巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?


中建三局承建的

貴陽機場T3航站樓項目

采用全國首創

雙套管雙驅動全回轉工藝

有力破解喀斯特地貌樁基施工難題

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖1

項目地處貴陽地區喀斯特地貌發育密集區域

設計最大樁長達100.4米

由于地下水對可溶性巖石的溶蝕作用

同時地下部分結構松軟,巖層較多

多見溶洞、流沙及暗河等現象

在此地貌上進行樁基施工尤為困難

特別是由于土壤含水量大極容易發生坍塌

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖2

由于樁基深度較大(最長達100.4m)

現有的全套管全回轉工藝(單套管)

在進行護筒下壓施工時

一般壓至60m深度便會受限于

摩擦阻力及護筒變形等原因

無法繼續下壓護筒

從而導致60m以下鉆孔側壁易塌孔

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖3

項目創新應用雙套管雙驅動全回轉工藝

在外套管鉆進達到極限時插入內套管鉆進

直至達到樁基持力層面

澆筑時先完成內套管澆筑

拔出后再進行外套管澆筑成樁

不需要泥漿護壁,清潔高效

有效避免鉆進過程中的塌孔現象

降低埋鉆風險

可有效應用于深厚回填、巖溶強發育地區

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖4

當前,項目樁基施工完成100%

累計建筑面積完成65%

主體封頂面積完成48%

鋼構柱、鑄鋼件累計吊裝2854噸

鋼網架累計拼裝1080噸

幕墻、屋面、機電安裝

消防及精裝修工程已局部插入施工

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖5


創新工藝是如何誕生的?

超長樁施工工藝制約樁基工程快速推進

貴陽機場三期擴建3號航站樓工程

為全國首例在喀斯特地貌下高拋回填區域中采用全套管管內取土工藝進行超長超大直徑嵌巖樁基施工項目。

超長樁平均樁長90米,最長超過120米。

在采用雙套管雙驅動全回轉工藝施工前,B2-123號超長樁(樁長86.97米)采用單套管單驅動全回轉施工工藝。

11月4日開孔,歷經2次塌孔回填混凝土,加之機械設備受到超深回填土層導致機械設備故障影響進尺效率。

12月5日才定巖終孔,至12月6日澆筑完成,歷時33天。新建3號航站樓目前超長樁有23根,若不探索新工藝,按照現有工藝施工,僅超長樁施工就需一年時間。 

超長樁使用新工藝成孔時間大大縮短

為解決超長樁施工難題,三期指揮部牽頭各參建方,成立專項技術攻關小組,先后組織專家咨詢及論證會10余次。

形成雙套管雙驅動全回轉鉆機與旋挖鉆機在超厚回填復雜地層的聯合應用新工藝。

按施工部署,新工藝在B3-96號超長樁進行實驗澆筑。

12月10日,B3-96號超長樁采用首創雙套管雙驅動全回轉新工藝開孔。

于12月20日定巖終孔,期間因穿多層溶洞防止溶洞填充物塌陷,套管加固耗費3天,凈施工時間8天,這比單套管單驅動全回轉施工工藝成孔時間縮短23天。 

新工藝施工牽動人心

12月22日20時許,超長樁B3-96號開始澆筑;

12月23日17時36分澆筑到470方,在同步提升鋼護壁套管時,測繩液面讀數37.4米,混凝土液面陡降5米。

22時02分累計澆筑710方,混凝土液面不穩定,伴隨著上升又下降。此時混凝土澆筑已遠超計劃方量,指揮部緊急安排施工單位調整混凝土供應方案,暫停其他土建工程澆筑,確保B3-96號樁混凝土的充足供應。

12月24日凌晨3時累計澆筑1030方,液面讀數36.26米,此刻混凝土液面再次陡降17米。

新工藝首次混凝土澆筑試驗也蘊藏著高風險。

行業內混凝土澆筑超過24小時均為超緩凝混凝土,澆筑時間過長,在澆筑過程中混凝土出現初凝,將導致護筒拔不起來,目前幾乎沒有項目使用。

雙套管工藝正常拔管、拆管需要15-17小時,混凝土澆筑凈時間為7小時,若澆筑過程中出現大量溶洞等不可預的突發情況,澆筑時間過長,成樁的風險非常大。

通過前期大量配方試驗發現,緩凝期最長為36-40小時,也就是從開始澆筑到澆筑完成,一旦澆筑時間超過40小時廢樁的可能性將非常大。

廢樁不僅造成巨大經濟損失,更嚴重的將導致現有樁孔位置將不能再進行樁基施工。

時間一分一秒過去,澆筑仍在繼續,整個澆筑過程牽動著指揮部和施工單位所有人的心。

04時23分累計澆筑1180方,測繩讀數43.8米,上升5.2米;05時02分累計澆筑1220方,測繩讀數35.76米,混凝土液面穩步上升。

終于,經過41個小時的連續奮戰,B3-96號樁累計澆筑方量1430立方混凝土,創下單樁混凝土澆筑方量超1000立方的記錄,新工藝下的首根超長樁順利澆筑完成。

從12月22日20時開孔至12月24日14時澆筑完成,混凝土澆筑時間不到2天,整樁從開孔至成樁10天以內完成施工。隨著新工藝的不斷熟練和優化,成樁時間還將進一步縮短。

按此計算,采用新工藝后一根超長樁的旋挖和澆筑時間將減少23天。后期,采用新式工藝后樁基施工將大大縮短工期,為工程快速推起到強有力推動作用。 

雙套管雙驅動全回轉工藝

三大核心技術成功化解超長樁施工難題

3號航站樓典型地質剖面圖顯示場區為高拋回填區域疊加溶洞及巖溶裂隙發育密集,回填深度平均約40米,局部回填深度高達64米以上,回填時間短,屬欠固結土,部分區域存在厚達40米以上的泥夾石。

其中超長樁平均樁長90米,最長超過120米。樁基施工需克服超厚回填土層后再擊穿溶洞和裂隙、強風化巖面。

樁端持力層到穩定的中風化巖面上,致使樁基施工功效較以往貴州省區域內其他項目大大降低。經技術攻關形成的雙套管雙驅動全回轉施工工藝采用三大核心技術成功化解難題。

一是精細化設計。

原設計根據該區域地勘報告和上部受力荷載,經計算該部分樁基直徑需為樁徑為3米嵌巖樁。

且目前該樁基施工工藝市面上無施工該樁型所需護筒,而且到沿海廠商定制該護筒,所花費巨大且耗時較長、施工用此護筒也需要調用更大功率全回轉鉆機。

為高效推進超長樁的施工,由三期指揮部牽頭,集中各參建方技術力量多次研討設計方案,精細化設計。

過程中充分挖掘樁基礎在復雜地質下正向受力可能性,充分考慮下部溶巖溶洞區域正向摩擦力,將該區域樁型設計成三截面遞減,樁截面積逐步減小,從而減少樁身自重和負摩擦力。

因此可將該樁樁徑縮小至2.6米外徑和2米內徑組合,從而大大降低原設計的樁基施工成本。

二是超長樁基混凝土施工技術。

3號航站樓樁基工程超長樁設計為超大樁徑(最大樁徑2.6米)、超大樁長(均長超90米)、超大混凝土澆筑量(單樁均為400立方),如遇溶洞等異常情況,混凝土澆筑時間會大大延長。

為防止澆筑過程中混凝土出現初凝影響成樁質量,在超長樁施工過程中采用超緩凝自密實水下不擴散混凝土,添加超緩凝劑、硅灰、水下不分散劑、限裂纖維的外加劑,從而讓混凝土性能滿足超長樁澆筑時間長的施工要求。

三是雙套管雙驅動全回轉式施工工藝。

超長樁成孔采用兩級套管護壁加長鉆桿超大功率旋挖鉆機取土的方式。

該種方式避免了直徑2.2米套管在回填層內受側摩阻力,能夠保證直徑2.2米套管下壓至持力層面,對整個樁身形成有效的護壁作用,避免成孔過程中發生涌泥及塌孔現象,確保成樁質量及成樁速度。


巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖6

樁基準備澆筑


項目簡介

巖土創新:百米超長樁基在喀斯特地貌是如何施工的?的圖7

貴陽龍洞堡國際機場T3航站樓項目

總建筑面積16.7萬平方米

按2025年旅客吞吐量3000萬人次

貨郵吞吐量25萬噸

飛機起降量24.3萬架次目標設計施工

是貴州省“十二五”期間規劃的重點建設項目

貴州省節后復工的首個項目


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