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1、471全全護護筒筒原原狀狀取取土土壓壓灌灌混混凝凝土土樁樁施施工工工工法法1 1前前言言1.0.1 隨著經濟的發展與人們居住環境要求的提高，大量高層、超高層建筑以及地下工程不斷涌現，地下工程建設項目的數量和規模迅速增大，社會各界對鉆孔灌注樁的技術要求越來越高。目前，在淤泥軟土及風化巖層地區廣泛使用的泥漿護壁鉆孔灌注水下混凝土樁技術施工效率極低、耗水耗電嚴重、混凝土樁體常出現沉渣過厚、斷樁、夾泥等嚴重質量缺陷，以及其難以滿足綠色施工和節能減排的要求。全護筒原狀取土壓灌混凝土樁即針對此而開發的一種新型鋼筋混凝土灌注樁技術。2 2工工法法特特1.0.2 全護筒原狀取土壓灌混凝土樁技術繼承了長螺旋鉆孔2、灌注樁的優點，并克服了長螺旋鉆孔灌注樁無法保證在軟土地質中成樁質量的缺陷，適用性更廣。XX有限公司承建的溫州市城市中央綠軸 F-09、F-30/F-31 地塊建設項目圍護樁采用了全護筒原狀取土壓灌混凝土樁技術，效果良好，具有一定的推廣價值。點點2.0.1 無泥漿排放，置換土原狀取出，不產生污染，施工現場干凈文明；2.0.2 無縮徑、塌孔，樁底無沉渣，不需要清孔；2.0.3 不護壁，樁側無泥皮，樁體與土體直接且緊密接觸，樁側摩阻力較高；2.0.4 壓力灌注混凝土并施加振搗，樁體混凝土密實，提高了混凝土強度；2.0.5 全護筒保證土體不坍塌，利用護筒定位使得樁垂直度、鋼筋籠定位等精確度大幅提高；23、.0.6 機械自動化程度高，減少工人的勞動強度，與傳統回轉式泥漿護壁鉆孔灌注樁相比，成樁速度提高 68 倍。3 3適適用用范范圍圍本工法適用于粘性土層（粉質粘土及淤泥質土）、粉土、砂性土和高地下水位、高承壓水地層。一般樁徑 800mm 以內，樁長 40m 以內，適合排樁支護體系。對于基坑周邊環境較復雜、環境保護要求較高的地下結構施工以及對工程成本、工期等有嚴格要求的工程，本工法能很好的適用。4 4工工藝藝原原理理全護筒原狀取土壓灌混凝土樁專用施工機械設備在傳統干作業成孔灌注樁設備技術基礎上進行改良，由機座、機架、原狀取土鉆機三大部分組成，機座和機架與普通的沉管灌注樁機相似。原狀取土鉆機包括雙動4、力鉆機、與樁徑匹配的護筒、連接鉆機和護筒的夾持器、內置混凝土輸送管的螺旋鉆桿、連接鉆桿和混凝土輸送泵的輸送管，如圖 4-1 所示。472圖 4-1 鉆機機械示意圖成孔采用護筒內置螺旋葉片的雙動力鉆機下鉆切割土體形成樁徑；通過鉆桿中空管道由底向上將流態混凝土由孔底連續高壓泵注至孔口，形成素混凝土樁，同時利用螺旋葉片的垂直輸送作用，將樁孔中的土體原狀取出；清除樁頂余土和浮漿后，將整根鋼筋籠振動插入素混凝土樁體中，并對孔內混凝土進行振搗，形成樁側無泥皮的鋼筋混凝土灌注樁。5 5施工工藝流程及操作要點施工工藝流程及操作要點5.1 工藝流程工藝流程本工法施工工藝流程如圖 5.1-1 所示。護筒鉆桿（內置5、混凝土輸送管）機架護筒夾持器混凝土輸送管道機座473圖 5.1-1 全護筒原狀取土壓灌混凝土樁施工工藝流程圖5.2 主要工序操作要點主要工序操作要點5.2.1 施工準備1）鉆機設備體型較大，需要進場組裝，鉆機進場前應布置好鉆機組裝場地，組裝人員進場后做好安全教育和交底。2）施工前應進行施工圖會審、設計技術交底，編制施工組織設計及審核確認，組織施工人員進行技術交底。3）樁機就位前應處理高空和地下障礙物，施工場地應平整處理，并對作業區域地基進行處理，要求處理后的地基承載力達到 160KN/m2，若達不到需用路基板加固，確保地基不發生不均勻沉降。4）施工前應進行鉆孔、成樁試驗，以檢查設備、施工工藝、6、設計參數是否符合要求，數量不得少于 2 根。5）第一根樁開鉆前，需將混凝土泵的料斗及管線用清水濕潤，然后用攪拌好的水泥砂漿進行泵送（潤滑管道），并將所有砂漿泵出管道后封住鉆口閥門。5.2.2 放線定位1）根據建筑物定位軸線，由專職測量人員按樁位平面圖準確地將樁位放樣到現場，并采用插木質短棍加白灰點作為樁位標識。2）樁位放樣允許誤差：20mm。3）樁位放樣經自檢無誤后，填寫施工測量放線報驗單，經甲方、監理單位共同檢驗樁位合格簽字后，進行下道工序施工。5.2.3 鉆機就位1）將基本就位的樁機用線錘吊線對中，調整樁機位置直到鉆孔中心與護筒中心大致重合為止；2）為準確控制鉆孔深度，在機架上或護筒上畫出7、控制的標尺，以便在施工中進行觀測、記錄；鉆機就位鉆進成孔壓灌混凝土插入鋼筋籠清理鉆具及混凝土制備鋼筋籠制作和吊放線定位施工準備4743）調整機身保持平穩，不發生傾斜、位移，用經緯儀在垂直方向上對護筒垂直度進行校核。5.2.4 鉆進成孔1）鉆機就位后，以樁位點為中心畫一個與護筒等直徑的圓，開鉆前，護筒與圓定位重合并調好垂直度后，護筒開始鉆進，邊鉆進邊用經緯儀校正垂直度（1%）。2）待護筒鉆進 2-3m，護筒停止鉆進，長螺旋鉆桿開始鉆進至護筒口下方 500mm，護筒與螺旋鉆桿同步鉆進至設計標高。3）鉆進過程中嚴格控制鉆進速度，剛接觸地面時，鉆進速度要慢。鉆進的速度應根據土層情況確定：雜填土、粘性土8、宜控制在 0.5-1.0m/min，素填土、粘土、粉土、砂土宜控制在 1.0-1.5m/min。4）施工過程中要求邊旋轉鉆桿邊采用挖掘機清除孔邊渣土，以防止提升鉆桿時土塊掉入。5）鉆進過程中若遇卡鉆、鉆機搖晃、偏斜或發現有節奏的聲響時，應立即停鉆，查明原因，采取相應措施后方可繼續作業。圖 5.2.4-1 護筒和鉆桿同步鉆進5.2.5 壓灌混凝土護筒和鉆頭達到設計標高后，保持護筒不動，提升鉆桿 200mm，開始泵送混凝土，泵送混凝土應注意以下幾點：1）混凝土泵送應連續進行，避免因后臺上料慢造成的供料不足、停機待料現象；2）泵送混凝土達 1m 高度后再開始提鉆，邊提鉆邊泵送混凝土，并控制提鉆速率與9、泵送量相匹配，確保鉆頭始終埋在混凝土面以下不小于 500mm；3）成樁過程中必須保證排氣閥正常工作，防止成樁過程中發生堵管；4）泵送過程中要始終保持料斗內混凝土面高度不低于 400mm，以防吸入空氣造成堵管。5）混凝土制備要求（1）混凝土初凝時間不宜小于 6 小時，若樁身較長，應根據成樁試驗參數適當延長混凝土初凝時間，避免插入鋼筋籠時混凝土過早凝固；（2）商品混凝土應有混凝土合格證和配合比單，進場商品混凝土應具有良好的和易性和流動度，坍落度損失應能滿足灌注要求；6）混凝土管路要求（1）連接混凝土輸送泵與鉆桿的鋼管、高強柔性管，內徑不宜小于 125mm；（2）施工前應檢查管路的連接處的密閉性，檢10、驗方法為：關緊混凝土出口閥門，按正常泵475送混凝土的泵送壓力泵送自來水，管路連接處不漏水說明管路連接完好；若有漏點，對漏點處的接頭卡作加強處理；（3）在樁架中部掛接一根弧型鋼管作過渡接頭，兩端連接柔性管，以減少管道的移動量。圖 5.2.5-1 混凝土后臺圖 5.2.5-2 提鉆并壓灌混凝土5.2.6 鋼筋籠制作和吊運1）鋼筋籠如圖 5.2.6-1 所示加工成錐形樁體，應整體制作，總長度與設計樁長一致；混凝土輸送管（柔性管）混凝土輸送泵476圖 5.2.6-1 錐形樁頭鋼筋籠加工2）鋼筋籠按設計長度整體制作完成，主筋與加強筋點焊牢固，并不得損傷主筋，采用 E43和 E50 型焊條進行焊接；3）11、鋼筋籠加工完成后應經監理檢查驗收合格后方可使用。4）鋼筋籠加工完成后，放置于吊運槽中，2 個工人配合吊車或挖機將振動桿插入鋼筋籠內，并將振動錘上方的 4 根鋼絲繩與鋼筋籠上的吊點加強箍綁扎牢靠，如圖 5.2.6-2 所示；5）鋼筋籠的起吊應采用四點起吊，并應保證平直起吊；6）籠子調離地面后，利用重心偏移原理，通過起吊鋼絲繩，使鋼筋籠在在吊運槽上滑動，實現平直起吊轉化為垂直起吊，以便于入孔,如圖 5.2.6-3 所示。圖 5.2.6-2 鋼筋籠穿入振動桿吊運槽振動桿樁長控制線477圖 5.2.6-3 吊車起吊振動桿和鋼筋籠5.2.7 插入鋼筋籠1）灌注完成后松開護筒夾持器，如圖 5.2.7-1 12、所示，清理樁頭后應立即進行鋼筋籠插入作業；2）鋼筋籠利用履帶吊插入已澆筑混凝土的孔內，插入前應對準孔位，并保證垂直、居中，如圖 5.2.7-2 所示；3）鋼筋籠應連續下放，不宜停頓，下放時禁止采用直接脫鉤的方法；4）在插入鋼筋籠時，先依靠鋼筋籠和振動桿的自重緩慢插入，當依靠自重不能繼續插入時，開啟振動裝置，使鋼筋籠下沉至設計深度，斷開振動裝置與鋼筋籠的連接，緩慢連續振動拔出振動桿。圖 5.2.7-1 松開護筒夾持器478圖 5.2.7-2 插入鋼筋籠5.2.8 護筒拔出1）護筒應在鋼筋籠插入完成后拔出；2）重新連接護筒夾持器，邊旋轉邊緩慢拔出。6 6材料與設備材料與設備本工法無需特別說明的材料13、，采用的機具設備見表 6-1。表 6-1 主要機械設備表序號序號名稱名稱型號型號備注備注1全站儀PTS-05測量放線2經緯儀蘇光 J2校準垂直度3反鏟挖掘機PC220場地平整等4履帶吊FW-50吊送鋼筋籠5壓灌樁機架YZTZ-160壓灌樁機部件6原狀取土鉆機7振動錘DZ1108振動桿9鋼筋切斷機QJ40鋼筋籠加工10鋼筋彎曲機GJ-4011鋼筋調直機GJ4-4/1412電焊機KR50013混凝土輸送泵HTB60泵送混凝土14混凝土罐車運輸混凝土4797 7質量控制質量控制7.1 規范標準規范標準1）建筑工程施工質量驗收統一標準（GB50300-2013）2）混凝土結構工程施工質量驗收規范（GB14、50204-2015）3）建筑樁基技術規范JGJ94-20087.2 質量控制要點質量控制要點1）樁位和鉆孔質量控制要點：護筒的長度、中心位置、垂直度，孔徑尺寸，鉆孔過程中不允許發生傾斜、位移。2）鋼筋籠質量控制要點：鋼筋規格、品種、間距、根數，焊條規格品種，焊縫長度、外觀和質量。這些必須符合設計要求和規范規定。3）混凝土質量控制要點：原材料的質量檢驗報告，混凝土配合比、塌落度和試塊強度等級等，試塊應在施工現場隨機取樣，發現問題及時改正。7.3 質量檢測標準質量檢測標準鋼筋籠質量檢驗標準見表 7.3-1。表 7.3-1 鋼筋籠質量檢驗標準（mm）項目項目序號序號檢查項目檢查項目允許偏差或允許值15、允許偏差或允許值檢查方法檢查方法主控項目1主筋間距10用鋼尺量2鋼筋骨架長度100用鋼尺量一般項目1鋼筋材質檢驗設計要求抽樣送檢2箍筋間距20用鋼尺量3直徑10用鋼尺量全護筒原狀取土壓灌混凝土樁質量檢驗標準見表 7.3-2。表 7.3-2 混凝土灌注樁質量檢驗標準項項目目序序號號檢查項目檢查項目允許偏差或允許值允許偏差或允許值檢查方法檢查方法單位單位數值數值主控項目1樁位mm70開挖前量護筒，開挖后量樁中心2孔深mm+300量護筒的入土深度3樁體質量按建筑基樁檢測技術規范按建筑基樁檢測技術規范4混凝土強度設計要求試件報告或鉆芯取樣送檢5承載力按建筑基樁檢測技術規范按建筑基樁檢測技術規范一般1垂16、直度%1檢查每根樁的實際灌注量6樁頂標高mm+30，-50水準儀，需扣除樁頂浮漿層及劣質樁體8 8安全措施安全措施本工法應用過程中除應嚴格遵守建筑機械使用安全技術規程JGJ33-2012、建筑深基坑工程施工安全技術規范JGJ311-2013 等有關安全生產管理規定外，尚應注意一下事項：1）對參加施工的人員，必須進行技術培訓和安全教育，熟悉規范的有關條文和本崗位的安全技術操作規程，主要施工人員應固定。2）上崗前要做好安全檢查工作，由班組長負責，責任到人，互相監督，施工人員進入現場應戴好安全帽，操作人員應精力集中，嚴格按照操作規程施工作業。3）加強對現場機械設備的管理，建立和執行專人專機負責制，并17、定期檢查和維修保養。4）施工現場臨時用電，實行“三級配電三級保護”，并按規定做好用電管理，對新進場的各種電機和電氣設備必須檢查，要進行絕緣測試，符合要求方可使用。5）鉆機在開闊的場地內進行組裝，專人指揮，周邊應有明顯的標志和圍欄，禁止非作業人員進入。6）樁機作業區域內不得有妨礙作業的高壓線路、地下管道和埋設電纜，樁機移位由專人進行指揮，非作業人員不得進入作業區。7）材料加工車間內的機械設備安裝應堅實穩固，固定式機械應有可靠的基礎，并做好疏排水。8）項目部應組建事故應急處置小組，安全部門定期組織重大事故應急模擬演練，同時項目部應配備必須的應急物資及藥品。9 9環保措施環保措施本工法應用過程中應依18、據 ISO14000 環境保護體系標準，建立環境管理體系，制定環境方針、環境目標和環境指標，配備相應的資源，遵守法規，預防污染，節能減排，達到施工與環境的和諧。1）施工現場要設置專門的衛生負責人，負責施工現場內的衛生，及時清理場地出口和內部的垃圾，垃圾統一集中處理。2）施工車輛必須從指定大門進出工地，并通過沉淀池清洗、嚴禁帶泥上路，臨時道路由專人負責每日清掃。3）電焊用的電焊頭不得隨意拋棄，必須統一集中收集后處理。4）嚴格控制作業時間，原則上夜間作業時間不超過 22:00，特殊情況需連續作業，必須先申請后施工，并采取降噪措施。5）禁止大聲喧嘩，教育全體項目人員防噪擾民意識，采取專人專管的原則，19、對噪聲進行監測，及時對噪聲超標的有關因素進行調整。6）現場照明使用節能燈，對照明燈具采用定向可拆除燈罩型，防止光污染。1010效益分析效益分析10.1 經濟效益分析經濟效益分析481全護筒原狀取土壓灌混凝土樁技術相比于目前普遍使用的泥漿護壁鉆孔灌注樁技術具有較明顯的經濟效益，以直徑 800mm、樁長 30 米為例，對兩種灌注樁技術進行經濟效益分析，詳見表 10.1-1。由于施工工期的大幅縮短，本工法較傳統工藝節電 60%，節水 100%，省去大量人工。此外，排出的原狀土直接可用于土方回填或綠化工程，減少物流運輸成本和污染排放，降低工程造價 10%以上。表 10.1-1 主要經濟指標對比（樁徑 20、800mm，樁長 30m）技術類型技術類型成樁時間成樁時間（h/根根）取土方式取土方式取土量取土量（m3）用電（度用電（度/m3）用水（噸用水（噸/m3）用油用油（升升/m3）原狀取土壓灌混凝土樁1.0原狀土13.56502.0泥漿護壁鉆孔灌注樁6.0泥漿45.22152.06.010.2 社會效益分析社會效益分析全護筒原狀取土壓灌混凝土樁技術不需要設置泥漿池置換泥漿，節約有限的施工場地；施工過程中幾乎沒有噪音，擠土少，場容整潔，對周邊環境影響小；壓灌樁成樁快，大大縮短施工周期，減少了用水、用電量，有利于推進“資源節約型、環境友好型”社會的建設。1111應用實例應用實例11.1 應用實例應用實21、例 11）工程項目名稱溫州市城市中央綠軸區域 F-09 地塊建設項目2）工程概況該項目場地位于溫州市城市中心區，地貌單元屬浙東南沿海平原，淺部堆積形成了巨厚的淤泥及淤泥質土層，下部堆積形成粘土及粘土層。F-09 地塊占地面積為 40714.5，總建筑面積131783.29，地下室一層，建筑面積為 29998.29。基坑圍護樁共有 795 根，全部采用了全護筒原狀取土壓灌混凝土樁，樁徑為 600mm、700mm、800mm，C25 水下混凝土灌注，樁長 13.125.1m。3）實施效果該項目安排 1 臺壓灌樁鉆機進行圍護樁施工，自 2016 年 2 月 26 日到 2016 年 7 月 3 日全22、部完成，總用時 128 天，施工速度快。施工完成后各項樁基檢測合格率 100%，基坑監測結果符合設計要求，成樁質量高。11.2 應用實例應用實例 21）工程項目名稱溫州市城市中央綠軸區域 F-30/F-31 地塊建設項目2）工程概況該項目場地位于溫州市城市中心區，占地面積為 53519.32，總建筑面積 179819.12，地下室一層，建筑面積 46023.12。基坑圍護樁共有 891 根，全部采用了全護筒原狀取土壓灌混凝土樁，樁徑為 600mm、700mm，C25 水下混凝土灌注，樁長 12.119.1m。3）實施效果該項目先安排 1 臺壓灌樁鉆機進行圍護樁施工，施工至 6 月份又增加一臺壓23、灌樁機，自 2016年 2 月 21 日到 2016 年 6 月 2 日全部完成，總用時 102 天，施工速度快。施工完成后各項樁基檢測合格率 100%，基坑監測結果符合設計要求，成樁質量高。11.3 應用實例應用實例 31）工程項目名稱482甌北 2013-1#-2 地塊 4(三江立體城)建設項目2）工程概況3）實施效果該項目安排 1 臺壓灌樁鉆機進行圍護樁施工，自 2015 年 7 月到 2015 年 11 月全部完成，施工完成后各項樁基檢測合格率 100%，基坑監測結果符合設計要求，成樁質量高。11.4 應應用用照照片片該項目場地位于溫州市永嘉縣三江商務區，業主為XX有限公司。4#地塊占地面積為 24351，總建筑面積 119178.86，基坑圍護樁共有 527 根，全部采用了全護筒原狀取土壓灌混凝土樁，樁徑為 700mm、800mm，C25 水下混凝土灌注，樁長 15.125.1m。圖 11.3-1 路基板鋪設圖 11.3-2 鋼筋籠吊運準備483圖 11.3-3 穿入振動桿圖 11.3-4 鉆孔到位圖 11.3-5 混凝土泵送484圖 11.3-6 開挖后圍護樁成型照片（一）圖 11.3-7 開挖后圍護樁成型照片（二）