大直径风动潜孔锤引孔技术在含硬岩层预制桩施工中应用和探究

大直径风动潜孔锤引孔技术在含硬岩层预制桩施工中应用和探究

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1、大直径风动潜孔锤引孔技术在含硬岩层预制桩施工中应用和探究  摘要:本文介绍了大直径风动潜孔锤应用于含块石、孤石、中风化和微风化硬岩或夹层的预制桩沉桩施工,成功解决了复杂地层管桩沉桩难题的实例,对工程地质条件进行了分析,并对大直径预应力管桩引孔工艺及参数进行了论述。同时,讨论了潜孔锤沉桩过程中遇到的问题,并提出了相应的处理措施。关键词:风动潜孔锤;预应力混凝土管桩;引孔;强风化;微风化;粗粒花岗岩中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:预应力混凝土管桩是目前应用最广泛的、较成熟的桩基,因预应力管桩桩体强度高、施工管理简单、施工现场文明

2、、施工速度快等优点,而被广泛应用于沿海地区的基础工程中。随着管桩应用的普及,管桩难以穿越复杂地层尤其是块石、孤石、中风化和微风化硬岩或夹层地层,成为管桩应用的一大障碍。1工程实例5深圳市大鹏新区大鹏下沙整体搬迁安置区第II标段,工程总造价3.05亿元。由深圳市新城市规划建筑设计有限公司设计。原设计B区、C区住宅楼和幼儿园基础类型全部为高强预应力混凝土管桩(PHC-AB-Φ500-125,桩型为PHC-AB,桩径Φ500mm,壁厚125mm,桩身混凝土强度等级C80)基础。其中C区总桩数1026根,桩基础为摩擦端承桩,桩端支撑于强风化花岗

3、岩层,持力层桩端阻力特征值qpa=4000(L>6m)KPa,设计有效桩长>6m,沉桩方式为锤击桩。后因噪音问题,经业主组织召开专家论证会,后期管桩沉桩施工工艺设计变更为静压桩。C区东南侧为孤石集中分布区,其中32个承台内116根管桩因地下孤石影响,采用“大直径潜孔锤引孔+静压管桩工程”施工。2潜孔锤引孔沉桩工艺大直径潜孔锤在空压机的作用下,以压缩空气为动力介质驱动其工作的,对硬岩进行高频率破碎冲击;在气动潜孔锤钻进过程中,高压空气驱动冲击器内的活塞作高频往复运动,并将该运动所产生的动能源源不断的传递到钻头上,使钻头获得一定的冲击功。钻

4、头在该冲击功的作用下,连续的对孔底岩石施行冲击。岩石在该冲击功的作用下,形成体积破碎。同时,空压机产生的压缩空气也兼作洗井介质,将潜孔锤破碎的岩屑携出孔内。大直径潜孔锤在块石、孤石、中风化和微风化硬岩地层的钻探中,取得了良好的效果,满足预应力管桩的顺利成桩。大直径风动潜孔锤引孔工艺是将潜孔锤施工技术与预应力管桩引孔技术结合起来,以解决复杂地层的沉桩难题。5(1)引孔工艺:建设场地浅表有厚度为4m的微风化孤石,若采用常规打桩法,桩身易在该层时打断或打裂,并且无法继续沉桩,严重影响施工质量,根据已选施工工艺及配套设备,本工程沉桩施工工艺流程

5、如图1:a、潜孔锤引孔;b、潜孔锤跟管钻进;c、预应力管桩沉桩;d、预应力管桩沉桩至持力层。图1大直径潜孔锤引孔沉桩工艺流程图①引孔桩机就位,保证桩机垂直度,下放潜孔锤钻具(如图1-a);②引孔穿孤石层。启动空压机,进行潜孔锤跟管钻进,直至引孔穿过孤石层(如图1-b);③打桩机就位。起拔钻具,安装管桩,进行压桩作业(如图1-c);④打桩及送桩至强风化层,根据终压值标准停压(如图1-d)。(2)机具设备:根据工艺要求,为实现大直径风动潜孔锤引孔施工,选用如下配套设备:①潜孔锤及钻头(Φ560):J2B60型1套;②30m3/min英格索兰

6、XHP1170空压机:1台;③ZYJ680静压机:1台;5④120kW发电机:1台。3引孔施工中的主要技术问题处理及特点3.1潜孔锤跟套管钻进控制引孔垂直度启动空压机驱动潜孔锤开钻。初钻时,应低速钻进,应经常复核钻杆的垂直度,并应及时调整。并采用潜孔锤跟套管钻进工艺引孔。选用Ф560的套管既解决出口风量不足问题又控制引孔垂直度。3.2岩屑串孔岩屑串孔是由于两桩引孔间距较小,在高压空气作用下,高压空气通过地层中的孔隙,钻孔与钻孔之间连通,导致高压空气压力降低。在预应力管桩潜孔锤引孔施工过程中,由于岩屑串孔问题的产生,导致引孔出口风量小于1

7、5m/s,无法达到排屑的目的,而使岩屑通过孔隙进入另一孔内,相邻孔内形成一定厚度的沉渣。经研究分析发现,孔内沉渣对预应力管桩沉桩影响较小,其原因主要有两方面:一方面是由于孔内沉渣颗粒较小,结构松散,对沉桩阻力影响较小。另一方面由于沉渣在孔内水的作用下,形成饱和砂层,在锤击管桩施工过程中,在振动力作用下,饱和砂层产生砂土液化现象,而使孔内沉渣对沉桩影响较小。所以在施工过程中,并未对桩孔引孔进行特殊处理,通过实际施工发现,岩屑串孔现象对引孔沉桩未有较大影响。4结论5本工程采用“大直径风动潜孔锤引孔+静压管桩”施工方法共施工32个承台内116

8、根管桩;引孔深度约7m~11m,平均每天引孔16根,8天时间完成引孔;引完1个承台内桩,静压机跟进压桩,压桩深度约9m~15m。采用低应变检测共检测35根桩,保证每个承台内检测1根,大于总桩数的30%;检测

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