素有“東方之珠”美譽之稱的香港是僅次于紐約和倫敦的全球第三大金融中心,同屬全球最富裕、經濟最發(fā)達、生活水準最高和人口最密集的地區(qū)之一。身處高度發(fā)達的商業(yè)社會,從居民住宅到商業(yè)寫字樓,高層以及超高層建筑在香港早已是一種常態(tài)。建筑層數越多,高度越高,對地基承載力的要求也會越來越高。反循環(huán)鉆孔灌注樁基礎,香港業(yè)界稱之為“Bored Pile”( 以下簡稱BP),被廣泛應用于高層建筑物的地下承載結構。除此之外,BP在交通橋梁,地下工程,港口碼頭,水庫工程等諸多基建領域都有著廣泛的應用。
BP施工的大致步驟是首先利用鋼筒入泥開孔,然后使用RCD 鉆機反循環(huán)鉆進破石,樁孔完成之后的主要工作是落入預制的鋼筋籠和導管法進行水下混凝土灌注。RCD 反循環(huán)鉆機的工作原理是,利用風機產生的巨大風壓( 標準風流量可達19.1 m³/min - 45.3 m³/min ) 沿鉆桿兩側的風管沖向孔底,孔底的沖洗液在風力的“鼓動”下攜帶鉆渣沿鉆桿內腔向上流出樁孔進入沉淀池,經沉淀過濾之后的水體沖洗液再流向樁孔,形成反循環(huán)。香港BP施工工藝流程如圖(1)。
香港土建工程施工中,工程機械在施工領域的應用比率非常之高。總體上講,樁孔本身都是通過機械設備開挖成孔,例如泥夾,RCD 反循環(huán)鉆進系統(tǒng)等。下面就BP反循環(huán)鉆孔灌注樁施工的操作要點作以下介紹:
主要施工機械設備
1磨筒入泥機械設備:磨樁機, 團團轉式磨樁機, 鋼筒,鐵錘,泥夾和履帶式起重機等;
2破石鉆進機械設備:RCD 反循環(huán)鉆機系統(tǒng),包括RCD 反循環(huán)鉆機,平底鉆頭,擴孔鉆頭,擴底鉆頭,鉆桿,沉淀池,水泵,發(fā)電機,風機和動力機等;
3其他主要機械設備:導管,工作平臺,混凝土料斗,混凝土漏斗,焊機,風煤和環(huán)保缸等。
施工工藝流程介紹
( 例:樁號 BP02,樁徑為Ø1.50m )
1測量放線
按照業(yè)主和施工圖紙的要求,測量工程師使用專業(yè)的測量儀器定位 BP02的樁心位置。
2樁位成孔
1.底筒就位:在履帶式起重機的吊運下,將磨樁機和外徑 1500 mm 底部鋼筒移動到 BP02的相應樁位,要求鋼筒保持豎直且鋼筒中心線對準樁心位置,如圖(2)。
2.機械成孔:(A)在專業(yè)的磨樁機操作員的操作下,底部鋼筒在液壓式磨樁機的來回“搓動”下逐漸深入泥層,與此同時,鋼筒中的軟泥沙由泥夾進行逐步清除,如圖(3)。(B)在底筒筒口到達距地面約3.0m的高度時,停止夾泥和磨筒。此時,應該請測量工程師使用專業(yè)儀器檢核底筒的傾斜度和樁心偏差是否在規(guī)定的范圍之內,如不滿足要求,應立即回填樁孔并從新埋位開孔,直到檢核 滿足要求為止。(C)在完成上述工作之后,第二條鋼筒將會由專業(yè)的燒焊人員通過燒焊的方法與底筒筒口無縫連接,如圖(4)。(D)重復磨筒, 夾泥清孔和無縫燒焊接筒工作,直到鋼筒筒腳到達要求的基底位置。最后,請測量工程師再次檢核頂部鋼筒的傾斜度和樁心偏差。
3.障礙清除:磨樁機通過來回“搓動”鋼筒外壁使鋼筒下沉時,如遇到硬質地層,則首先需要擊破石層,才能進一步磨筒。(A)若巖石等級較低,石層較為薄弱,則可以使用大鐵錘擊打巖體成碎石,再用泥夾從樁孔內夾出即可,如圖(5)。(B)若巖石等級較高,石層較厚,則可以使用 RCD 反循環(huán)鉆機破石鉆進。RCD 反循環(huán)鉆機在動力機( 香港業(yè)界稱為“車頭”) 提供的液壓動力下,扭動鉆桿并帶動鉆頭一起不斷地單方向旋轉,依靠鉆頭上鑲嵌的眾多“菠蘿頭”與地層反復摩擦,以達到破石成孔的目的, 如圖(6)。按照用途的不同,鉆頭可以分為三類:第一類是用于豎向成孔的平底鉆頭,不可以繼續(xù)磨筒,如圖( 8) ;第二類是擴孔鉆頭,在豎向成孔的同時,可以利用鉆頭兩側的“菠蘿頭”加大筒腳以下樁孔的直徑,以達到擴孔磨筒的目的,如圖( 9); 第三類是擴底鉆頭,鉆頭底部無“菠蘿頭”故不可豎向鉆孔,鉆頭兩側的鉆臂張開后可用于成錐形大底, 如圖(10) 。( c ) 若遇到某種情況,比如開挖位置出現有孤石,前兩種破石方法無法取得好的效果,可先回填 1500mm 的現有樁孔,然后用外徑為2000mm,2500mm 等較大的鋼筒去成孔,待石塊被清除后再回填樁孔,用1500mm的鋼筒從新成孔。(D)值得一提的是,使用團團轉式磨樁機360 º 旋轉鋼筒也可以磨斷較為薄弱的石層,如圖(11) 。與普通磨樁機不同,團團轉式磨樁機的底筒筒腳需要安裝特制的破石“牙仔”,如圖 (12) , (13) 和(14) 。
3樁孔清洗及安放鋼筋籠
樁位成孔工作完成后,應該安放導管至孔底,并用清水清洗樁孔。洗孔所排出的水體在獲得業(yè)主
代表和監(jiān)理代表的驗收認可后,應對其予以取樣保存。清孔工作完成后,可安放提前預制好的鋼
筋籠, 如圖(1 5) 。
4導管法水下混凝土灌注
鋼筋籠安裝完成后,應裝入導管進行第二次樁孔清洗及取樣,然后就可以灌注混凝土了。在進行導管法水下混凝土灌注的同時,工程師應根據混凝土的實際灌注情況來決定鋼筒和導管的抽取長度,直至混凝土灌注完成,所有鋼筒和導管抽取完畢,如圖(16) 。
5檢查驗收
混凝土灌注完成后,相關人士會使用專業(yè)儀器對樁身質量作以檢測,以排除斷樁、空心等質量問題的出現。
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