胡正新(湖南省第五工程有限公司,湖南 株洲 412000)
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旋噴及旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)應(yīng)用研究
胡正新(湖南省第五工程有限公司,湖南株洲412000)
本文以某工程為例,闡述說明旋噴、旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)的應(yīng)用成功研究,工程因人工無法開挖到設(shè)計持力層(中風(fēng)化),而通過專家論證,通過旋噴,旋挖的處理在施工工藝與施工組織上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。成功處理了出現(xiàn)殘積中砂層后土質(zhì)遇水流動性增大的問題,該方案采用旋噴樁對殘積中砂區(qū)工程樁周邊進(jìn)行穩(wěn)定性加固,穩(wěn)固殘積中砂不流失,確保旋挖樁成孔。試驗與研究結(jié)果對今后在類似工程具有重要在借鑒和指導(dǎo)意義。
旋噴樁旋挖樁;殘積中砂區(qū);水下澆筑混凝土
該工程開工后現(xiàn)場實際挖到15m再不能開挖出現(xiàn)危險。根據(jù)本次勘察的結(jié)果,結(jié)合附近已建建筑物的基礎(chǔ)施工經(jīng)驗,通過專家方案論證,最后是采用旋噴和旋挖處理,旋噴處理后也出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象,最后采用泥漿護(hù)壁,水下澆筑混凝土。本文著重敘述了旋挖樁的關(guān)鍵工序:成孔、清孔與放鋼筋籠及澆筑混凝土協(xié)調(diào)配合(縮短作業(yè)時間)以及旋噴樁關(guān)鍵工序:如何控制水泥漿液比重與注射壓力值及拔管的速度和水泥用量。
湖南警察學(xué)院教學(xué)樓工程樁基施工,根據(jù)現(xiàn)場開挖及鉆探情況E~K軸交1~6軸出現(xiàn)殘積中砂層,此層土質(zhì)遇水流動性大,施工人員站在上面往下陷,根本無法施工。根據(jù)現(xiàn)場補勘情況,4#孔從48.67~39.17m深9.5m為殘積中砂層;6#孔53~41m深12m為殘積中砂層;17#孔48.9~44.6m深4.5m為殘積中砂層;19#孔47.7~38.8m深8.9m為殘積中砂層;38# 孔48.58~42.18m深6.4m為殘積中砂層;39#孔50.57~44.75m 深6m為殘積中砂層,殘積中砂層最深達(dá)12m。中風(fēng)化持力層最深為4#孔標(biāo)高為31.97m,樁孔深將達(dá)到32~34m深。
3.1工藝流程(圖1)
3.2操作要點
(1)場地平整。將旋挖鉆機位置夯實、現(xiàn)場整平,以便旋挖鉆機、起重機、混凝土攪拌車出入施工現(xiàn)場。施工現(xiàn)場水、電、路三通,達(dá)到施工要求。
(2)測量定位。開工前對圖紙?zhí)峁┑乃袠痘鴺?biāo)進(jìn)行復(fù)核,準(zhǔn)確測量確定樁基中心位置;護(hù)筒埋設(shè)后應(yīng)復(fù)核樁位,設(shè)置十字護(hù)樁。
圖1 聯(lián)合施工工藝流程圖
(3)鉆機就位對中。
(4)埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒內(nèi)徑大于樁徑30~40cm,護(hù)筒高200~250cm,用旋挖鉆機將護(hù)筒壓入土層中,使護(hù)筒中心與樁設(shè)計中心一致,中心偏差不大于5cm,傾斜度偏差不大于1%,護(hù)筒頂面標(biāo)高高于地下水位1.5~2.0m并高出地面0.3m。
(5)樁基位置復(fù)核放樣。開鉆前復(fù)核樁基中心坐標(biāo)及平面位置。
(6)泥漿池、沉淀池開挖及泥漿調(diào)制。
①泥漿池、沉淀池開挖。施工前選定泥漿池及沉淀池的位置,泥漿池低于沉淀池,泥漿經(jīng)過沉淀后流入泥漿池,以便循環(huán)利用。泥漿池的體積為井孔體積的1.5倍,沉淀池體積大于井孔體積。
②泥漿調(diào)制。由于本工程黏土中含有大量高嶺土,雨水極易造成塌孔。根據(jù)現(xiàn)場對膨潤土和優(yōu)質(zhì)黏土不同泥漿性能及使用效果對比分析,本工程采用優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行造漿,泥漿性能如下:相對密度1.08~1.1,粘度(s)(CMC)18~22,含砂率(%)<2。
(7)旋挖鉆鉆孔。
①用全站儀或經(jīng)緯儀復(fù)核鉆桿垂直度,開始旋挖鉆進(jìn)。在護(hù)筒刃腳處,宜低擋慢速鉆進(jìn),使刃腳處有牢固的護(hù)壁;鉆至刃腳下1m后按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn);通過粉砂層時放慢鉆進(jìn)速度,進(jìn)尺速度不超過3m/h,增加鉆機空鉆循環(huán)圈數(shù),以加強護(hù)壁效果。
②每鉆進(jìn)2m或地層變化處,應(yīng)從鉆筒取樣查明土質(zhì)與設(shè)計資料核對。
③在旋挖鉆進(jìn)過程中對樁位進(jìn)行復(fù)測,進(jìn)入中風(fēng)化層時(埋深20m左右),用檢孔器或超聲波檢測儀進(jìn)行樁孔垂直度和孔徑的檢測,以便及時調(diào)整鉆頭直徑。
(8)泥漿稠度調(diào)整。沖擊鉆施工過程中對孔壁的擾動較大,需要增大泥漿比重。沖擊鉆成孔泥漿性能如下:相對密度1.20~1.40,粘度(s)(CMC)16~22,含砂率(%)8~4。進(jìn)入中風(fēng)化巖層后鉆進(jìn)阻力增大,當(dāng)不適于繼續(xù)鉆進(jìn)時停止鉆進(jìn),測量泥漿性能各項指標(biāo),嚴(yán)格控制泥漿相對密度。
(9)沖擊鉆機就位。用千斤頂頂起支架,使起重滑輪、鉆頭與護(hù)筒中心在同一垂直線上,以確保鉆機的垂直度。
(10)正常鉆進(jìn)。沖擊鉆機鉆進(jìn)應(yīng)遵循先慢后快的原則,同時在鉆進(jìn)過程中隨時監(jiān)測泥漿指標(biāo),及時補充清水調(diào)整泥漿稠度,確保泥漿護(hù)壁質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中如遇到溶洞發(fā)生漏漿時,應(yīng)及時回填片石及黏土,然后繼續(xù)小沖程鉆進(jìn),將黏土、片石混合物逐步擠壓密實,直至穿越溶洞區(qū)域。完成成孔作業(yè)后,及時清孔并進(jìn)入下一道工序。
4.1測量放線定位
根據(jù)圖紙樁心坐標(biāo),測放出各樁樁位,定出各樁位中心點,拼裝好樁架就位,以雙向十字線控制樁中心。開鉆前必須先校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。在施工過程中還須經(jīng)常檢測鉆具位置有無發(fā)生變化,以保證孔位的正確。
4.2成孔
待旋噴完成后,采用旋挖機按1500直徑進(jìn)行旋挖到持力層干成孔。
4.2.1施工方法
場地平整及鉆機就位。鉆機平臺處必需碾壓密實。進(jìn)行樁位放樣,將鉆機行駛到要施工的孔位,調(diào)整桅桿角度,操作卷揚機,將鉆頭中心與鉆孔中心對準(zhǔn),并放入孔內(nèi),調(diào)整鉆機垂直度參數(shù),使鉆桿垂直,同時稍微提升鉆具,確保鉆頭環(huán)刀自由浮動孔內(nèi)。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置,并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù),當(dāng)鉆頭對準(zhǔn)樁位中心十字線時,各項數(shù)據(jù)即可鎖定,勿需再作調(diào)整。鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對正準(zhǔn)確,誤差控制在2cm內(nèi)。
4.2.2鉆進(jìn)過程
當(dāng)鉆機就位準(zhǔn)確后即開始鉆進(jìn),鉆進(jìn)時每回次進(jìn)尺控制在60cm左右,剛開始要放慢旋挖速度,并注意放斗要穩(wěn),提斗要慢,特別是在孔口5~8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度,如有偏差及時進(jìn)行糾正。操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直,并通過深度計數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時,底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進(jìn)入筒體,裝滿一斗后,鉆頭逆時針旋轉(zhuǎn),底板由定位塊定位并封死底部的開口,之后,提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進(jìn)時采用低速鉆進(jìn),主卷揚機鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%,以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒以下3m可以采用高速鉆進(jìn),鉆進(jìn)速度與壓力有關(guān),采用鉆頭與鉆桿自重磨擦加壓,150MPa壓力下,進(jìn)尺速度為20cm/min;200MPa壓力下,進(jìn)尺速度為30cm/min;260MPa壓力下,進(jìn)尺速度為50cm/min。
4.2.3清 孔
鉆進(jìn)到設(shè)計孔深后,將鉆斗留在原處機械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈,將孔底虛土發(fā)盡量裝入斗內(nèi),起鉆后仍需對孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處理鉆斗(帶擋板的鉆斗)來排出沉渣,若沉淀時間較長,則應(yīng)采用水泵進(jìn)行濁水循環(huán)。
本工程在樁基施工中選用了SR-65型旋挖鉆機和CK2200型沖擊鉆機進(jìn)行施工,其在不同土層進(jìn)尺對比分析如表1所示。
表1 旋挖鉆機和沖擊鉆機在不同土層平均進(jìn)尺分析(單位:m/h)
采用旋挖鉆機成孔土層平均進(jìn)尺速度為1000cm/h,灰?guī)r層鉆進(jìn)速度緩慢、代價較高,并且不適合在有溶洞發(fā)育的部位施工;采用沖擊鉆機施工能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基成孔,但成孔周期長、效率低下。兩種機械的聯(lián)合應(yīng)用,在本工程樁基成孔作業(yè)中做到了優(yōu)勢互補,效果顯著。旋挖鉆機與沖擊鉆機聯(lián)合成孔,汲取了兩種設(shè)備各自的優(yōu)點,同時彌補了單獨使用旋挖鉆機和沖擊鉆機的缺點和不足,大大提高了施工效率,為工程節(jié)約了成本,縮短了樁基施工工期,取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益。
綜上所述,旋噴樁應(yīng)用技術(shù)較為成熟,旋挖樁是近幾年才推廣使用的一種較先進(jìn)的樁基施工工藝。旋噴、旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)應(yīng)用的研究在國內(nèi)外始終是一個熱點,地質(zhì)條件、施工方案及施工環(huán)境等多種因素綜合作用的結(jié)果,本文提到的施工工藝在適用性和經(jīng)濟性上均有良好的效果,在類似地質(zhì)情況下樁基成孔施工中有著指導(dǎo)、借鑒作用。
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胡正新(1981-),男,工程師,本科,主要從事建筑施工、項目管理工作。
TU753.3
A
2095-2066(2016)13-0175-02
2016-3-28