郭 團(tuán) 寶

(平遙縣工程質(zhì)量安全監(jiān)督管理站，山西 平遙 031100)

某工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔灌注樁，地質(zhì)條件為雜填土、煤矸石填層和粉黏土，土質(zhì)較松散。由于煤矸石局部自燃、地溫高且含有煤氣,CO,CO2,SO2等有毒有害氣體，對(duì)人身安全和混凝土的耐久性產(chǎn)生影響。通過(guò)工程實(shí)踐，總結(jié)形成了煤矸石地質(zhì)條件下人工挖孔灌注施工的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)該類(lèi)工程施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

1 工程概況

某工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為28 m深度人工挖孔灌注樁，樁徑1.2 m，樁身混凝土強(qiáng)度C30。

2 工程地質(zhì)水文條件

本工程地質(zhì)情況特殊，顯著特點(diǎn)是第①層為1 m～5 m雜填土；第②層為5 m～20 m煤矸石層，本層堆放時(shí)間15年～20年；第③層為粉質(zhì)黏土，由于該地區(qū)原為溝區(qū)，地下土層有明顯的坡度，厚薄不均無(wú)地下水，局部有淺層積水。

3 施工難點(diǎn)

1)本工程土層分布有①層雜填土(層厚1 m～5 m)，②層煤矸石填土(層厚5 m～20 m)，③層粉質(zhì)黏土，比較松散、空隙比較大，滲透性好，淺層積水有可能滲入，因而解決挖孔灌注樁的坍塌和局部滲水是第一個(gè)難點(diǎn)。2)由于煤矸石地層中含有大量的SO2,H2S,P2O5,CO,CO2等有害氣體以及煤矸石粉塵中含有很多對(duì)人體有害的化學(xué)元素如：汞、鉻、砷、銅、鎘、鉛以及少量天然放射性元素鈾235，釷232、鐳226等。這些含有有害物質(zhì)的粉塵氣體一旦吸入人體，會(huì)導(dǎo)致咳嗽、惡心、中毒、氣管炎、肺氣腫、塵肺、致癌等疾病，甚至死亡；可燃性氣體一旦達(dá)到爆炸條件還可能發(fā)生爆炸，因此解決挖孔灌注樁孔內(nèi)有害氣體防治和爆炸預(yù)防是本工程的第二個(gè)難點(diǎn)。3)由于局部煤矸石自燃，使得人工挖孔灌注樁孔內(nèi)溫度升高，隨著深度的增加溫度也逐漸增加，最高溫度達(dá)100 ℃以上，因而，高溫地?zé)釛l件下人工挖孔工藝中對(duì)人的保護(hù)和高地?zé)岘h(huán)境下混凝土的施工是本工程的第三個(gè)難點(diǎn)。4)為了解決摩擦阻力和隔熱降溫封閉滲水，防止塌孔等問(wèn)題，同時(shí)也為了阻止地下注漿液遠(yuǎn)竄，本工程采用了地表樹(shù)根樁封閉成環(huán)、小導(dǎo)管注漿工藝，因而注漿工藝是本工程的第四個(gè)難點(diǎn)。

4 施工工藝流程

施工工藝流程見(jiàn)圖1。

5 施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1 小導(dǎo)管樹(shù)根樁封閉和地表注漿的施工

為了阻止局部滲水，加固周邊土體提高樁側(cè)阻力，同時(shí)也為了隔熱、封閉有害氣體需對(duì)土體進(jìn)行地表注漿處理。從以往實(shí)踐中可知，由于地層土質(zhì)松散、孔隙率大，注漿蔓延路徑不確定，有時(shí)甚至蔓延幾十到幾百米，因而本工程采用先用樹(shù)根樁封閉再進(jìn)行地表注漿的方法(見(jiàn)圖2，圖3)。

5.2 挖孔灌注樁施工

1)工藝流程：放樣定位→開(kāi)挖土方→測(cè)量控制→支設(shè)護(hù)壁模板→設(shè)置操作平臺(tái)→澆筑護(hù)壁混凝土→拆除模板繼續(xù)下一段施工→吊放鋼筋籠→灌注混凝土。

2)本工程混凝土護(hù)壁形式采用外齒式(見(jiàn)圖4)，護(hù)壁中雙向φ12配筋，混凝土強(qiáng)度C30，上下護(hù)壁主筋搭接。

5.3 灌注樁混凝土施工

5.3.1高溫環(huán)境下的混凝土的分析

本工程灌注樁在高溫環(huán)境中施工，高溫后混凝土強(qiáng)度曲線有如下結(jié)論：

工程煤矸石地層中溫度在100 ℃以下，對(duì)混凝土強(qiáng)度影響不大，所以可以不考慮高溫對(duì)混凝土的影響，只需考慮混凝土施工。

5.3.2混凝土施工

1)工藝流程：

施工準(zhǔn)備→埋設(shè)測(cè)溫裝置、冷凝水管→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→混凝土測(cè)溫、降溫。

2)施工準(zhǔn)備：

a.水泥：選用水化熱低、初凝時(shí)間長(zhǎng)的礦渣水泥。

b.砂：選用粗砂或中砂，含泥量小于3%。

c.石子：0.5 cm～3.2 cm粒徑的碎石或卵石。

d.外加劑：可選用復(fù)合型外加劑和粉煤灰以減少絕對(duì)用水量和水泥用量，延緩凝結(jié)時(shí)間。

e.施工配合比一般要求，水泥用量控制在300 kg/m3以下，泵送砂率在0.4～0.5之間，坍落度10～14為宜。

3)埋設(shè)測(cè)溫裝置、冷凝水管：

a.本工程測(cè)溫采用建筑電子測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫。

b.工藝流程：布置測(cè)溫點(diǎn)→確定測(cè)溫點(diǎn)的深度→選擇合適的測(cè)溫線→預(yù)埋測(cè)溫線→澆筑混凝土進(jìn)行測(cè)溫。

施工時(shí)，每支測(cè)溫線的插頭都應(yīng)貼有相應(yīng)長(zhǎng)度規(guī)格的標(biāo)簽。

c.測(cè)溫點(diǎn)布置原則：監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍應(yīng)以所選混凝土澆筑體有代表性的部位。測(cè)溫點(diǎn)穩(wěn)定可靠。

d.確定測(cè)溫點(diǎn)的深度：深點(diǎn)深度距離樁底100 mm，淺點(diǎn)深度為100 mm。

e.選擇合適的測(cè)溫線：測(cè)溫線的長(zhǎng)度為測(cè)溫點(diǎn)的深度+200 mm。

f.預(yù)埋測(cè)溫線：將測(cè)溫線綁在支撐物上，在澆筑混凝土前將綁好測(cè)溫線的支撐物綁扎固定到鋼筋網(wǎng)上，溫度傳感器處于測(cè)溫點(diǎn)位置，插頭留在混凝土外面并用塑料袋罩好，避免潮濕，保持清潔且有完善的保護(hù)措施。

g.測(cè)溫線要穿鋼管保護(hù)，混凝土澆筑過(guò)程中，下料時(shí)不得直接沖擊測(cè)溫線管；振搗時(shí)，振搗器不得觸及測(cè)溫線。

4)混凝土澆筑：

混凝土采用一次澆筑成型，澆筑樁身混凝土?xí)r，相鄰10 m范圍內(nèi)的挖孔作業(yè)停止，并不得在孔底留人。

5)混凝土養(yǎng)護(hù)：

混凝土達(dá)到初凝后即開(kāi)始進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。

6 實(shí)施效果

本工程實(shí)踐證明，在施工中未出現(xiàn)坍塌和局部滲水、有害氣體泄漏和爆炸事件，且高地?zé)岘h(huán)境下混凝土施工也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)檢測(cè)，所有人工挖孔灌注樁質(zhì)量全部符合要求；沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)全部符合要求。

7 結(jié)語(yǔ)

在有煤矸石的地層中施工人工挖孔灌注樁，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)地層實(shí)際情況，選擇不同的施工工藝，解決在煤矸石地層中人工成孔造成的困難以及在煤矸石地層施工中由于地?zé)嵋鸬幕炷潦┕るy題，確保灌注樁質(zhì)量良好。施工過(guò)程中應(yīng)防止發(fā)生有害氣體泄漏、爆炸和坍塌及滲水等事件。

本次針對(duì)在煤矸石地層中人工挖孔灌注樁施工的各種困難進(jìn)行了針對(duì)性的處理，對(duì)今后在有煤矸石地層的類(lèi)似工程的策劃和施工及相應(yīng)規(guī)范編制上起到了借鑒作用。

[1] 李化建.煤矸石的綜合利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

[2] 張 雁,劉金波.樁基手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3] 宋坤亮.高硫自燃煤矸石集料對(duì)混凝土性能的影響[J].硅酸鹽建筑制品，1994(6)：67-68.

[4] GB 50666—2011,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].

[5] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[6] JGJ 50010—2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] YB/T 4252—2011,耐熱混凝土運(yùn)用技術(shù)規(guī)程[S].