桩基础施工新技术专题讲座(二十二)上

2012/06/07 15:06第一工程机械网《工程机械与维修》

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随着我国经济建设的高速发展，高层建筑、大型厂房、港口码头、水库坝基、公路桥梁及高速铁路等工程嵌岩灌注桩数量大幅度增加，这些灌注桩孔直径一般都较大，嵌岩深度较深，多数要求嵌入新鲜基岩面一定深度，以确保基桩的承载力和抵御自然灾害的能力。

大连海上瞄链桩

大直径嵌岩钻进技术现状

大直径嵌岩钻进技术难点分析

单位体积岩石的破碎力和单次破碎岩石所需要的临界破碎力均随岩石强度的增加而增大。因此，若要有效地破碎基岩，必须对其施加足够的破碎力(强大的钻压与扭矩及冲击力等)。碎岩断面和碎岩量随桩孔直径增大而急剧增加，从而导致嵌岩钻进破碎岩石的循环次数增多，钻进效率降低。恶劣的孔底清渣条件将导致重复破碎，结果造成钻进效率低下。

常用大直径嵌岩钻进方法分类

按碎岩方式划分 ①回转式钻进方法包括滚轮(牙轮/滚刀)钻进法、双腰带翼状钻头钻进法及钢粒环状钻进法等。②冲击式钻进方法包括纯冲击无循环钻进法和冲击反循环钻进法等。③冲击回转式钻进方法包括气动/液动潜孔锤钻进法以及可旋转式钢绳冲击钻斗钻进法等。

按成孔方式和孔形可划分为分级扩孔法、梅花孔法、扩底法及空心桩法等。

附表为常用于硬岩基桩孔的钻进方法。

嵌岩灌注桩施工的特点及要求

钻孔浅、直径大

使用硬质合金钻头回转钻进时，现有钻孔设备对单位面积上轴压力很难达到要求，最佳的钻进方法是将静压回转切割破碎岩石改为动载冲击。

钻孔地层复杂

在一个深度十余米或数十米的钻孔内，地层变化往往很大，包括一般土层(如人工填土、淤泥、黏性土及砂类土等)和硬层(如砂砾石层及软质与硬质基岩等)。在一般土层中较容易钻进，进尺工作量大，但往往孔壁稳定性差，经常出现缩颈、塌方及超径等现象；硬层钻进量在钻孔中通常只占总进尺的10%～30%，但钻进时间要占总钻进时间的一半以上。由此可见，提高硬层的钻进效率是当前嵌岩桩钻进亟待解决的关键问题。

排粉能力强

由于钻孔直径大，孔底全面破碎，单位时间产生的岩粉量大，为保持孔底干净，免于重复破碎或埋钻，要求钻进方法应具有强有力的排粉能力。

高速度

为了使建设资金充分发挥作用，建设单位往往需要用高标价来要求缩短施工工期，而城市高层建筑往往场地狭窄钻孔密集间距小，不可能过多地增加钻机，这就要求钻进方法必须实现高速度。

气动潜孔锤反循环钻进基本原理及发展概况

基本原理

潜孔锤反循环钻进，是将潜孔锤碎岩钻进与流体介质反循环相融合，利用双壁或三通道钻具使流体介质沿中心通道构成反循环，有效保护孔壁，彻底排除孔内岩渣屑，钻进中实现反循环连续取心并有效解决孔口粉尘污染。20世纪90年代原长春地质学院殷琨教授和蒋荣庆教授在国内首先研制出大直径反循环潜孔锤钻具系统，为大直径基础工程嵌岩孔施工提供了一种高效钻进方法。

责任编辑：Eason

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文章关键字桩基础气动潜孔锤钻孔灌注桩

施工技术：桩基础工程通病及防治

土（灰土）桩不密实、断裂现象桩孔回填不均匀，夯击不密实，密松不一，桩身疏松甚至断裂。治理填夯过程中，严格控制夯实质量，若夯击次数不够应适当增加夯击数。若遇孔壁塌方，应停止夯填，先将塌方清除，然后用C15（根据实际情况调整强度等级）砼灌入塌方处，再继续回填夯实。碎石挤密桩桩身缩颈现象形成的碎石挤密桩桩身局部直径小于设计要求，一般在地下水位以下或饱和的粘性土中容易发生。治理 (1) 拔管速度一般控制在0.8～1.5米/分(根据地区、地质不同选择拔管速度)。每拔0.5 ～1.0米停止拔管，原地振动10～30秒。反复进行，直到拔出地面。 (2) 采用反插法克服缩颈。局部反插法：在发生部位进行反插,并往下多插入1米。全部反插法:开始从桩端至柱顶全部进行反插，即开始拔管1米，再反插到底,以后每拔出1米，反插0.5米，直到拔出地面。 (3) 采用复打法克服缩颈。局部复打法:在发生部位进行复打，超深1米。全复打法:即为二次单打法的重复，应注意同轴沉入到原深度，灌入同样的石料。碎石挤密桩灌量不足现象碎石挤密桩施工中，碎石实际灌量小于设计要求。治理 (1) 用砼预制桩尖法，解决活瓣桩尖张不开的问题，加大灌入量。 (2) 灌料时注入压力水(一般为0.2～0.4MPa)，使石料表面润滑，减小摩阻，易于流入孔中。预制桩桩身断裂现象桩在沉入过程中，桩身突然倾斜错位，桩尖处土质条件没有特殊变化，而贯入度逐渐增加或突然增大，同时当桩锤跳起后，桩身随之出现回弹现象。治理应会同设计人员共同研究处理方法。根据工程地质条件,上部荷载及桩所处的结构部位，可以采取补桩的方法。可在轴线两侧分别补1根或两根桩。预制桩桩深达不到设计要求现象施工的最终控制是以设计的最终贯入度和最终标高为标准。施工时一般从一种标准为主，另一个为参考。有时达不到设计的最终控制要求。治理 (1) 遇到硬夹层时,可采用植桩法、射水法或气吹法施工。桩尖至少进入未扰动土为6倍桩径。 (2) 桩如打不下去,可更换能量大的桩锤打击,并加厚缓冲垫层。预制桩桩身倾斜现象预制桩桩身垂直偏差过大。治理 (1)打桩前应将地下障碍物清理干净，尤其是桩位下的障碍物，必要时可对每个桩位用钎探了解。对于桩尖不在桩纵轴上的桩，或桩身弯曲超过规定的桩均不宜使用。一节桩的细长比一般控制在30以内。 (2) 打桩时稳桩要垂直，桩顶应加桩垫。桩垫失效应及时更换。 (3) 桩帽与桩的接触面及替打木应平整，不平整的应及时处理。干作业成孔灌注桩的孔底虚土多现象成孔后孔底虚土过多，超过标准规定的不大于100mm的规定。治理 (1) 在孔内做二次或多次投钻。即用钻一次投到设计标高，在原位旋转片刻，停止旋转静拔钻杆。 (2) 用勺钻清理孔底虚土。 (3) 如虚土是砂或砂卵石时，可先采用孔底浆拌合，然后再灌砼。 (4) 采用孔底压力灌浆法、压力灌砼法及孔底夯实法解法。干作业成孔灌注桩桩身砼质量差现象桩身砼有蜂窝、空洞，桩身夹土、分段级配不均匀。治理 (1) 单桩承载力不大且缺陷不严重，可采用加大承台梁的方法。 (2) 如缺陷严重，应会同设计人员共同研究处理方法，一般可采用在轴线两侧补桩的方法。湿作业成孔灌注桩断桩现象成桩后，桩身中部没有砼，夹有泥土。治理 (1) 当导管堵塞而砼尚未初凝时，可采用两方法: 方法1是用钻机起吊设备，吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵塞的砼冲开：方法2是迅速拔出导管用高压水冲通导管，重新下隔水球灌注。浇筑时，当隔水球冲出导管后，应将导管继续下降，直到导管不能再插入时，然后再稍提升导管，继续浇筑砼。 (2) 当砼在地下水位以上中断时，如果桩身直径在1米以上：泥浆护壁较好，可抽掉孔内水，用钢筋笼保护，对原砼面进行凿毛并清洗钢筋，然后继续浇筑砼。 (3) 当砼在地下水位以下中断时，可用较原桩径稍小的钻头在原桩位上钻孔，至断桩部位以下适当深度时，重新清孔，在断桩部位增加一节钢筋笼，其下部埋入新钻孔中，然后继续浇筑砼。 (4) 当导管接头法兰挂住钢筋笼时，如果钢筋笼埋入砼不深，则可提起钢筋笼，转动导管,使导管与钢筋笼脱离，否则只好放弃导管。套管护壁成孔灌注桩缩颈现象桩身局部直径小于设计要求，一般发生在地下水位以下、上层滞水层或饱和的粘性土中。治理 (1) 在淤泥质土中出现缩颈时，可采用复打方法。 (2) 在其他土中出现缩颈时，最好采用预制桩头，同时用下部带喇叭口的套管施工，在缩颈部位采用反插法。 (3) 在缩颈部位放置一段钢筋砼预制桩。爆破灌注桩砼拒落现象炸药爆炸形成扩大头后，砼不落下，俗称“卡脖子”。治理 (1) 在砼中插入钢管或塑料管进行排气，或用振捣棒的强力振动使砼下落。 (2) 当砼已经初凝，可在近旁补钻一根新桩孔，贯穿到空腔，放上同量药包，往拒落桩底端的空腔和新桩孔浇筑砼，通电引爆成新的爆扩桩。爆破灌注桩缩颈现象桩身局部直径小于设计要求。治理 (1) 轻微缩颈，可用掏土工具掏出缩颈部位的土，然后立即浇筑砼。 (2) 严重缩颈，应用成孔机械重新成孔，除用套管法施工外，还可以在缩颈部位用适量炸药进行爆破。[详细]2018-08-03 17:17

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中国建筑完成非洲最高建筑地下桩基础工程

11月3日，随着载重150吨吊车吊臂的徐徐下降，耸立在地表40多米高、6米多宽的钢筋笼架向地下缓慢落下，标志着中国企业在非洲承建的最大项目-阿尔及尔大清真寺的宣礼塔工程地下桩基础全部完成。由中国建筑承建的阿尔及尔大清真寺项目合同总金额达15亿美元，是中国企业目前在非洲承建的最大工程。项目包括12座建筑，其中264米高的宣礼塔建成后将成为非洲大陆第一高楼，也是世界最高的清真寺宣礼塔。由于阿尔及利亚处于地震活跃带，工程又位于海岸边，所以工程非常强调地下基础的防震和防腐蚀功能。为满足建筑安全需要，整个设计采用国内超高层建筑中罕见的壁式桩施工。先在地下挖出一个深槽，然后将40多米高、6米多宽、1米多厚的钢筋笼放入地下，最后灌注水泥。[详细]2013-11-12 09:04