周靜波 謝 波
(1、寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315000 2、寧波繞城東段高速公路有限公司,浙江 寧波 315000)
擠擴(kuò)支盤樁是一項(xiàng)仿生學(xué)的發(fā)明,其受力機(jī)理明確,它采用支盤擠擴(kuò)機(jī)械,根據(jù)地質(zhì)情況在硬土層中通過液壓擠擴(kuò),對各分支和承力盤周圍土體施以三維靜壓,擠擴(kuò)支盤樁空腔,經(jīng)擠密的周圍土體與空腔內(nèi)灌注的砼樁身、支盤緊密地結(jié)合為一體,發(fā)揮了樁土共同承力作用形成擠擴(kuò)支盤樁。該技術(shù)能充分利用地基承載土層,在有效地減小樁徑和樁長的同時(shí)大幅度提高樁的承載力,并減少樁體沉降量。與傳統(tǒng)的砼灌注樁相比它具有如下的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
(1)能充分利用樁身上下各部位的硬土層,從而改變了普通等直徑鉆孔灌注樁(以下簡稱直孔樁)的受力機(jī)理。變摩擦端承樁,這樣的樁基礎(chǔ)會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐震,沉降變形更小。一般說來,直孔樁的破壞形式為剪切刺入型,而擠擴(kuò)多支盤樁則為漸進(jìn)壓縮型;
(2)擠擴(kuò)支盤樁是一種較好的樁型,與直孔樁相比,有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。其單方混凝土承載力為相應(yīng)的直孔樁的2倍以上;
(3)成樁工藝適用范圍廣,即適用于泥漿護(hù)壁成孔工藝、干作業(yè)成孔工藝、水泥注漿護(hù)壁成孔工藝和重錘搗擴(kuò)成孔工藝等;
(4)適應(yīng)性強(qiáng),可在多種土層中成樁,不受地下水位高低限制,可根據(jù)承載力的需要,充分利用硬土層,采用增設(shè)分支和承力盤數(shù)量以提高以提高單樁承載力(豎向抗壓承載力、水平承載力、抗拔承載力)、樁身穩(wěn)定性以及抗震性能。
(5)具有顯著的低公害性能,與打入式預(yù)制樁相比,施工低噪音、低振動(dòng);與普通泥漿護(hù)壁直孔樁完成的等值承載力相比,成孔后排泥(土)即泥漿排放量顯著減少;
(6)產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。擠擴(kuò)支盤樁單方承載力是普通灌注樁的2倍以上。且由于單樁承載力大,在荷載相同的情況下,可比普通灌注樁縮短樁長、減小樁徑或者減少樁數(shù),乃至減小承臺(tái)尺寸,因此能節(jié)省投資、縮短工期。通??梢怨?jié)約基礎(chǔ)費(fèi)用約20%,縮短工期25%左右。
(7)變徑支盤樁,樁上部直徑大滿足樁水平承載力要求,樁下部直徑小,盤環(huán)面積大,樁承載力相對普通支盤樁更大,同時(shí)節(jié)省砼用量。
基于變徑擠擴(kuò)支盤樁的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),也為進(jìn)一步的推廣該技術(shù)在公路橋梁施工中的實(shí)際應(yīng)用,確定寧波市繞城高速公路東段東錢湖互通和五鄉(xiāng)互通中部分橋梁樁基礎(chǔ)采用變徑擠擴(kuò)支盤技術(shù)。
工程區(qū)域地形較平緩,分布在寧波平原上,主要屬濱海淤積平原區(qū),上部為第四系亞粘土、淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土等,厚度在20-38m左右,高含水量,高壓縮性,工程力學(xué)性質(zhì)差;中部亞粘土、砂礫石等,中-低壓縮性,工程力學(xué)性質(zhì)較好;下伏基巖為白堊統(tǒng)金華組(K2J)粉砂巖、砂礫巖、砂巖,上侏羅統(tǒng)西山頭組(J3X)凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r等,該區(qū)域工程地質(zhì)性質(zhì)較好,承載力較高。按地層形成時(shí)代劃分地層組,分為17個(gè)工程地質(zhì)層,48個(gè)工程地質(zhì)亞層,主要工程地質(zhì)層為:根據(jù)成盤機(jī)理及所用設(shè)備存在適于成盤的底層。經(jīng)勘測判定在地表20米范圍以內(nèi)飽和亞砂土,在抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度時(shí)不會(huì)產(chǎn)生地震液化影響。
樁基類型如下:工程樁為Ф1000/1200、Ф1200/1500變樁徑支盤樁,總樁數(shù)為270根,其中Ф1000/1200變樁徑支盤樁202根、Ф1200/1500變樁徑支盤樁68根。具體分布如下:東錢湖互通46根Ф1000/1200,20根Ф1200/1500;五鄉(xiāng)互通156根Ф1000/1200,48根Ф1200/1500。樁基C25砼量約為15823立方米。
根據(jù)樁所在的地質(zhì)情況共采用五種樁基類型,分別為兩至四個(gè)盤加一個(gè)預(yù)設(shè)盤或支,支盤樁在樁頂以下15米處變徑,1.5米樁徑變?yōu)?.2米,盤直徑2.5米,盤間距6米;1.2米樁徑變?yōu)?.0米,盤直徑1.9米,盤間距5米。底盤中心距樁底2米。預(yù)設(shè)盤或支用于承載力安全儲(chǔ)備。
變徑處主筋根數(shù)不變,鋼筋直徑由25毫米變?yōu)?2毫米,上下3米范圍內(nèi)箍筋間距加密至10厘米。
支盤樁的施工工藝為:施工準(zhǔn)備-成孔-支盤-清孔-下鋼筋籠-灌注砼-檢查驗(yàn)收。施工準(zhǔn)備(見圖)
當(dāng)鉆孔深度至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),測量孔外上余鉆桿長度,以計(jì)算孔內(nèi)下入鉆具長度,并以測錘復(fù)測孔深。
a.當(dāng)鉆進(jìn)接近變徑深度時(shí),對鉆機(jī)機(jī)位的平穩(wěn)狀況、水平度進(jìn)行復(fù)檢、調(diào)整。b.當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到變徑深度時(shí),將鉆具全部提出孔口。c.將鉆盤向后滑移,此時(shí)機(jī)架保持原位。d.安裝變徑鉆頭,轉(zhuǎn)盤向前滑移復(fù)位。e.測量同心偏差,并調(diào)整至允許值內(nèi)。f.連接鉆具,按施工要求進(jìn)行正常鉆進(jìn)。g.終孔驗(yàn)收,終孔驗(yàn)收應(yīng)在機(jī)組人員自檢合格并由質(zhì)檢人員復(fù)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,會(huì)同業(yè)主及監(jiān)理代表共同驗(yàn)收,并在有關(guān)施工記錄上簽字認(rèn)可。
擠擴(kuò)支盤樁承載力60%以上是由它的支盤提供,成盤的好壞直接影響樁的質(zhì)量,所以擠擴(kuò)支盤是擠擴(kuò)支盤樁的關(guān)鍵。
a.擠擴(kuò)之后將在土體中形成盤腔,并使孔內(nèi)水泥漿面下降,可以通過每次擠擴(kuò)后漿面下降高度可以檢測盤腔成型效果。理論上泥漿下降的高度乘以樁孔的截面積所得體積等于盤腔的體積,但考慮到擠擴(kuò)過程中要形成一部分沉渣及擠擴(kuò)后土體要有一部分回彈,因此測得的體積略小于理論值。b.觀察設(shè)備首壓值可以判定盤體所在土層請況從而判斷支盤樁的承載力情況。c.測定支盤成型機(jī)的上升高度來控制成盤情況。d.擠擴(kuò)機(jī)入孔前必須全面檢查,正常后才能進(jìn)行擠擴(kuò)成孔,擠擴(kuò)成盤自上而下進(jìn)行;擠擴(kuò)次數(shù)不少于5-7次,擠擴(kuò)機(jī)采用人工轉(zhuǎn)動(dòng),每次20度左右;泥漿擴(kuò)壁成孔工藝中,要求泥漿質(zhì)量好,交孔完工時(shí),泥漿比重在1.3~1.4之間,擠擴(kuò)成盤后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿并維持水頭壓力。e.支盤機(jī)吊入孔吊位線找中準(zhǔn)確后徐徐下入,避免碰撞擴(kuò)筒及刻度盤孔壁等。f.液壓站操作;按在設(shè)計(jì)盤位深度進(jìn)行擠擴(kuò),觀測記錄各盤的擠擴(kuò)壓力值和支盤成型起止時(shí)間及油箱油位,依據(jù)現(xiàn)場試成孔時(shí)各持力層擠擴(kuò)壓力范圍值,推測各支盤壓力,為操作中盤位提供依據(jù)。g.當(dāng)盤的首壓值不能滿足預(yù)估壓力值時(shí),盤位標(biāo)高允許依持力層具體高度而在0.5-1.0之間調(diào)整,并滿足最小盤間距要求(上下盤位須間隔4倍樁徑以上)。
擠擴(kuò)支盤樁技術(shù)在寧波繞城東段的應(yīng)用是在2006年浙江省交通廳超長灌注樁研究課題、本工程實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的擴(kuò)大應(yīng)用項(xiàng)目。為實(shí)現(xiàn)寧波地區(qū)交通工程的節(jié)能減排和樁基安全性的提高,本工程為科研性應(yīng)用。施工期間對支盤樁技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的完善和總結(jié),為支盤樁技術(shù)在交通行業(yè)的推廣創(chuàng)造條件,有力地推動(dòng)交通工程領(lǐng)域的節(jié)能減排工作。
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