AM工法扩孔灌注桩及HPE插入法施工工艺(1)

2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司1AM工法：全液压可视可控扩孔灌注桩施工工艺浙江鼎业基础工程有限公司2008年12月2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司2一、前言AM工法：全液压可视可控扩孔灌注桩，将桩端底部或/和桩身中间扩大成设计几何形状，形成的扩孔桩能有效提高单桩承载力和增加抗拔力，适应各种复杂的地质条件，且不受施工场地限制，具有速度快、质量高、成本低、无噪音、无振动、不出泥浆、原始土外运、减少环境污染等优点。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司3二、施工设备AM工法：全液压可视可控扩孔旋挖钻机，由全液压扩底快换魔力铲斗进行全液压切削挖掘，扩底时使桩底端保持水平扩大。这一过程完全采用电脑管理映像追踪监控系统进行控制，首先用钻机将直径桩（成孔）钻到设计深度后，再更换全液压扩底快换2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司4二、施工设备魔力铲斗下降到桩的底端，打开扩大翼进行扩大挖掘作业，此时操作人员只需要按设计要求预先输入扩底数据和形状进行操作即可，桩底端的深度及扩底部位的形状、尺寸等数据和图像通过检测装置显示在操作室内的监控器上。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司5AM工法全液压可视可控扩孔钻机驾驭室内电脑管理映像追踪显示装置2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司6卷轴装置及扩孔快换魔力钻斗2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司7三、施工工艺流程2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司8三、施工工艺流程1、钻机就位定位；2、先钻比桩径略大孔来埋设钢护筒；3、埋设护筒；4、等径桩开始成孔，边钻进边注入稳定液；2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司9三、施工工艺流程5、等径直桩钻到设计孔深；6、等径直桩完成后更换扩底铲斗并将设计扩大数据输入电脑施工管理装置内进行扩孔施工；7、通过扩底铲斗切削至设计要求，停止切削挖掘；2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司10三、施工工艺流程8、测量深度（通过施工管理装置确认钻深，扩孔的直径）（安装上孔底取土刮板进行第一次清孔、处理）（施工管理装置内的数据打印输出）（在放钢筋笼前再次测量深度，如果与一次处理孔的深度相差50mm以上，进行二次清孔处理）2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司119、安放钢筋笼；10、利用特殊清渣泵清除沉渣；11、安放导管；12、灌注混凝土；13、砼灌注结束，拔出导管；14、拔出钢护筒。三、施工工艺流程2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司12四、AM工法施工工艺的优点1、电脑管理映像追踪显示装置对施工全过程进行监控，安全可靠施工过程中由驾驶室内电脑管理映像追踪显示装置对施工全过程进行监控，桩长、桩径、扩大径等均能通过实现电脑管理，达到有效的设计几何尺寸。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司13施工过程中桩径、扩大径、挖掘深度等均能通过电脑管理映像追踪显示装置进行监控2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司14四、AM工法施工工艺的优点2、原始土挖掘，不出泥浆，且护壁稳定液可循环利用，减少环境污染挖掘出的原始土通过钻斗直接放在土方车或弃运点，稳定液可回收循环利用，不出泥浆，减少了环境污染。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司15四、AM工法施工工艺的优点3、桩型设计科学，能有效提高单桩承载力和增加抗拔力经过几年跟踪测算，按照上海地区地质条件的不同，在同样的设计技术参数时，使用AM工法扩底灌注桩在第7、9层厚砂层使单桩承载力提高60%-90%，其他土层提高45%-60%。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司16四、AM工法施工工艺的优点4、节能节支、环保经济、安全高效，具有广阔的发展空间和市场潜力2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司17天津地铁轨道交通小白楼音乐厅广场AM工法扩底灌注桩施工现场2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司182019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司19HPE垂直插入钢管柱施工工艺浙江鼎业基础工程有限公司2008年12月2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司20一、工艺概况在轨道交通设中，尤其在城市市区的浅埋车站建设中，采用盖挖逆作法修建的车站越来越多。盖挖逆作法有很多优势，也存在很多技术难点。例如钢管柱安装垂直度高，深度深，施工难度大，造价高，随着我国逆作车站的建设和逆作技术的研究，许多技术难点已不断得到解决和完善。就中间桩基单桩单柱安装分别有了一些相关的研究。但在实际工程中大多采用埋设钢套管后人工入孔破除桩头后安装定位器再安装钢管柱，该方法存在施工工期长，工序多，人工入孔安全性差等缺点。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司21为了解决中间桩基安装钢管柱的问题，我公司引进国外先进设备，自主研发HPE液压垂直插入钢管柱的施工工艺，在杭州武林广场地铁站等工程施工应用中证明，该施工工艺在灌注桩混凝土浇灌完成后能一次性将钢管柱垂直插入到混凝土中，垂直度能控制在1/500L以上，施工速度快，工效高，大大降低了施工成本，同时也降低了施工安全风险。一、工艺概况2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司22二、HPE垂直插入钢管柱施工原理1、首先，将HPE液压插入机械准确就位、定位，根据HPE液压插入机机身上的垂直调校装置调整垂直度。2、HPE液压插入机定位垂直后，将钢柱吊起，用HPE液压插入机的液压定位器将钢柱抱紧，根据二点定位原理，抱紧钢柱后再复测垂直度。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司23二、HPE垂直插入钢管柱施工原理3、在保证垂直度将在砼初凝前用HPE液压垂直插入装置将钢柱插入到混凝土中，直至达到设计标高及标准要求为止。4、设备装置：液压定位器2个、垂直插入系统2个，水平调校装置4个，垂直调校装置1个、垂直仪1台（详见下图）。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司24二、HPE垂直插入钢管柱施工原理液压定位器垂直调校装置液压垂直插入装置水平调节器液压垂直插入装置水平调节器液压定位器2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司25三、HPE插入法的优点1、节约施工工期。2、避免人工入桩孔内施工作业，降低安全风险；3、无需埋设钢套管，节约能源降低施工成本。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司26四、施工工艺流程及方法AM灌注桩混凝土浇筑完成HPE垂直插入机就位对中调整HPE垂直插入机水平度吊装钢管柱HPE插入机压入钢管柱钢管柱内浇筑钢筋混凝土钢管柱四周回填碎石并排浆HPE插入机移位拆除工具柱并回填孔口拔除钢护筒2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司27四、施工工艺流程及方法1、对灌注桩混凝土要求考虑插入钢管的需要，灌注桩的混凝土要有一定缓凝时间，缓凝时间不小于60小时，同时要求混凝土运输至插入钢管柱时间段内混凝土的坍落度不少于12cm，混凝土运输时间按1小时计算，混凝土灌注时间按3-4小时计算，HPE垂直插入机就位按3小时计算，插入钢管柱时间按5-6小时计算，合计时间约14小时，考虑其他原因混凝土18小时后坍落度不少于12cm。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司28四、施工工艺流程及方法2、HPE垂直插入机就位对中混凝土灌注完成后，重新放出桩位为中心，并将十字线标记在护筒上。复核桩位后，将HPE液压插入机械的定位器中心与桩位中心在同一垂直线上，然后吊装HPE垂直插入机就位，HPE液压插入机根据定位器就位对中。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司29四、施工工艺流程及方法3、调整HPE垂直插入机水平度就位对中后，HPE液压插入机械可手动、自动调整水平度，并重新复核中心位置，满足要求后即可吊装钢管柱入孔。4、吊装钢管柱根据钢管柱的长度，为保证吊装时不产生变形、弯曲，采用二台吊车多点抬吊，将钢管柱垂直缓慢放入HPE垂直插入机上。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司30四、施工工艺流程及方法5、HPE垂直插入机液压插入钢管柱钢管柱吊放至HPE垂直插入机内，根据自重下入孔内一定深度后，由HPE垂直插入机抱紧钢管柱，并复测钢管柱垂直度，满足要求后在钢管柱上安装一个垂直传感器，并设置吊环便于回收使用；当浮力大于钢管柱重量后，由HPE垂直插入机将钢管抱紧，由液压插入装置的液压下压力将钢管柱下压插入孔内，当插至混凝土顶面后，2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司31重新复测钢管垂直度，此时可根据HPE垂直插入机自身的垂直仪、经纬仪及钢管柱下部安装的传感器反映到垂直仪上的信号来确定钢管柱的垂直度，满足垂直度要求后继续下压插入至混凝土中；如不满足要求可调整HPE垂直插入机的水平度直至钢管柱垂直度满足要求。常规钢管柱在地面以下2-3m，插入钢管柱时在上部焊接标准节将钢管柱送至设计标高。四、施工工艺流程及方法2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司32四、施工工艺流程及方法6、钢管柱内浇筑钢筋混凝土钢管柱插入完成即可进行钢管柱内下放钢筋笼浇筑混凝土，钢管柱内的混凝土灌注至钢管柱顶标高以下300mm，钢管柱内的混凝土采用水下灌注法灌注。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司33四、施工工艺流程及方法7、钢管柱四周回填碎石并排浆当灌注桩混凝土达到塑化状态后，用碎石填充钢管柱四周至柱顶，并将孔内泥浆排除。8、拆除工具柱并回填孔口钢管柱四周回填至钢管柱顶后，抽除钢钢护筒内的泥浆，割除工具柱。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司34四、施工工艺流程及方法9、HPE插入机移位工具柱割除后，HPE垂直插入机上液压定位器放松，用吊车将工具柱吊出HPE插入机内，并将HPE插入机移位。10、回填孔口并拔除钢护筒HPE液压垂直插入机移位后，用碎石将上部孔口回填至地面以下300mm，并将钢护筒拔除，在孔口浇筑混凝土保护下部钢管柱。2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司36液压定位器垂直调校装置孔口定位器液压垂直插入装置水平调节器液压垂直插入装置水平调节器液压定位器送柱标准节钢管柱安装图2019/8/10浙江鼎业基础工程有限公司37钢管柱底部详图