CN103806444A - 一种软土层旋挖桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软土层旋挖桩施工方法，施工时通过砂石料垫层置换表层软土层，使其能承受旋挖桩机施工自重荷载，然后埋设全钢护筒，解决软土层灌注桩施工过程中的缩颈、桩孔移位的难题。本发明通过砂石料垫层置换软土层和全钢护筒工艺，实现软土层旋挖桩高效成孔，工艺简单，质量安全有保障。

Description

一种软土层旋挖桩施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程领域，特别涉及丘陵地带软土层旋挖桩施工方法。通过表面软土层置换砂石料垫层和全钢护筒跟进工艺，实现丘陵地带软土层旋挖桩高效成孔，工期短、工艺简单，质量安全可靠。

背景技术

我国人均土地资源仅相当于世界平均水平的三分之一，开发的后备土地资源不足，随着我国经济的快速发展，加上开发利用的不合理，使我国的土地资源面临着严峻的挑战。丘陵地带占了我国总面积的十分之一，浙江省的山地和丘陵占到了陆域面积的70.4%，更是一个土地资源稀缺的区域，因而各地通过各种手段挖掘现有土地资源潜力，扩大土地利用空间和深度，土地利用范围和深度的开发逐渐向丘陵地带延伸，新型产业园区向丘陵地带转移建设。丘陵地带产业园区的兴建，带动着房屋基础设施的建设。

丘陵地带地表往往凹凸不平，建筑场地一般需要经过平整，在建筑场地平整过程中难免有软土层存在，给后续的基础施工带来了一定的困难，尤其是软土层的桩基础施工。旋挖桩是我国近一段时期推广使用的一种先进桩基础施工工艺，广泛应用于建筑和土木工程的基础桩施工。在丘陵地带软土层施工旋挖桩，面临着与其它地方不相同的技术难题，一方面是旋挖桩机自重大易在软土层下沉，另一方面是施工过程中的桩孔坍塌移位。

本发明通过在丘陵地带软土层的现场技术攻关和实践，在丘陵地带软土层房屋建造过程中应用旋挖桩施工技术工艺，加快了工程进度，确保了工程质量。

发明内容

为了解决旋挖桩机施工荷载自重大易在软土层下沉，施工过程中桩孔坍塌移位的问题，本发明通过软土层表面置换砂石垫层和全护筒跟进技术，实现了丘陵地带软土层旋挖桩高效成孔，工艺简单，质量可靠。

一种软土层旋挖桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据软土层的承载力性质和旋挖桩机的施工荷载计算表面软土层的置换深度；

①、砂石垫层厚度的确定：其厚度应根据地基承载力确定，即作用在砂石垫层底面处土的自重压力与附加压力之和不能超过砂石垫层底的地基承载能力，即：F＋P≤fZ

F—旋挖桩机的施工荷载自重压力值，单位kPa；

P—砂垫层底面处土自重压力值，单位kPa；

f_Z—经深度后砂垫层底面处土层的地基承载力特征值，单位kPa；

②、垫层宽度的确定：基础垫层的宽度B=b＋2tg⊙；

B—垫层底面宽度；

b—旋挖桩机操作面宽度；

⊙—垫层的压力扩散角；

（2）将表面软土层开挖至步骤1计算的置换深度；

（3）回填砂石料垫层，砂石垫层采用5～40mm之间的级配砂石料，其中25～40mm含量不少于50%；

（4）回填砂石料垫层上桩基础定位：砂石垫层回填完成后，根据设计桩位平面及场地的测量资料，测定出桩位中心；

（5）埋设全钢护筒，钢护筒穿过软土层达到基岩面；

（6）旋挖桩施工：钻孔、安放钢筋笼、浇筑混凝土、拔护筒；

（7）养护。

进一步地，所述护筒采用8mm～10mm厚钢板制作，内径比设计桩径大300mm。

丘陵地带软土层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低以及物理力学性质差等特点，给基础施工带来了一定的困难和风险。旋挖桩机工作状态自重一般在70t左右，其履带与地面接触面积约7平方米，要求地基承载力在100kPa左右。当表面软土层的承载力和变形不能满足现场施工的要求时，采用强度较高的砂石垫层置换，能使其满足现场施工的要求。通过在软土层表面设置砂石垫层，提高软土地基的承载力。根据旋挖桩机的自重和软土层的承载力计算换填砂石垫层的厚度和宽度，换填的砂石垫层采用5～40mm之间的级配砂石料，其中25～40mm含量不少于50%，一般情况下砂石垫层约0.5～3m厚，其承载力可达到约100kPa。

丘陵地带软土层桩基础施工时，将面临成孔施工过程中的缩颈、桩孔移位的难题。针对丘陵地带软土层的特性，采用全护筒跟进穿透软土层，钢护筒直接到达基岩面。全护筒跟进技术能较好的解决软土层桩基成孔过程中的缩颈、桩孔移位技术难题，实现了快速精确成孔。

通过软土层表面置换砂石垫层和全护筒跟进技术，实现丘陵地带软土层旋挖桩高效成孔，工期短、工艺简单，质量安全可靠。

本发明的丘陵地带软土层旋挖桩施工工艺具有施工现场操作简单，技术措施费用少，施工质量安全等特点，在丘陵地带软土层具有较好的经济效益和社会效益：①工效高，在软土层通过砂石层置换和全护筒施工工艺可达到与其它非软土层旋挖桩正常施工的同样功效；②施工精度高，成桩过程中的垂直度、钻压、取土等操作均通过电脑控制，提高了桩基成孔质量，施工过程中的机械化程度高节约了劳动力资源；③技术措施费用少，置换软土层的砂石料强度高、压缩性小、价格低廉，钢护筒可重复使用，节省了项目施工成本，施工操作方便，也节约了施工管理成本；④符合节能环保政策要求，施工产生的噪声小，利用全护筒工艺大大减少了泥浆的排放，减少了对周围环境的影响，节省了泥浆外运的成本，同时也为丘陵地带软土层的灌注桩施工提供了一个较好的技术方案。

附图说明

图1是砂垫层应力分布示意图。

1—置换砂石垫层；2—软土层；B—砂石垫层宽度；b—旋挖桩机操作面宽度；d—砂石垫层厚度；F—旋挖桩机的自重压力值；P—砂垫层底面处土自重压力值；⊙—压力扩散角。

具体实施方式

1、工艺流程

施工准备→表面软土层置换砂石垫层→测量定位→钻机就位→埋设钢护筒→钻孔→终孔测量、验收→下钢筋笼→下导管→混凝土浇筑→拔导管、护筒→养护→质量验收

2、操作要点

2.1施工准备

机具准备：根据工程施工进度计划，考虑旋挖桩机的作业台数，配备相应的施工机具和护筒。场地准备：进行场地平整，建立测量控制网。技术准备：收集地质勘探资料，做好图纸会审，根据现场的地质情况进行试桩，以确定桩基施工参数。

2.2置换砂石垫层

根据图1砂垫层应力分布示意图，计算砂石垫层厚度和宽度。

1）砂石垫层厚度的确定：其厚度d应根据地基承载力确定，即作用在砂石垫层底面处土的自重压力与附加压力之和不能超过砂石垫层底的地基承载能力，即：

F＋P≤f_Z

F—旋挖桩机的施工荷载自重压力值（kPa）；

P—砂垫层底面处土自重压力值（kPa）；

f_Z—经深度后砂垫层底面处土层的地基承载力特征值（kPa）；

按上述公式先试算，即预先估计一个厚度校核，不能满足要求时再增加垫层厚度，直至满足要求为止。

2）垫层宽度的确定：根据图1所示的砂石垫层应力分布示意图可知，基础垫层的宽度B=b＋2tg⊙。

B—垫层底面宽度；

b—旋挖桩机操作面宽度；

⊙—垫层的压力扩散角，可按表1采用；

表1压力扩散角⊙

当d/b﹤0.25时，取⊙=0⁰；

当0.25﹤d/b﹤0.50时，⊙值可内插求得。

软土层表面清理：场地内影响施工的树木、管网、孤石及其它障碍物，应进行拆除妥善处置，对周围环境进行认真检查，然后将表面软土层清除。

砂石垫层回填：为了防止边坡塌方，作业前在基坑四周做好排水措施。回填前建立砂石垫层的标高控制网，根据现场地形采用由近到远、从外到里的顺序，渐进式方式采取分段分层回填，每层回填厚度不超过1000mm。

2.3测量定位

砂石垫层回填完成后，根据设计桩位平面及场地的测量资料，先校核场地的基准点和桩位轴线，然后根据基准点、线测定出桩位中心，打入

10的长300mm～500mm钢筋（露出地面50mm）作为标记。定位后进行桩位的轴线、中心点位置复核，采用简易的圆形钢筋焊接架作为控制基线，撒护筒边线的灰线，符合设计及规范要求后施工。

2.4护筒埋设

护筒一般采用8mm～10mm的钢板制作，内径比设计桩径大300mm，钢护筒在钢结构工厂分节加工制作，统一制成标准节，运输至现场分段接长，采用全护筒跟进的方式，即钢护筒穿过软土层直接到达基岩面上。

护筒其平面位置和垂直度应准确，护筒可采用振动锤或旋挖桩机动力头驱动器安放。采用振动锤时用吊车或挖掘机吊挂振动锤，使钢护筒在振动锤的高频振下，控制好护筒的垂直度，直接切入液化土层，下放护筒速度快；采用旋挖桩机动力头驱动器时，利用动力头正反转搓动和加压油缸加压，使得护筒直接切入土中。

2.5钻孔

在回填的砂石垫层上调整好钻机位置，确保旋挖钻机不下陷、倾倒，同时控制钻杆垂直度，在钻进过程中经常检查钻杆垂直度，确保孔壁垂直。控制钻头的升降速度，确保取土顺畅。

2.6终孔测量、检查验收

对照地质勘探资料和钻进过程中的一些数据参数，首先请地勘和设计单位确认桩基是否到达设计的持力土层，满足要求后即可停止钻进，然后进行桩基的终孔测量和检查验收，并进行清孔。

2.7安放钢筋笼

现场对成孔质量检查验收后，立即根据设计图纸和终孔测量的数据，按照规范要求在加工车间进行钢筋笼加工制作，成品钢筋笼经检查验收后开始起吊安装。钢筋笼起吊时吊点应绑扎牢靠，对准孔位缓慢放入，禁止高起猛落强行下放。

2.8下导管

一般选用

300mm的混凝土导管，导管采用丝扣连接密封胶密封，使用前应进行检测。导管一次安放到位，离孔底300mm～500mm的距离。

2.9混凝土浇筑

混凝土浇筑应连续，根据孔内地下水和现场的情况可采用水下混凝土或普通混凝土，混凝土通过料斗和导管进入桩孔底。采用水下混凝土施工工艺时，初灌混凝土量确保导管具有一定的埋深，后续混凝土灌注连续，导管随浇筑高度的上升逐段拆除，顶部浮浆及时清除；采用普通混凝土施工工艺时，应采用加长振动棒从桩底开始随浇随振捣，直至桩顶混凝土浇筑完成。

2.10拔导管、护筒

尽量缩短混凝土浇筑间歇时间，灌注到达一定标高后应立即起拔导管、护筒，避免导管和护筒内的混凝土埋深过大，先拔导管后拔护筒，交替进行，直到混凝土浇筑完成。

2.11养护检查验收

混凝土浇筑完成，尽量减少桩顶混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行覆盖（可采用灌水、塑料布覆盖等措施），防止水分蒸发。桩身混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不少于15Mpa时，根据设计和规范要求进行检测和验收。

Claims (2)

1.一种软土层旋挖桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据软土层的承载力性质和旋挖桩机的施工荷载计算表面软土层的置换深度；

①、砂石垫层厚度的确定：其厚度应根据地基承载力确定，即作用在砂石垫层底面处土的自重压力与附加压力之和不能超过砂石垫层底的地基承载能力，即：F＋P≤f_Z

F—旋挖桩机的施工荷载自重压力值，单位kPa；

P—砂垫层底面处土自重压力值，单位kPa；

f_Z—经深度后砂垫层底面处土层的地基承载力特征值，单位kPa；

②、垫层宽度的确定：基础垫层的宽度B=b＋2tg⊙；

B—垫层底面宽度；

b—旋挖桩机操作面宽度；

⊙—垫层的压力扩散角；

（2）将表面软土层开挖至步骤1计算的置换深度；

（3）回填砂石料垫层，砂石垫层采用5～40mm之间的级配砂石料，其中25～40mm含量不少于50%；

（4）回填砂石料垫层上桩基础定位：砂石垫层回填完成后，根据设计桩位平面及场地的测量资料，测定出桩位中心；

（5）埋设全钢护筒，钢护筒穿过软土层达到基岩面；

（6）旋挖桩施工：钻孔、安放钢筋笼、浇筑混凝土、拔护筒；

（7）养护。

2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述护筒采用8mm～10mm厚钢板制作，内径比设计桩径大300mm。

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