《旋挖鉆孔灌注樁干孔作業(yè)施工技術(shù)總結(jié)》

1、旋挖鉆孔灌注樁干孔作業(yè)施工技術(shù)總結(jié)中鐵十四局集團(tuán)隧道分公司 傅亮亮【提 要】：本文以長(zhǎng)沙地鐵3號(hào)線SG-10標(biāo)四方坪站主體基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程為實(shí)例，總結(jié)了鉆孔灌注樁在無(wú)地下水情況下， 無(wú)泥漿護(hù)壁干孔作業(yè)的成功案例， 介紹了干孔施工方法可行性條件以及施工中質(zhì)量控制重點(diǎn)。【關(guān)鍵詞】 ： 明挖法 圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁引言長(zhǎng)沙城市軌道交通建設(shè)規(guī)劃自 2009 年 1 月獲國(guó)家批準(zhǔn)立項(xiàng)， 2 號(hào)線于同年9 月正式動(dòng)工修建，并于2014 年 4 月試運(yùn)營(yíng)。目前1 、 3、 4 號(hào)線均已開(kāi)工建設(shè)，長(zhǎng)沙已真正進(jìn)入地鐵建設(shè)新時(shí)代。目前長(zhǎng)沙地鐵施工最成熟的工法即是明挖法。根據(jù)目前長(zhǎng)沙特點(diǎn)，采用明挖法施工將會(huì)是該地區(qū)地

2、鐵施工最主要的，也是將會(huì)一直持續(xù)下去的一套施工方法。明挖法最大的優(yōu)點(diǎn)在于流水作業(yè)組織好，安全性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最大的缺點(diǎn)就是對(duì)地面環(huán)境影響大。明挖法施工的第一步即是施作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)最常用的就是鉆孔灌注樁，內(nèi)部輔以鋼支撐或格構(gòu)柱聯(lián)系整體。鉆孔灌注樁施工視地質(zhì)情況，機(jī)械選擇上有旋挖鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)等。一般情況下，旋挖鉆機(jī)為最優(yōu)選擇，其施工速度快，噪音小，對(duì)土體擾動(dòng)小，特別適合于城市中心的大直徑鉆孔施工。一、工程概況1.1 工程簡(jiǎn)介長(zhǎng)沙市軌道交通3 號(hào)線一期工程SG-10 標(biāo)四方坪站位于開(kāi)福區(qū)車站北路與三一大道交叉路口正下方，車站沿車站北路呈南北向布置。地下單柱兩跨局部雙柱三跨的框架結(jié)構(gòu)， 車站

3、主體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)203.1m ， 標(biāo)準(zhǔn)段寬20.7m,標(biāo)準(zhǔn)段外包總長(zhǎng) 213.1m。采用明挖法施工，基坑埋深17.721.8m,頂板覆土厚約 2.63.8m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000mm1150mmL灌注樁405根，鉆孔灌注樁外側(cè)在樁間輔以e 800mm600mm雙重管高壓旋噴樁加固注漿形成止水帷幕。本工程于2015年8月3日進(jìn)行試樁。選取的樁位型號(hào)為 A16,試樁位置如下圖“圖1.1-1試樁點(diǎn)位圖”所示。該部位位于車站主體基坑南端墻，試樁過(guò)程，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)進(jìn)行。并將試樁施工獲取的施工控制參數(shù)及鉆取的地下土層進(jìn)行拍照、整理、對(duì)比、分析、總結(jié)，并聯(lián)系業(yè)主、設(shè)計(jì)及地勘單位現(xiàn)場(chǎng)勘驗(yàn)完成確認(rèn)，最終形成分

4、析資料，完成優(yōu)化調(diào)整后的控制參數(shù)，用以指導(dǎo)實(shí)際施工。圖1.1-1試樁點(diǎn)位圖展1.2 地質(zhì)水文及環(huán)境特征車站結(jié)構(gòu)地層由上至下依次為雜填土，粉質(zhì)黏土，卵石，強(qiáng)風(fēng)化板巖，中風(fēng)化板巖，水位標(biāo)高位于結(jié)構(gòu)頂板位置。頂板位于雜填土中，中板位于粉質(zhì)粘土及卵石層中，底板位于強(qiáng)中風(fēng)化礫巖層中。本站場(chǎng)地?zé)o地表水，地下水類型分為填土中的上層滯水、第四系砂卵石層中的孔隙水及基巖裂隙水?？辈炱陂g正處旱季，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露情況，填土層富水性整體較差；孔隙水主要分布在全新統(tǒng)與上更新統(tǒng)含水層中，孔隙水富水性中等，屬弱承壓水；基巖裂隙水賦存量較小，逕流條件較差。二、干孔試樁施工2.1試樁樁位設(shè)計(jì)概況A16樁號(hào)位于南端墻中間部位，

5、樁位中心點(diǎn)坐標(biāo)A16 (103048.16 , 51171.348 ),樁徑1000mm樁長(zhǎng)21.207m,南端墻剖面圖如下圖 2.1-1所示，穿越地層見(jiàn)下表 2.1-1所示。表2.1-1 A16 地層設(shè)計(jì)描述序號(hào)地層名稱及編號(hào)厚度mm層底標(biāo)高m土層描述及其它1雜填土 1-2-1387738.323褐黃、雜色，松散狀，由黏性土混磚渣、混凝土塊、碎石等回填，多為路基填土， 整個(gè)場(chǎng)地均有分布，層厚 0.50-8.00m不等。2粉質(zhì)木土 3-1425334.07褐黃色，褐紅色，夾灰白色斑塊，具網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，硬塑狀，含少許黑色鐵鎰質(zhì)氧化 物。且局部分布。3強(qiáng)風(fēng)化板巖13-1-2869825.372褐黃、黃

6、灰色，具板狀構(gòu)造，巖芯破碎，以碎屑狀、碎塊狀為主，少量短柱狀， 極軟巖。節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙面多為鐵鎰質(zhì)浸染。4中風(fēng)化板巖13-1-3807917.283褐灰、灰、青灰色，結(jié)構(gòu)較為致密，具板狀構(gòu)造，巖芯呈長(zhǎng)、短柱狀及塊狀。節(jié) 理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎-較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為IV類。A16樁型設(shè)計(jì)施工控制參數(shù)樁型中心里程樁頂標(biāo)高m樁底標(biāo)高m嵌固深度m硅澆灌量m3鋼筋籠長(zhǎng)mA16DK27+517.20038.50017.293316.88321.907Al 6j-1-jill圖 2.1-1 A16地質(zhì)剖面圖2.2試樁施工記錄現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高41.462m,地面標(biāo)高41.290m。試樁編號(hào)樁

7、底標(biāo)高樁頂標(biāo)高成孔時(shí)間(開(kāi)始/結(jié)束)吊裝時(shí)間(開(kāi)始/結(jié)束)灌注筑時(shí)間(開(kāi)始/結(jié)束)A1617.293m38.5m12:3016:3016:40/17:4520:3021:20干孔作業(yè)成孔控制方法：(1)、孔深控制：成孔完成后，通過(guò)采用測(cè)繩測(cè)量孔深，獲得孔深數(shù)據(jù)，對(duì)比設(shè)計(jì)孔深判斷是否已達(dá)到要求深度。設(shè)計(jì)成孔孔深 =護(hù)筒頂標(biāo)高-設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高。(2)、垂直度控制：利用旋挖鉆機(jī)自身定位系統(tǒng)+輔助測(cè)量鉆桿垂直度控制鉆孔垂直度。(3)、沉渣厚度控制：成孔后即進(jìn)行第一次孔深測(cè)繩測(cè)量，灌注碎前進(jìn)行二次測(cè)量， 渣厚為二者差值。此次試樁采取干孔作業(yè)施工工藝，未采取泥漿護(hù)壁措施，成孔過(guò)程孔壁規(guī)整圓滑未見(jiàn)坍塌。2.3

8、 干孔施工工藝流程圖圖2.3-1鉆孔灌注樁干孔施工工藝流程圖根據(jù)試樁情況，試樁號(hào)為A16,地面標(biāo)高41.587m,采用旋挖鉆機(jī)成孔，獲得地質(zhì)情況如下“表 2.2-1鉆孔樁A16部位地質(zhì)情況取樣表”,得出以下水文地質(zhì)結(jié)論，附現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地存渣及成孔照片圖2.2-1、2.2-2。表2.3-1鉆孔樁A16部位地質(zhì)情況取樣表序號(hào)鉆進(jìn)7度m取樣照片取樣描述11F11.0-7.0m！L_.以地面標(biāo)高為準(zhǔn)，按每隔1.0m鉆進(jìn)取樣；1.0-3.0m為雜填土及回填粘土，土質(zhì)松散，無(wú)地下水；地表以下約4m土質(zhì)較為潮濕。4w5I 二j1 卜，該地段土質(zhì)顏色逐漸發(fā)生變化，由黃色逐漸變淺，28.0-12.0m土質(zhì)較為堅(jiān)硬，干

9、燥無(wú)水。111土質(zhì)開(kāi)始逐漸變?yōu)榛疑珟r石，棱角破碎，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng) 化層，干燥無(wú)水。313.0-19.0m11k ,dkfpJ z灰色巖石，質(zhì)地堅(jiān)硬，地質(zhì)報(bào)告揭露此處進(jìn)入中風(fēng)420.0-24.0m11M化巖層。鉆機(jī)鉆頭提升渣土可見(jiàn)攜帶灰漿。結(jié)論：整個(gè)成孔過(guò)程，未見(jiàn)孔內(nèi)地下水滲流， 且未采取泥漿護(hù)壁措施。 孔壁平整圓滑，未見(jiàn)塌孔現(xiàn)象,旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)順利，無(wú)異常，結(jié)合鉆進(jìn)記錄，從地下8m開(kāi)始進(jìn)入硬質(zhì)巖層，鉆進(jìn)速度慢，耗時(shí)4小時(shí)。圖2.3-2現(xiàn)場(chǎng)鉆取渣土照片圖2.3-3現(xiàn)場(chǎng)成孔照片2.4 試樁施工結(jié)論在完成第一根試樁后，此后相繼試樁共完成8根，施工記錄如下表：園方坪站鉆孔淮江融地上史錄臺(tái)囂t自錄)將軍 良 用

10、的1H期開(kāi)砧作咕啊4弁 帆根叟時(shí)的摘麟常吊裝 時(shí)白鼠1PMS 事事h K標(biāo)近標(biāo)wx 獨(dú)長(zhǎng).率場(chǎng)嗝 ML 事就*感HJL 冠鼻惠,老影力Q. ha)女際審產(chǎn)iiifejt 乜iL"I£j3C_.imTi 卻$L的38.5.ma.EL瓶0J3B2L417, 06Z如工*&1占33_1L蛀點(diǎn)iISAlt 5:OD-9:4SLO：ZO15二削-1百二卸41.4&L33. 5iH.Z93zi-za?21 T6BZ4. 4517 .019:3ff- 2O ; ZOt T.時(shí)日311A105噸mb12； O-lfi./la*I'.IT.<5 Jjij1工Z2

11、翎21,初a. 86824.66ecitt-aiH19E四5疝巴觀BHCL,Ij§-DD-I6: 5a41.916犯52L D0?l.弼*717.2116.43441日190g瓦52015. 9, ?ao1 j:1 J1 :30-14.30411.752nst孔 2ssi21,國(guó)：17. 00215:3«-2«:30lT.ni-1317.5ISO6201S. a. ?10:10-10:10鈍中LB:S1H -S5 1'J. 20:弱L% 5MBMZL 52B17.272a：M-a：nTAE月仙17.S1的吮G & E鰭LE儂一11.3% SH ?2

12、32O.1 7632LE2B2L-LaiM-aiM'& T R比】FEES97Jll J.Z7HL6:UI16:30-17:1541. ：i39：.17.4321.02Zl TLl17. 20919:4 -3D:S217 ME135IT.5155依據(jù)此表得出以下結(jié)論：(1)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的每根樁記錄的成樁時(shí)間，可知每根樁的成樁平均時(shí)間為342分鐘，約5.7小時(shí)，對(duì)比其他非風(fēng)化巖地層段，成孔速度較慢。(2)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)平均長(zhǎng)度 21.0m,成孔平均深度 24.33m,實(shí)際控制成孔深度 24.59m,現(xiàn)場(chǎng)施工滿足設(shè) 計(jì)要求。(3)混凝土設(shè)計(jì)澆筑量平均為17.00m3 ,按超灌出樁頂 0.5m

13、計(jì)算，設(shè)計(jì)應(yīng)耗量 16.88m3,實(shí)際應(yīng)耗量17.22m3,實(shí)際澆筑混凝土量為17.69m3,且同時(shí)單根樁的澆灌量滿足設(shè)計(jì)要求。(4)通過(guò)對(duì)每澆筑一根樁的混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)坍落度檢查(現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理見(jiàn)證)，得出平均坍落度為190mm滿足規(guī)范要求的180220mm同時(shí)單根樁滿足規(guī)范要求。(5)基于各方面原因， 此次試樁，試驗(yàn)第一根樁過(guò)程耗時(shí)最長(zhǎng)，在后續(xù)的施工中逐漸調(diào)整施工參數(shù)，并合理組織施，逐步完善各工序作業(yè)內(nèi)容，效率有所提升。(6)從整個(gè)成孔到灌樁完成，過(guò)程順利且無(wú)卡鉆、孔壁坍塌、串孔等現(xiàn)像。(7)孔底沉渣厚度檢測(cè)分兩次進(jìn)行，第一次在成孔完成時(shí)，第二次在灌注前10分鐘，兩次間隔時(shí)間不小于2小時(shí)，檢測(cè)沉渣

14、厚度為 0.00m。(8)現(xiàn)場(chǎng)探明的地質(zhì)情況與地勘報(bào)告存在較大出入，且出現(xiàn)地勘中為探明的散亂大塊拋石。三、技術(shù)效果分析(1)安全生產(chǎn)方面：鉆孔樁直徑1.0m,鉆孔深度 24nl泥漿護(hù)壁的泥漿需求量除了滿足孔內(nèi)需求量外，必須設(shè)置孔外泥漿循環(huán)池，保證兩孔以上儲(chǔ)備量。因此，泥漿池的容量需不小于80m5,如果采取在地面開(kāi)挖方式，按長(zhǎng)寬高 8mx 4mx 3m設(shè)置，便產(chǎn)生基坑的臨邊防護(hù)問(wèn)題以及地下管線遭到破話等問(wèn)題，存 在安全隱患。如果采用地面泥漿箱，便存在后期清渣困難以及吊裝危險(xiǎn)等系列問(wèn)題。而干孔作業(yè)卻完全避 免此類問(wèn)題，減少了現(xiàn)場(chǎng)諸多安全隱患，安全生產(chǎn)有保障。(2)文明施工方面：因未采用泥漿護(hù)壁措施

15、， 現(xiàn)場(chǎng)不需設(shè)置泥漿池， 可避免泥漿外流造成的場(chǎng)地臟、亂、差問(wèn)題，以及附近居民舉報(bào)、城管處罰等等；另外可以減少占用場(chǎng)地空間，場(chǎng)地利用率高，也可以做 更多亮化設(shè)施，文明施工有保障。(3)施工進(jìn)度方面：旋挖干鉆作業(yè)，省去了泥漿制備及循環(huán)工序，必然節(jié)省整個(gè)成孔作業(yè)時(shí)間，利于加快工程進(jìn)度，工期有保障。(4)成本控制方面：涉及的方面有泥漿池開(kāi)挖、土方外運(yùn)、池壁砌筑、人工、機(jī)械臺(tái)班、泥漿購(gòu)買或調(diào)制、防護(hù)欄安裝、后期維護(hù)。按目前市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)，經(jīng)初步計(jì)算，總成本如下：序號(hào)控制項(xiàng)目工程量單位單價(jià)/元總價(jià)/元1泥漿池土方開(kāi)挖96m3130124802土方外運(yùn)20車30060003池壁砌筑(三級(jí)沉淀)23m335080504安裝、拆除防護(hù)欄4工日1305205機(jī)械臺(tái)班60h300180006泥漿購(gòu)買或調(diào)制暫估9720m3353402007防護(hù)欄加工24m9021608泥漿