摘 要:介紹了長螺旋鉆孔灌注樁的主要特點(diǎn)、適用范圍,并對其設(shè)計(jì)施工以及檢測方法進(jìn)行了探討,指出該樁型具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益,為該樁的推廣應(yīng)用提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞:長螺旋鉆孔,混凝土樁,設(shè)計(jì),施工,質(zhì)量檢測
中圖分類號: TU473. 12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
引言
CFG樁復(fù)合地基技術(shù)是20 世紀(jì)80 年代由中國建筑科學(xué)研究院立題進(jìn)行試驗(yàn)研究,1992 年通過建設(shè)部部級鑒定,1994 年被建設(shè)部列為全國重點(diǎn)推廣項(xiàng)目,1995 年被國家科委列為國家級全國重點(diǎn)推廣項(xiàng)目,已在全國十幾個(gè)省市尤其是北京、河北地區(qū)廣泛應(yīng)用,且已成功應(yīng)用到20 層～30 層的高層建筑中,是一種較為成熟的地基處理工藝,已被納入J GJ 79291 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范的修訂稿中。長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁基工法是在水泥粉煤灰碎石樁(即CFG 樁) 的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種剛性樁。它借鑒了CFG的施工工藝,將其運(yùn)用到鋼筋混凝土樁基中,既繼承了CFG樁工藝具有的施工速度快、質(zhì)量容易控制、沒有振動(dòng)和泥漿污染的優(yōu)點(diǎn),又發(fā)揚(yáng)了鋼筋混凝土鉆孔灌注樁樁身強(qiáng)度高、單樁承載力大的特點(diǎn),特別適合于舊城改造等城區(qū)環(huán)保要求較高的居民建筑等基礎(chǔ)工程中,亦適合于輸變電塔的基礎(chǔ)中。
1 設(shè)計(jì)方法
長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁的設(shè)計(jì)計(jì)算理論與其他鉆孔灌注樁相似,而后者早已為工程設(shè)計(jì)人員和施工單位所熟悉,這為長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁工法的推廣提供了良好的基礎(chǔ)。
1. 1 樁徑及樁距
根據(jù)設(shè)備、地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)要求, 樁徑多為Φ400 ,Φ600 ,Φ800 ,樁距為3 d～6 d ( d 為成樁樁徑) 。
1. 2 樁體材料及樁身強(qiáng)度
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)單樁承載力所需的樁身強(qiáng)度和泵送混凝土的需要來確定。骨料為1 cm～2 cm 的碎石或卵石,含砂率為40 %～45 % ,坍落度為16 cm～20 cm ,為便于泵的輸送可摻入一定比例的混凝土泵送劑。樁身強(qiáng)度一般為C20 和C25 ,若設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度較低時(shí)可摻入一定量的粉煤灰,既降低造價(jià),又增加了混凝土的可泵性。
1. 3 鋼筋籠
鋼筋籠的設(shè)計(jì)與其他鉆孔灌注樁一致。
1. 4 單樁承載力
單樁承載力的設(shè)計(jì)值為400 kN～750 kN ,高于振動(dòng)沉管灌注樁的承載力。
2 工藝流程
成樁工藝流程如圖1 所示。
其主要特點(diǎn)是: 1) 采用干成孔的長螺旋鉆機(jī)無振動(dòng)排土鉆進(jìn),無需泥漿護(hù)壁,因而對周邊居民及相鄰建筑物沒有振動(dòng)影響,且無泥漿污染。2) 采用超流態(tài)泵送混凝土技術(shù),邊提鉆邊壓灌混凝土,提鉆與成樁同步進(jìn)行,大大加快了施工速度。3) 成樁時(shí)采用壓力澆灌混凝土,既改善了樁周土體性能,又保證了樁身質(zhì)量,避免了縮頸、斷樁現(xiàn)象,提高了單樁承載力,保證了該工藝既能在易坍塌的土層成孔成樁,又能在地下水豐富的土層中成孔成樁,避免了水下澆筑混凝土質(zhì)量難以保證的缺點(diǎn)。
3 施工機(jī)械
施工機(jī)械主要為長螺旋鉆孔機(jī)和混凝土輸送泵。
3. 1 長螺旋鉆孔機(jī)
鉆孔機(jī)采用液壓步履、履帶式和滾管式行走,目前,普遍采用的是步履式和履帶式,國內(nèi)有河北新河和河南鄭州兩大生產(chǎn)廠家。鉆具采用長螺旋鉆具,其常規(guī)直徑為Φ400 ,Φ600 ,Φ800 三種,它與普通鉆具相比有以下不同點(diǎn):
1) 該鉆具有中心管內(nèi)灌注混凝土的功能,且其頂部設(shè)有泄氣閥,中心管直徑大于125 mm。因?yàn)橐话慊炷凛斔蛙浌軆?nèi)徑為125 mm ,為了使輸送到鉆頂中心管中的混凝土能自由下落,并沖開底部的活瓣,同時(shí),保證自落后的混凝土將中心管內(nèi)的空氣排到頂部泄出,因此中心管直徑需大于125 mm ,一般為156 mm。
2) 中心管的底部(即鉆頭處) 有混凝土出口,出口處有兩片可開閉的活瓣。鉆具開始鉆削土體之前,應(yīng)將活瓣閉合,以防止土、砂或水進(jìn)入中心管內(nèi),泵輸送混凝土?xí)r將活瓣打開。
3) 動(dòng)力部分為雙電機(jī)。采用雙電機(jī)主要是為了預(yù)留輸送混凝土的中心管,雙電機(jī)功率一般分為2 ×37 kW ,2 ×45 kW ,2 ×55 kW,2 ×75 kW 幾種。電機(jī)功率的大小決定了鉆具的成孔深度,2 ×37 kW鉆機(jī)成孔深度為18 m ,2 ×75 kW 鉆機(jī)成孔深度可達(dá)30 m。
3. 2 輸送泵及輸送管
與長螺旋鉆具中心管相匹配, 現(xiàn)場采用混凝土輸送泵和Φ125 輸送管。目前較常用的為30 泵,有方園、中聯(lián)和SANY等產(chǎn)品,工作泵壓一般為4 MPa～6 MPa。Φ125 輸送軟管與長螺旋鉆具中心管相連,既可方便鉆機(jī)移動(dòng),又可保持?jǐn)嚢韬笈_(tái)位置的相對穩(wěn)定,無需多次移位,即可滿足一個(gè)工程的需要,混凝土的攪拌可根據(jù)工程的實(shí)際情況選用以下兩種形式:一是現(xiàn)場攪拌;二是用商品混凝土。兩者均通過混凝土泵料斗輸送到鉆機(jī)中心管提鉆成樁,完成混凝土的灌注施工工作。
4 質(zhì)量檢測
4. 1 混凝土質(zhì)量檢測
嚴(yán)格按配合比進(jìn)行攪拌,對攪拌出的混凝土要經(jīng)常檢查坍落度,發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整。每臺(tái)班應(yīng)留一組混凝土試塊,28 d 養(yǎng)護(hù)期滿后做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),留作檔案資料。
4. 2 成樁質(zhì)量檢測
抽檢20 %的樁進(jìn)行超聲波動(dòng)測,以檢驗(yàn)樁身的完整性。
4. 3 單樁承載力檢驗(yàn)
在工程中選擇三根樁做靜載試驗(yàn),以檢驗(yàn)單樁承載力。武漢市某住宅小區(qū)采用長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁基礎(chǔ),設(shè)計(jì)樁徑400 mm,樁長19 m ,設(shè)計(jì)單樁極限承載力為1 200 kN ,并對本根試樁進(jìn)行動(dòng)測和破壞性靜載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,三根試樁樁身質(zhì)量良好,極限承載力分別為1 600 kN ,1 500 kN ,1 500 kN ,高于設(shè)計(jì)的極限承載力。
5 結(jié)語
1) 長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁是一種剛性樁,其設(shè)計(jì)計(jì)算理論與其他鉆孔灌注樁相似,但其成樁工藝具有施工速度快、成樁質(zhì)量好、造價(jià)低且無振動(dòng),無泥漿污染的特點(diǎn),適用于環(huán)保要求較高的城區(qū)舊房改造以及輸變電塔等基礎(chǔ)工程中。2) 由于采用了泵送混凝土工藝使得該項(xiàng)工法既能在地下水豐富的土層中成孔成樁,又能在易坍塌的土層中成孔成樁,避免了水下澆灌混凝土的不利之處。3) 單樁極限承載力可達(dá)1 600 kN ,高于振動(dòng)沉管灌注樁。4) 每班可完成20 根～25 根樁,縮短了工期,節(jié)省了造價(jià),受到了施工和建設(shè)單位的歡迎。
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