù)反饋的圖文信息調(diào)整鉆頭，以期達(dá)到最佳的擴(kuò)孔效果滿足設(shè)計(jì)的要求，確保成樁質(zhì)量，同時(shí)符合現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)工程中對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求，其沉渣少、沉降變形小，對(duì)施工條件、環(huán)境要求低，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。
2 全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁工藝原理
施工時(shí)首先根據(jù)施工圖進(jìn)行放樣，用十字線對(duì)樁中心進(jìn)行定位，然后利用擴(kuò)底樁機(jī)自配起吊設(shè)備及樁機(jī)自重進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。然后樁機(jī)調(diào)整姿態(tài)、就位并將等徑部樁長(zhǎng)、樁徑等技術(shù)參數(shù)輸入樁機(jī)內(nèi)部電腦控制系統(tǒng)開始進(jìn)行等徑部的成孔。全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工工法成孔主要利用自配的液壓傳動(dòng)桿帶動(dòng)底部懸挖鏟對(duì)土體進(jìn)行切削，待懸挖鏟內(nèi)土體充滿后，提升懸挖鏟至地面進(jìn)行卸土，如此反復(fù)作業(yè)，直至鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。擴(kuò)底施工時(shí)，更換懸挖鏟為擴(kuò)底鉆頭，作業(yè)原理同上，直至擴(kuò)底設(shè)計(jì)孔徑。
3 施工技術(shù)流程
全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工流程如圖1所示。
3.1埋設(shè)護(hù)筒
定好樁位后，先在樁位控制圓外側(cè)設(shè)置十字交叉的引樁，引樁可用木樁代替，以便在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)控制護(hù)筒中心位置。護(hù)筒采用10-12mm鋼板制作，上部做1-2溢漿孔，埋放深度可根據(jù)地表土質(zhì)特征進(jìn)行選定，護(hù)筒埋深應(yīng)超過(guò)雜填土埋藏深度，護(hù)筒底口埋進(jìn)原土深度不小于0.2m，且護(hù)筒埋深不小于2.0m，上口高出地表0.1m，護(hù)筒外圍同步對(duì)稱回填夯實(shí)，保持穩(wěn)定。護(hù)簡(jiǎn)直徑應(yīng)比樁直徑大20cm，目的為了擴(kuò)底鉆頭入孔更順利，不易碰撞孔壁。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，其中心與樁位中心線偏差不得大于20mm，且護(hù)筒與周圍垂直。
3.2鉆機(jī)就位
為保證旋挖鉆機(jī)的穩(wěn)定性，施工場(chǎng)地應(yīng)予先處理，滿足鉆機(jī)運(yùn)作要求。鉆機(jī)就位后，在鉆機(jī)履帶下墊2cm厚鋼墊塊塞住履帶，防止施工中移動(dòng)。之后恢復(fù)十字線，調(diào)整鉆桿中心鉆機(jī)至樁孔的中心距離，保持旋挖鉆臂豎直，使旋挖鉆機(jī)中心與識(shí)字線中心對(duì)齊。同時(shí)，鉆機(jī)自行走至樁位處，使用鉆機(jī)水平儀調(diào)整鉆機(jī)水平度，調(diào)整完成后再用鉆機(jī)鉆桿對(duì)準(zhǔn)樁位中心，再次定位，然后調(diào)整鉆機(jī)的鉆桿中心對(duì)準(zhǔn)樁位。
3.3等徑樁成孔
鉆機(jī)有隨機(jī)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，以鉆桿、鉆斗自重并加液壓加壓旋轉(zhuǎn)筒式鉆頭作為鉆進(jìn)壓力進(jìn)行原成孔挖土，當(dāng)鉆斗內(nèi)裝滿土后，鉆機(jī)將鉆斗提升，旋轉(zhuǎn)到翻斗車上或卸土區(qū)內(nèi)打開鉆斗門卸土，關(guān)閉斗門將鉆頭回旋至鉆進(jìn)位置，并將機(jī)體旋轉(zhuǎn)體的上部鎖定住，再下降鉆頭挖土，反復(fù)循環(huán)鉆挖至設(shè)計(jì)深度。旋挖鉆機(jī)啟動(dòng)后，旋挖機(jī)正轉(zhuǎn)旋挖切削原狀土，開始時(shí)先輕壓慢鉆，進(jìn)入正常狀態(tài)后，可逐漸增大轉(zhuǎn)速，調(diào)整鉆壓。旋挖鉆機(jī)利用液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行樁孔挖掘鉆進(jìn)，反復(fù)提升鉆斗進(jìn)行土體的挖掘、卸土作業(yè)。鉆進(jìn)中根據(jù)不同的地質(zhì)條件合理調(diào)整鉆進(jìn)速度，嚴(yán)格控制穩(wěn)定液的質(zhì)量，及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充穩(wěn)定液，使孔內(nèi)液面高出地下水位0.5m，確保孔壁穩(wěn)定。
3.4旋挖擴(kuò)底施工
等徑樁鉆到設(shè)計(jì)深度后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，更換擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行擴(kuò)底作業(yè)前的準(zhǔn)備工作。在擴(kuò)底作業(yè)前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求，將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入鉆斗的鎖定裝置中，核實(shí)無(wú)誤后調(diào)試擴(kuò)底鉆斗靈敏度及檢測(cè)擴(kuò)大部分直徑尺寸，發(fā)現(xiàn)實(shí)際打開尺寸與輸入設(shè)計(jì)尺寸不符時(shí)及時(shí)糾正，反復(fù)檢測(cè)，合格后開始擴(kuò)底作業(yè)。在擴(kuò)底施工時(shí)，通過(guò)影響監(jiān)視系統(tǒng)，在自動(dòng)管理中心的控制下，回轉(zhuǎn)擴(kuò)底鏟斗在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)中，被平均分成二份或四份進(jìn)行土體的切削挖掘，實(shí)施水平擴(kuò)底，期間產(chǎn)生的泥土沙礫被鏟斗所容納，收回鏟斗、提升并帶到地面。擴(kuò)底作業(yè)同時(shí)，注入配制好的穩(wěn)定液，操作員可通過(guò)映像監(jiān)視管理系統(tǒng)，在自動(dòng)管理中心的指揮下，回轉(zhuǎn)擴(kuò)底鉆頭控制擴(kuò)孔量和鉆頭斗容積，使擴(kuò)底作業(yè)過(guò)程中盡量減少沉渣。同時(shí)邊旋轉(zhuǎn)邊注入穩(wěn)定液，在提升和下放擴(kuò)底鉆頭時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制升降速度，穿過(guò)粉質(zhì)粘土與粉砂層時(shí)應(yīng)緩慢平穩(wěn)提升和下放，避免因穩(wěn)定液波動(dòng)使孔壁受到?jīng)_刷而失穩(wěn)。之后，反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止，可通過(guò)電腦映像管理系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和復(fù)驗(yàn)，擴(kuò)底完成后由打印機(jī)輸出擴(kuò)底記錄。
3.5穩(wěn)定液的配置
穩(wěn)定液的性質(zhì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件的不同而進(jìn)行調(diào)整，在不同地質(zhì)情況下，有針對(duì)性地配置好穩(wěn)定液，以確保孔內(nèi)護(hù)壁的質(zhì)量。
3.6鋼筋籠的制作與安裝
鋼筋籠分節(jié)制作，一般分節(jié)長(zhǎng)度不宜超過(guò)18m，主筋與主筋制作中可采用雙面搭接焊，不小于5d。鉆孔樁主筋凈保護(hù)層為60mm，箍筋與主筋均采用電焊連接，鋼筋主筋上每隔4m設(shè)置一道混凝土滾輪墊塊，沿鋼筋籠四周均布置3塊。鋼筋籠制作時(shí)。應(yīng)將主筋調(diào)直，除銹，下料準(zhǔn)確。聲測(cè)管長(zhǎng)度同圖紙中主筋長(zhǎng)度，采用焊接鋼管并與鋼筋焊接固定。鋼筋籠的安裝，必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，鋼筋焊接采用單面搭接，同一截面搭接不得大于50%。試錨樁在吊放鋼筋籠時(shí)，必須和聲測(cè)管同時(shí)下入到孔內(nèi)，所以每節(jié)聲測(cè)管和每節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度一定要吻合；鋼筋聲測(cè)管所需的接頭必須要焊接，水密可靠不漏漿，管底用鋼板焊死，管頂用木塞或絲扣等密封；吊放鋼筋籠和聲測(cè)管時(shí)要嚴(yán)防碰撞。同時(shí)，吊放鋼筋籠時(shí)要慢，采用旋轉(zhuǎn)式下放，要注意不要將鋼筋籠碰撞變形，不強(qiáng)下、墩下及硬下；在立焊搭接時(shí)要注意焊接質(zhì)量。
3.7導(dǎo)管安裝、二次清孔及清孔方式
安裝鋼筋籠完成后，應(yīng)盡快安裝導(dǎo)管，并嚴(yán)格控制試、錨樁的孔底沉渣。吊放導(dǎo)管應(yīng)位置居中，穩(wěn)步沉放，防止卡掛鋼筋籠，導(dǎo)管距孔底30～50cm。泥漿比重應(yīng)小于1.15，返泥漿比重小于1.20，孔底沉渣應(yīng)小于50mm。清孔方式采用氣舉反循環(huán)和正循環(huán)相結(jié)合清孔。清孔前，孔底如無(wú)沉淤或沉淤較少時(shí)，可采用氣舉正循環(huán)進(jìn)行。一般情況均采用氣舉反循環(huán)進(jìn)行。氣舉反循環(huán)清孔較適用于第二次清孔；氣舉反循環(huán)清孔的主要設(shè)備機(jī)具包括空氣壓縮機(jī)、出水機(jī)、送風(fēng)管、氣水混合器等。設(shè)備機(jī)具規(guī)格一般應(yīng)根據(jù)孔深、孔徑等合理選擇。出水管可利用灌注混凝土導(dǎo)管。
3.8水下混凝土灌注
灌注水下混凝土導(dǎo)漿管采用φ250mm，為確保初灌量導(dǎo)管的首節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)大于4m，螺紋連接方式各接頭必須扭緊，嚴(yán)防漏氣漏水，用完后要清洗干凈，絲扣要上油。首次混凝土灌注料，初灌料參照一般灌注樁初灌量進(jìn)行計(jì)算，控制導(dǎo)管埋深在2-5m。在實(shí)際施工中，初灌料一般都大于5m3。要嚴(yán)格檢查混凝土的坍落度及和易性，坍落度一般控制在18～22cm，初凝時(shí)間控制在6-8h。在混凝土灌注中，要連續(xù)灌注，技術(shù)人員要隨時(shí)檢查孔內(nèi)混凝土上升的數(shù)字和灌注混凝土數(shù)量，隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋入深度，超過(guò)埋管深度后及時(shí)拆除導(dǎo)管。為了保證樁頭混凝土質(zhì)量，混凝土需要超灌樁長(zhǎng)的5%，且不小于2m。實(shí)際混凝土灌注的充盈系數(shù)在1.05～1.2之間。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜合上述，采用全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工工法可以大大提高施工進(jìn)度，施工智能化程度高，并符合現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)工程中對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求。全液壓、可視可控旋挖擴(kuò)底灌注樁施工中，擴(kuò)底部的成孔是擴(kuò)底樁的關(guān)鍵一環(huán)，等徑部成孔完成后更換擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行作業(yè)，因此，作業(yè)前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將擴(kuò)底作業(yè)的施工設(shè)計(jì)參數(shù)輸入電腦管理程序中，并調(diào)節(jié)、檢測(cè)擴(kuò)底鏟斗的靈敏度，以保證符合要求后鎖定電腦管理程序開始擴(kuò)底作業(yè)。
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