鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工新工藝

張德山 王巖 周巍 李雪飛

中國石油天然氣管道第二工程公司 221008

鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工新工藝

張德山 王巖 周巍 李雪飛

中國石油天然氣管道第二工程公司 221008

我國東部沿海地區部分大型儲罐基礎設計建于較厚塘渣層之上,傳統大開挖、強夯和鉆孔灌注樁工藝均無法達到地基處理要求。針對特殊地質條件,中國石油天然氣管道局在國內首創雙模管+鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工工藝,解決了長久以來大厚度塘渣層灌注樁施工難題,為國內同行業施工提供了又一施工范例。

大型儲罐基礎塘渣層雙模管灌注樁護筒埋設

近年來,隨著國家能源儲備庫的興建,沿海部分大型油庫施工場區均采取開山塘渣回填,如浙江舟山外釣島光匯公司油庫大型油罐工程,其基礎地基地面以下均為開山塘渣回填層,厚約12～17m；設計擬采用DN800～1000mm鉆孔灌注樁,樁長22～80m。如何安全、高質量、高效地穿越大厚度塘渣層是罐基礎、乃至整個工程施工工期、質量、成本管控關鍵所在。中國石油天然氣管道局連續承建國內外大型儲罐工程,施工經驗豐富。在此類地質條件下,如采取傳統鉆孔灌注樁工藝施工難度大、工效低、安全風險高且無法保證施工質量。

為確保工程質量、降低成本、縮減工期,針對本工程塘碴層特點,樁長小于20m的,現場直接采用沖擊成孔工藝；對于樁長大于20m樁,管道局創新大型儲罐地基處理新工藝,在國內首次采取鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設工藝,即采用自制雙模管、多功能樁機配合柴油錘錘擊擊穿塘碴層,再整層埋設水泥護筒,然后進行鉆孔嵌巖灌注樁的施工,此方法工效高、工期短、成本低,操作簡單。

1 工藝原理及施工工藝要點

本工藝選用多功能樁機配合DD160型導桿式柴油錘,自制沖錘(內模管)和外模管(合稱“雙模管”),柴油錘通過錘擊沖錘及外模管擊穿塘碴層；然后采用大型吊車吊出內模管,將預制水泥護筒吊入外模管內,然后吊出外模管,完成水泥護筒的埋設。

2 工藝流程與操作要點：

2.1 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工工藝流程

圖1 雙模管制作及施工示意圖

如圖2所示。

圖2 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工工藝流程

2.2 施工要點

采用本工藝進行大型儲罐基礎地基處理施工,應注意以下施工要點：

2.2.1 測量定位、埋設樁位

根據圖紙樁位要求,采用全站儀定出樁位位置,作為樁中心點,埋設誤差不大于1cm。

2.2.2 雙模管和樁機就位、測量雙模管垂直度

自制雙模管、多功能樁機移到樁位,外模管底部為開口式,內模管采用比外模管內徑略小的鋼管,端部為錐形封閉式。模管長度根據地質勘探孔確定,一般加長2m。內模管錐尖對準已埋設好的樁位,采用二臺經緯儀90。方向設置校正雙模管的垂直度,并控制在1%范圍內。

圖3 雙模管和樁機就位

2.2.3 穿越塘碴層

內外模管上口相平,內模管底部伸出外模管一定長度,樁帽套入模管頂,開始錘擊。雙模管進入塘碴層2m左右,再次校正垂直度,確認符合標準后繼續錘擊。通過現場試驗,在錘擊雙模管入土時,平均貫入度一般為每10錘進尺30～40cm為宜；當接近塘碴層底時,貫入度一般為每10錘進尺10～20cm。當進入塘碴層時,貫入度會發生突變,一錘往往進尺20～30cm。出現如此狀況時,應靜壓使雙模管入土1～2m,即可停止。

圖4 錘擊雙模管

2.2.4 拔出內模管

當確認雙模管已穿越塘碴層時,采用振動錘配合樁機或50T以上吊機拔出內管模并放置在地面。

2.2.5 安裝水泥護筒

預制并焊接水泥護筒,水泥護筒為1m/1節,一般5～8節為一組。采用樁機或吊機將第一節護筒組吊入外模管內固定,然后再吊入第二組護筒,直至放入孔底,以埋入淤泥土中不小于1m為合格。護筒頂端應開一溢流口,高10cm、寬30cm,且應高于泥漿溝底至少10cm。

2.2.6 拔出外模管

水泥護筒安放完畢后,拔出外模管,然后進行下一根灌注樁的施工。

2.2.7 水泥護筒頂口保護

水泥護筒安放完畢后,為確保施工安全,對護筒的上口進行保護,以免人員及物品掉入,引發安全事故。

3 創新工藝與傳統工藝指標對比

與傳統的沖擊孔工藝相比,鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工新工藝無論是在施工工期、施工成本和質量上都更加具有優勢。2016年7月1日起,管道局采用本工藝進行舟山外釣島北島罐組二6#罐護筒埋設,至7月19日,僅僅用時19d即完成了單臺5萬m3油罐(233根樁)護筒埋設施工。采用的施工設備僅為2臺多功能樁機及吊機等配套設備,且施工質量良好。而同類工程如采用沖擊鉆成孔工藝,每天約埋樁1根,單臺罐工期可長達233d!而由此導致的工程成本差別更大,新工藝護筒成孔費用約168萬元,而傳統工藝高達373萬元!具體數據對比如表1所示。

表1 鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工工藝與沖擊鉆成孔工藝對比表

4 結論

綜上所述,中國石油天然氣管道局在國內同行業中,首次將研發的鉆孔嵌巖灌注樁護筒埋設施工新工藝應用于舟山外釣島儲備庫工程,采取鉆孔、安裝預制水泥護筒技術強固填海區深淤泥+厚塘渣層這類特殊地質條件下的儲罐基礎地基,取得了良好的效果。與傳統的沖擊鉆成孔工藝相比較,施工便捷,大大提高施工工效,工期縮短,成本降低,能有效控制施工質量,尤其適合我國東部、南部沿海地區地質的大型儲罐基礎地基處理施工,應用前景廣泛。

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1672-9323(2016)05-0075-02

2016-07-28)