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        沖孔灌注樁在復雜土質工程中的應用

        2015-12-02 01:43:14福建省二建建設集團有限公司福建福州350000
        江西建材 2015年10期
        關鍵詞:縮頸片石沖程

        ■林 泓 ■福建省二建建設集團有限公司,福建 福州 350000

        1 工程概況

        本工程為鋼筋砼剪力墻結構辦公樓。共565 根樁.樁直徑1 米(部分1.2 米),長為20~46 米),C40 沖孔灌注樁,入巖深度1.5m(部分2m)。

        2 復雜土質的處理

        地勘報告表明,該工程土質復雜(黏土、粉土、中砂、斜坡巖、原路基回填的片石、雜填土、淤泥)。有較多不均勻、散亂的斜坡巖;個別樁深46 米才到持力巖;還有3 排樁處在原路基上(而該路基約有3 米深的片石回填),沖孔時受振動影響,泥漿會順著原路基回填的條狀片石的間隙滲漏,造成泥漿不能起到護壁作用,時常出現(xiàn)塌孔,造成施工困難。經專家研究最后確定采取一邊沖孔、一邊鋼護筒跟進(鋼護筒直下到原路基回填片石層以下1 米深處,外露出地坪0.5m)的做法,使原路基回填片石范圍不滲漏泥漿。并且持續(xù)向孔中投放黏土膏或澎潤土(摻片石或卵石),定期監(jiān)控泥漿的粘度和比重等指標,確保水頭壓力值。效果較好。

        而沖孔灌注樁的特點剛好適應了本工程復雜的土質:除了能對風化巖、碎石穿透。還可在清除較大障礙物(如:孤石、舊基礎)時,無須大型機械、大面積開挖或單獨處理,避免因為清障大開挖造成環(huán)境影響、場地占用,節(jié)約成本。

        3 施工技術與工藝流程

        (1)流程:平整場地→測量定位核樣、護筒埋設以及漿池和漿溝的挖掘→樁機定位并校準軸線位置→沖孔成樁(泥漿循環(huán)、以及廢渣處置)→孔深探測、首次清孔(換漿)、驗收→下放(預制好的)鋼筋籠→導管就位→第二次清孔之后,測沉渣最終的厚度→水下砼澆筑

        (2)定位、護筒、樁機就位、沖孔:

        圖1 護筒埋設圖

        控制護筒垂直度、樁位中線偏差。護筒內徑比樁徑大200mm,上部2 個溢漿孔:埋深大約為1.3~1.5 米。沖程高度要按土層不同而作調整。每進2m 深后,必須要復查成孔的垂直度。。如果有發(fā)現(xiàn)塌孔、斜孔等異常現(xiàn)象,必須停機采取校正措施,才能繼續(xù)施工。施工時,還要參照勘測數(shù)據(jù)來判定土性。

        4 傾斜巖體的處理

        傾斜巖面探測困難,(超前鉆、物探均無法準確地探明),只有施工中判斷(一般根據(jù)鋼繩垂直度判定)。有兩類處理方法:第一類是借助樁錘的沖擊力,沖平斜巖面(比如:掃孔、密集鉆孔后填平石料,再反復沖進)。第二類是借助外力(比如:靜力爆破、動力爆破)。

        4.1 掃孔法

        用于不大的孤石、探頭石引起的偏孔或因為操作的原因(如樁機偏位、沉陷),引起的偏差相對比較小的孔。安全簡便,缺點是效率低、鋼絲繩和樁錘損耗都很大(常查看并及時更換)、糾偏時容易使樁機偏離位置(按時復測定位軸線、鋼絲繩垂直度)

        4.2 填充石料,擊實,反復沖進

        遇到偏孔較大、偏孔區(qū)較深的情況。應用填充石料并擊實,然后反復沖進的方法。該方法適用巖面傾斜角度不大的情況。安全簡便;缺點是效率低(反復沖進有時次數(shù)需要10 多次,耗時較長)。

        (1)首先定出斜巖所處位置、標高(包括最低點和最高點標高)。(2)采用石料填充斜巖的高低差,并高出斜巖最高點500mm 左右。(用體積較大厚約15~30mm 的塊石,填石的硬度、強度應比偏孔位置巖層的硬度、強度高,并摻加點粘土)。(3)然后,先用較小的沖程低錘密擊、初步夯實填料,促使小塊石和巖面構成平整的平面,并測控垂直度、進深。(4)最后改用較大的沖程(配合梅花錘)高錘重擊,使填充石和斜巖一起被沖碎。反復重復,一直到偏孔被完全修復。(5)若再次發(fā)生偏孔或進深急劇增大(說明填石在快速下陷并且填充底部空隙,或被擠入孔底部的軟弱位置)。這時要及時補填足夠的石料,并用較小的沖程低錘密擊,(6)如果經反復回填處理還是偏孔,可用導管灌填砼(此法適合較淺處)并要覆蓋斜巖的最高頂處。然后先用粘土回填.待砼的強度高于斜巖的強度,再重新沖孔。

        4.3 鉆孔,填平石料,擊實,重復沖進

        先在斜巖上鉆孔(破壞其整體性),再填平石料,反復沖進,以修正偏孔。比單純填平石料后擊實效率高。缺點是:受限于鉆機性能。所以不適合比較深的位置(因為較深時,鉆進的效率低而且垂直度不好控制)。且重復沖進容易卡錘(一般在巖層脆性較小之處??ㄥN處理方法:卸下鋼絲繩(連同樁錘),換上新錘,反復沖擊被巖石所卡住的舊錘,直到松脫(1)先測定出斜巖位置、最高及最低點(2)布孔設計:梅花點陣狀孔,只需要布設距最高處3/4 水平投影面積的部分。孔間距、排距的設計取決于斜巖的堅硬度。并將測定數(shù)據(jù)值以及布孔位置繪制,形成資料。(3)架設鉆機、工作臺(定位并調垂直。鉆孔時要暫停循環(huán)泥漿(防孔內沉渣太厚)。鉆機一般配有空壓機吹渣,不必清孔。(4)鉆到斜巖最低標高??變艟嘁话?~14cm。(5)鉆孔之后,用石料填平、小沖程擊實,反復沖進。

        4.4 水下局部爆破、靜爆法

        圖2 樁孔爆破防護示意

        爆破、靜爆法先用爆破力使斜巖爆裂,然后石料填平、小沖程擊實,反復沖進。效率較高,爆破法缺點:審批繁瑣、存在塌孔可能、爆破時上部要有可靠的防護,人員要撤離現(xiàn)場。所以上部土的穩(wěn)定性要好。而靜爆法(使用膨脹劑)安全不需審批,但施工復雜、且精度高。這兩種一般在斜巖傾角大、巖層厚情況下使用。

        5 縮頸原因和預防、處理

        5.1 縮頸原因

        (1)地質方面的原因:本工程縮頸多位于12~18 米附近。地勘分析和取樣發(fā)現(xiàn)此高度多是砂、淤泥。(2)成孔驗收放置過久,未及時灌注。而泥漿又無法長期支撐土的側壓力。(3)樁孔相互之間的擾動,以及周圍的土(及地面附加壓力)對樁身產生壓力。(4)地下水壓力。

        5.2 縮頸預防、處理方法

        (1)將原鉆頭加大50mm。(2)保持足夠的泥漿比重,以增強對孔壁的撐力。(3)查清楚承壓水的源頭位置:采用孔外引流、孔外斷水、截水,或坑內加設護筒,以隔離止水的作用。(4)成樁后發(fā)現(xiàn)有縮頸的:縮頸較淺的可以重新開挖,制定補救措施并且審批齊全;縮頸較深、且嚴重縮頸的,則只有請原設計單位進行補樁設計。

        6 塌孔原因、預防、處理

        6.1 塌孔原因、預防

        (1)地質因素。比如在本工程中,由于地下有原路基所回填的條狀片石,而泥漿會順著片石的間隙滲漏,造成水頭壓力不夠大。故本工程采取一邊沖孔一邊鋼護筒跟進的辦法。(2)在流砂和松散沙層時,不應當進尺過快、或停在一處空轉。(3)鉆頭、鋼筋籠上下時小心,不要碰撞孔壁。(4)護筒:要固定好,深度應足夠,且四周用粘土封密防漏漿。(5)監(jiān)測泥漿水位;鉆進參數(shù)和泥漿參數(shù)應根據(jù)地質情況,加漿應及時并且控制泥漿比重。遇流砂、松散土應適當提高泥漿比重,使承壓水不低于孔壁水壓,并配設應急設備。(6)防止串孔:孔距太短時,應適當延長兩相鄰樁的施工間歇時間。(7)不當?shù)臎_程也是塌孔的原因:沖程取決于土質及沖擊目的。比如本工程的斜巖面會引起鉆頭易擺動、撞孔壁,(斜角較小時)要首先采用小沖程沖平,然后用正常沖程;另外在本工程中,因為原路基回填片石與自然土兩者之間軟硬不一致,使得沖擊有困難。為了保持鉆頭能夠平穩(wěn)工作,可以間歇地拋入片石(土質差異較大處)并保證水位,并且先用低沖程使其擠入松土層和孔壁,待平穩(wěn)后再使用正常沖程。(4)終孔驗收后,要盡快進行后續(xù)作業(yè)。

        6.2 塌孔的處理

        (1)輕微坍孔時:只須泥漿密度加大、并提高水位。(2)較淺坍孔時:用優(yōu)質的粘土膏、澎潤土(摻片石、卵石)填到高于坍孔頂部以上1m 位置,等其沉實、孔壁穩(wěn)定之后,低錘沖擊,強行使其擠入孔壁。(3)對于已嚴重坍塌的廢孔:只好回填填料,然后鉆機就位平穩(wěn),重新打孔(檢查護筒不發(fā)生移動,護筒要穿越不良土層)。

        7 結束語

        在本工程施工中,還出現(xiàn)局部樁體超灌。超灌主要的原因:孔壁松散的砂層經由泥漿循環(huán)而不斷地被帶出,形成孔洞增大。超灌本身不影響質量,故可以直接澆搗砼。但如果超灌成本太高,則在放鋼筋籠前,在鋼筋籠的保護層的外面(注意要保證保護層的厚度)包一層密目鐵絲網(也可再覆蓋彩條布、護筒)。

        [1]劉政治.嵌巖鉆孔灌注樁入巖判斷[J].施工技術,2009(S1).

        [3]曾桂生,李得超.巖溶地區(qū)沖孔灌注樁主要施工處理方法[J].湖南水利水電.2010(5).

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