大直径80m超长嵌岩桩施工实践_陈雄生

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·福建建筑·2000 年增刊(总第 70 期)·
Abstract :Pratice on 80m long large diameter socketed in rock pile Socketed into Rock in the complex geological condition is introduced in this paper in a high -rise building in Fuzhou .The conventional equipment and improved techniques of percussion drilling or bored piles are used .The results imply that the large diameter super long socketed in
图 7 兴川大厦试桩 Q ～ S 曲线 由桩身应变实测值 , 得各试桩在桩顶荷载作用下的轴力分 布如图 8 和图 9 所示。
图 8 TP8 桩周土层状况、测点布置和轴力分布
图 9 TP9, TP10 桩周土层状况 、测点布置和轴力分布 (2)桩端注浆也明显提高灌注桩的端承力 , 比较 TP8 和 TP10 的静载荷试验结果 , 桩达到极限承载力状态时 , 未注浆桩端持力 层的极限承载力为 0.87MPa , 而注浆后桩端持力层的极限承载力 提高至 3.94MPa, 桩端注浆使持力层极限承载力增大了 3 倍 , 持 力层承载力提高的原因可能主要来自两个方面, 首先是由于水 泥浆在高压下渗入土层结构, 改善了土层的物理力学性能, 其次 因为水泥浆在桩端处形成扩大头, 增大了桩端的受力面积 。 (3)注浆的大直径灌注桩仍以桩身摩阻力为承载力的主要 部份 , 从以上提到的 10 根桩荷载传递试验实测数据来看 , 端承 力最大的是 TP10, 当 TP10 达到极限承载力状态时, 端承力约占 总承载力的 35%。 (4)从试验结果还可以看出桩端的状态不仅对端承力起直 接的作用 , 而且也对桩身摩阻力的发挥起间接作用, 桩端状态愈 好, 端承力愈高 , 桩身摩阻力也愈大。
四 桩端压力注浆桩的荷载传递特征及承载力评价 (1)桩端注浆极大地增强了桩端以上一定范围内土层的摩 阻力 , 这是因为水泥浆在高压下渗入土层结构 , 改变了土层的物 理力学性能, 对比 TP8 注浆前后桩身摩阻力的变化, 注浆前桩身 极限摩阻力约为 6MN , 而注浆后桩身极摩阻力要大于 7.2MN , 摩 阻力增大了 20%, 而增大的土层主要发生在桩端附近的土层 , 因 此增强的效果是非常明显的。
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层框架剪力墙, 设一层地下室, 基础采用桩底注浆的大直径钻孔
灌注桩 , 为了确定单桩承载力以及注浆前后的荷载传递特征, 在 工程桩施工之前先打了三根试桩 , TP8 和 TP9, 设计桩径为 900,
TP10 设计桩为 800, 桩长约 54m , 桩端持力层为含砾中砂层, 每
一 、工程概况 : 福州某广场主楼 42 层, 楼高 168 米 , 加附属物总高 186 米 。
该场地地质条件复杂 , 基岩面陡峭, 场地内岩面高差达 30 多米 , 局部呈陡崖状, 岩面最深达 80 米 , 在强风化层地层中分布大量 的无规律球状中 ———微风化包裹体, 经设计部门及省、部委有关 研究机构研究优化设计 , 选用冲(钻)孔灌注桩 , 桩径 Υ1200mm , 桩数 203 根, 砼强度 C35, 持力层为中风化层, 要求嵌岩 0.6m , 设 计单桩承载力为 9200kN , 极限承载力 19500kN 。 1995 年 9 月 27 日开始试桩 , 前后两期 , 共 6 组 , 正式施工于 1996 年 4 月 16 日 , 至 1997 年 4 月 8 日竣工 。 累计施工砼灌注量 13807.49 米3 。 其 中最大桩深 80.10 米 , 平均桩深 70 余米。
沉降为 21.32m , 试桩尚未达到极限状态, 比较注浆前后承载能力 的变化可以看出注浆至少使单桩承载力提高了 25%。 TP10 试
桩的静载试验也达到极限状态, 其极限承载力确定为 7.2MN。
从图 8 和图 9 可以看出桩端持力层未注浆时极限承载力为 0.87MPa, 注浆后桩端持力层极限承载为 3.9MPa , 桩端注浆极大 地提高了持力层的承载能力。
止孔壁坍塌、超径、缩径, 以保持孔壁稳定 , 实现桩孔形态控制。
(1)、防斜技术 : 在桩孔深 、岩面陡(基岩面 、中风化包裹体面)条件下钻孔成
孔, 保证钻孔垂直是一个难题, 在施工过程中 , 除操作中认真 、细 致地按操作规程操作外, 对设备 、器具的改进更是致关重要的环
节, 施工中对如下几个方面进行控制 :
物理性能 , 及数量分布。
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(2)、采用牙轮钻头钻进技术, 达到嵌岩目的。
(3)、选用适宜的施工设备 , 如调用冲击钻机施工。 克服了 中—微风化包裹体层厚等因素。
参考资料
张耀年等人, 福州大直径灌注桩的性能 , ASCE 岩土工程学 报, 第 119 卷第 3 期 。(英文), 1993 年
张耀年, 福州软土中的预制桩, 软土地区岩土工程和抗震技 术国际会议论文集 , 深圳(英文)。 1993 年
张耀年等人, 福州大直径灌注桩的荷载传递性能 , 岩土工程 学报 , 第 12 卷第 5 期。 1990 年
二 、设备选型 : 该工程属大直径超深桩基, 地质条件复杂 , 工程量大, 工期 紧, 质量要求高, 为确保工程质量, 提高生产效率 , 选用 GPS -15 型工程钻机和 ZJK5 型冲击钻机。 用QY-16t 汽车起重机配合钻 机进行砼灌注。 GPS-15 型钻机具有回转扭矩大, 主动钻杆导向 好, 钻进效率高, 配用合金球齿牙轮占头, 能高效成孔, 时间短等 优点, ZJK5 冲击钻机能高效击穿中 —微风化包裹体或孤石等层 厚的坚硬岩体, 均是提高钻孔灌注桩质量的基本保证。 QY-16t 汽车起重机的配置提高了现场设备移位速度, 并使桩砼水施工 速度加快, 确保工程质量。 三 、施工技术措施 : 1、施工工艺流程见图 1。
a、保证机械器具的完好性 , 有松懈部件 , 即进行更换 , 同时 对一些易损耗 、不稳定部件进行改进 。
b、Υ168 钻杆使用牙嵌法兰式连接, 提高钻具的刚性和导正 效果及增强钻具的扭矩。
c、改进钻头结构和钻头形式, 在陡峭地层中使用特制的防
斜筒式钻头, 控制孔斜。 d、在软硬交替地层施工时, 及时调整钻进技术参数:回转钻
关键词 :大直径超长嵌岩桩 施工工艺技术 Practice on Large 80m Super LonБайду номын сангаас Pile
Chen Xiongsheng (Fujian Geological and mineral Engineering Construction Group Corporation 350003)
rock pile has a lot of advantage and will play important role in the construction Keywrods :Large diameter super long socketed in rock pile Construction technique
图1 2 、钻 进技 术参 数和 泥浆性 能 : (1)、切忌清水开孔。 钻进时保持泥浆粘度 25-28s, 泥浆密 度 1.3g/ cm3 或以上 。 (2)、嵌岩桩钻进技术参数见下表 1:
表1
技术参数 钻压(kPa) 泵量(m3/ h) 转速(r/ min)
地层
土层
6 -20 108 -180
40
进。
c、改进钻头结构, 采用高度大于 2.5m , 有双导正环保径的笼 式钻头钻进。
通过上述措施, 达到防斜目的 , 本工程 203 根桩 , 桩孔垂直 度均 <1%, 未发生孔壁坍塌 、缩径现象 。
4、中— 微风化包裹体施工:采用多种手段, 提高生产效率 。
(1)、改进钻头结构和形式, 提高钻进效率 。 特别是回转钻 进的刃具分布数量、出刃角度的优化。 冲击钻头的刃具的机械
根试桩的桩底注水泥 2.5 吨 , 其中 TP8 试桩在注浆前后都作了 静载试验。
场地位于福州盆地南部 , 为冲积相滨海互层地层, 钻探所揭 示的地层自上而下分别为:
1、杂填土 :层厚约 2m ; 2、淤泥:饱和流塑, 层厚 6.0～ 10.5m ;
3、粉质粘土:为透镜体, 层厚约 2.5m ;
4、中砂层 :稍密 , 层厚 3.5～ 7.5m ; 5、淤泥质粘土:饱和软塑, 层厚 24～ 31m , 层部夹细砂透镜体;
根据桩孔揭示, 遇中 —微风化包裹体桩孔占桩孔数的 85. 7%, 其中单桩遇到包裹体最多次数达 5 层, 累计厚度 17.66 米 。 在如此复杂的地质条件下 , 作超深钻进, 对如何确保桩孔形态 、 安全高效克服中 —微风化包裹体 、最终嵌岩和沉渣控制、砼灌注 等工艺顺利完成, 成为施工的极大难题。 我单位使用常规冲钻 孔桩施工设备, 改进施工工艺技术, 克服了上述难题, 本文就此 谈几点体会 。
嵌岩
30 -60 80 -100 10 -20
(3)、嵌岩桩冲击击进参数见表 2。
表2
技术参数 冲程
地层 土层 1 -2m
中 —微风化岩层 3 -4m
3 、桩孔 形态 控制 : 桩孔形态是指桩孔的垂直度、弯曲度 、桩身的任一截面直径
应符合桩基在受力状态下, 其水平堆力 、承载力、抗拔力符合安 全使用要求。 其控制措施就是在施工中通过确保桩孔垂直, 防
进。
(2)、防止孔壁坍塌 、超径技术 : a、采用泥浆护壁, 选用适合该土层的高质量泥浆。
b、孔内保持足够的水头高度 。 c、按照要求埋设护筒, 一般情况下护筒埋设深度为 1.5-2.
5m , 在松散杂填土层应将该层隔离, 必要时采用人工护壁处理。
d、在松散的粉砂土层中钻进时, 应控制进尺速度 , 防止孔壁 失去平时衡而造成坍塌。
张耀年等人, 福州软土中灌注桩的荷载传递性能 , 区域性土 工程问题国际会议论文集 , 北京 。(英文), 1988 年
·桩基础·
大直径 80m 超长嵌岩桩施工实践
陈雄生 (福建地矿建设集团公司 350003)
提要 :通过福州某广场主楼大直径 80m 超长嵌岩桩施工实践 , 介绍在复杂地质条件下 , 使用冲(钻)孔 桩常规施工设备 , 改进其施工工艺与配套技术 , 取得了良好的效果 ;进一步显示出超长嵌岩桩桩的种种优 越性 , 必将在我国建设事业中起到重要的作用 。
6、粉质粘土:层厚 5.5～ 6.0m ; 7、含砾中砂层 :稍密 , 层厚 4.5～ 6.0m ;
8、砾石层 。
三根试桩的四次静载荷试验的 Q ～ S 曲线如图 7 所示。 未 注浆的 TP8 试桩当试验荷载加至 7.2MN 时 , 桩顶发生急剧的沉
降, 所以将前一级试验载 6.4MN 确定为极限荷载 ;TP8 试桩注浆 后重新做了一次静载荷试验 , 最大试验荷载加至 8MN, 相应的桩
机宜轻压慢转 :冲击击进则低锤勤击 。 e、施工中随时监测桩孔垂直度:回转钻机在每次加杆时就
注意观察钻孔垂直度 , 钻进中用线锤或经纬仪检查主动钻杆垂
直度每班不少于 2 次, 发现孔斜及时将主动钻杆提高 2-3m , 用 “ 吊磨法”纠斜;冲击钻机击进则随时检查钢丝绳是否与护筒中
心保持一致, 发现偏离 , 应将钻头提离孔底 1-2m , 低锤慢击纠 斜, 孔斜较严重时, 宜立即回填片石, 片石厚 30-50cm , 重新击
e、终孔后 , 砼灌注前 , 仍需保持有足够的水位, 并尽可能缩 短准备工作的时间 。
(3)、缩径防止措施 :
a、采用优质泥浆, 合理控制泥浆比重和粘度, 严格控制失水 量。
b、当设计桩距小于 2.5-3D(D 为桩孔直径), 应采取跳隔 1———2 根桩施工, 新桩孔应尽可能在邻桩成桩 2-3 天后再钻