静钻根植桩施工技术的应用

目前国内软土基桩基处理主要有灌注桩和预制桩两大类 , 但随着城市化的进程, 以上两种桩基类型受施工工艺的限制 , 均存在一些应用不足 , 如预制桩存在软土地基中桩周侧阻力发挥不完全 , 竖向抗压荷载下桩身强度不能充分发挥 , 抗水平荷载能力不足, 变形性能不够高 , 易脆性破坏 , 施工中挤土严重等 ; 灌注桩存在易出现缩颈, 桩底无沉碴 ,施工中泥浆排放和剔除的桩头会污染环境等 。而静钻根植桩施工技术是利用根植桩组合的新型桩基施工方法, 集成钻孔、 深层搅拌 、 扩头、 预制各种桩基技术, 具有无振动 、 低噪声 、 成桩质量好 、 桩承载力高、 泥浆排放少等优点, 有效弥补了当前软土基桩基的不足, 具有良好的社会效益和推广价值

1 根植桩根植桩主要分两种 ( 均可在工厂规模化预制生产) :

1)预 应 力 高性 能 混 凝土 异 形 桩 ( 代号 :PHDC) 。桩形制成竹节状, 可增强桩与周边的咬合, 提高桩身侧阻力, 并通过施工时的下端扩头 ,改善了桩端支撑阻力特性 ; 主要用于桩基下节、 中节或中段 ( 2～ 3 节)( 见图 1) 。

2)配置热轧带肋钢筋的预应力高性能混凝土桩 ( 代号 : PRHC) 。通过预应力钢筋、非预应力螺纹钢筋及密集配置螺旋钢筋 , 大幅度提高了 PRHC

根植桩的抗弯及抗剪性能, 从而提高抗水平承载力;主要用于水平荷载要求高桩基的上节桩 , 并可部分代替钢管桩 ( 见图 2) 。

2. 1　 钻孔

1)桩机选择

根植桩施工前应考虑地质条件和周边环境条件, 沉桩深度、 桩径等选用单轴钻机、 桩架 。

2)定位

将钻头定位于桩心位置, 使用定位检测尺确认平面位置, 用互成 90° 的 2 台经纬仪进行垂直度监测并校正 , 垂直度偏差不大于 0. 5%。

3)钻孔

启动钻机, 使搅拌机带动钻杆沿导向架向下切土钻孔。在钻孔过程中, 利用带有特殊搅拌叶的钻杆, 边钻孔边注水或注膨润土混合液, 对孔体进行

修整及护壁 。水或膨润土混合液的用量根据孔径 、钻孔速度及地质情况在 50 ～ 300 L/min范围调整 。根据钻孔深度需要, 前根钻杆钻入地下后, 接入下

根钻杆, 反复钻孔与接入钻杆直到钻至设计深度后,再通过对钻杆的提升和下降, 对桩孔进行修整。钻头达到持力层部位附近时, 钻孔速度应尽可能保持一致。根据施工管理装置电流负荷变化情况与地质勘察报告柱状图的比较 , 确认达到持力层 。

2. 2　 扩头

桩孔修整完成后 , 通过特殊可控液压技术, 打开钻头部位扩大翼, 按设计的扩大直径 , 根据地质情况分数次 ( 3 ～ 5 次)进行扩孔 。扩底完成后 ,钻杆应上下反复升降 2～ 4 次, 保证桩端土体分散均匀 。

2. 3　 注浆

1)扩孔完成后 , 注入桩端水泥浆, 并进行上下反复搅拌 , 保证桩端水泥浆的均匀 。桩端水泥浆注入完成后 , 即开始拔出钻杆;在拔钻杆的同时,注入桩周水泥浆, 并进行反复搅拌, 直到将钻杆全部拔出 。

2)桩端水泥浆水灰比为 0. 6, 强度不低于20MPa ( 试块强度) ;桩周水泥浆水灰比为 1. 0。水泥浆的水灰比严格按照要求配置, 并取样用比重计检测比重 , 对不合格的浆液作废浆处理 。

3)桩端水泥 浆注入量为扩底部 分体积的100%, 注浆时上下反复升降钻机, 确保全部注入扩底部位。桩周水泥浆注入量为:( 钻孔体积 -扩底部位体积) × 30%, 注浆时根据提升钻杆的速度确认相匹配的供浆流量 , 保证水泥浆在孔内上下整体均匀分配 。

2. 4　 植桩

1)在桩端水泥浆注入后2 h内必须开始植桩,先用吊机将根植桩移到桩孔处, 使用定位检测尺对桩身进行定位, 偏差不得超过30 mm。 同时用 2 台经纬仪互成 90° 对桩进行检测, 垂直度偏差不大于0. 5%, 然后缓缓植入根植桩 。

2)接桩。可采用焊接和机械连接两种方式 。

① 接桩时 , 入土部分桩的桩头宜高出地面 0. 5～ 1. 0 m ,下接桩的桩头处宜设导向箍以便于上节桩就位, 错位偏差不宜大于2 mm 。

②焊接连接时 , 应先将端板清理干净 。坡口处用铁刷刷至露出金属光泽, 并清除油污和铁锈 。焊接时宜先在坡口周围上对称点焊 4 ～ 6 点 , 待桩节固定后再分层对称施焊 。焊接可采用手工焊或二氧化碳气体保护焊, 焊接层数宜为 3 层, 内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层;焊缝应饱满、 连续 , 且根部质量应符合 《钢结构工程质量施工验收规范》 ( GB 50205)的有关规定。焊接接头应自然冷却后才能继续沉桩, 冷却时间不宜少于8 min ,严禁用水冷却或焊好后立即沉桩。焊接连接时, 为保证焊接质量 , 接桩可先在专用预埋孔内将两节或数节桩进行焊接拼接后, 垂直吊装至沉桩点 。

③采用机械接桩时 , 应确认桩套箍及卡箍没有被泥土、 油污等污染 , 套箍的钢板应平整, 接头处如有翘曲、 变形必须进行校正 , 并防止损伤摩擦面, 保证摩擦面紧贴 。

3)回旋送桩

在最后一节桩沉桩过程中, 桩植入至距地面2 m左右时, 用专用工具对桩进行固定、 校正 , 然后使用钻机对桩进行回旋送桩 , 直至将桩送至设计深度位置 。

3 　 施工注意要点

1)工程中应根据桩规格 、 深度 、 地质等情况确定试桩数量, 试沉桩宜选在勘探孔边进行 。钻机钻至桩端持力层时, 根据钻机电流变化情况和附着在钻杆上的泥土状况与地质勘测报告进行对比, 确认地质土层分布情况 ( 特别是持力层部位) , 并根据试桩确认持力层变化情况 。试桩需确认以下内容:桩长度的确认, 钻孔过程的确认, 持力层的确认, 施工设备能力的确认 , 施工时间及施工效率的

确认 , 桩周水泥浆及桩端水泥浆质量的确认 。

2)接桩头位置防腐蚀 。一是桩周采用水泥浆外壳保护;二是钢板厚度满足使用年限腐蚀速度 。桩头连接采用焊接, 采用 E43 焊条, 二级焊缝, 具体要求见 《建筑钢结构焊接技术》 ( JGJ 81) ;焊缝应饱满、 连续, 且根部质量符合 《钢结构工程质量验收规范》 ( GB 50205)的有关规定。

3)根植桩一般不宜截桩 , 如遇特殊情况确要截桩 , 应采用有效措施以确保截桩后根植桩的质量 。截桩应采用锯桩器 ( 如混凝土切割器 、 液压紧箍式切断机、 液压千斤顶式截桩器等) , 严禁大锤横向敲击或强行扳桩截桩。

4  结 　 语

静钻根植桩施工技术目前已在温州和宁波等多个工程中成功应用 , 通过现场应用, 其具有以下施工特点 :

·施工速度快 , 质量可靠。

·相同承载力下的泥浆排放量仅为钻孔灌注桩的 20%～ 25%。

·无挤土 , 施工对周围设施 ( 地下构造物、 管线)无影响 。

·无噪声和空气污染。

通过试验检测分析 , 对比普通预制桩和钻孔灌注桩, 静钻根植桩具有以下物理 、 力学效果:

·增加了桩与水泥土 , 水泥土与周边土的作用力。

·改善了桩端部的受力性能, 提高了桩的承载力 , 承载力可高于同直径钻孔灌注桩的 30%～60%。

接下来又继续检查减振孔有无堵塞情况 , 结果发现减振孔内残渣均已清除干净, 并且顶部均采用面纱头封堵, 没有堵塞现象。但是在检查孔内堵塞情况时发现大部分孔内充水严重, 主要原因是前阶段连续下雨, 造成孔内积水。发现这一情况后, 在爆破前及时安排作业队将孔内水排干。在排干减振孔内的积水后, 爆破监测结果的振动速度就有了明显下降, 振动速度下降到2. 17 cm/s, 降振率达到35%, 减振效果达到预期目标, 并且振动速度达到了目标值。

3  总 　 结

由于采取 “延长微差延期间隔时间” + “设置减振孔” 的双重措施 , 将爆破振动速度控制在了2. 7 cm/s以内, 减少了石方爆破对基坑支护的影

响 , 确保了工程安全, 并且未对工期带来明显的影响 , 取得了理想的预期效

果 。

企业技术

秋季是“春夏秋冬”四季之一，在中国传统上是以二十四节气的“

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