商志輝 駱發(fā)江 李 鵬 周 林 王 震 曾 進(jìn) 張巖濤

中建三局集團(tuán)有限公司西北分公司 陜西 西安 710065

1 工程概況

青海省海東體育中心建設(shè)項(xiàng)目體育場(chǎng)±0 m相當(dāng)于絕對(duì)高程2 005.45 m，體育館±0 m相當(dāng)于絕對(duì)高程2 002.95 m。由于場(chǎng)坪地勢(shì)高低起伏，場(chǎng)地內(nèi)高差達(dá)12 m，土方工程量大、工期緊迫、費(fèi)用高，場(chǎng)區(qū)內(nèi)回填土范圍大。經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位組織相關(guān)專家論證分析后，確定體育場(chǎng)地基處理采用素土加強(qiáng)夯處理技術(shù)。

在施工體育館樁基時(shí)，孔隙塌陷現(xiàn)象較嚴(yán)重，原設(shè)計(jì)采用干作業(yè)成孔方式，因卵石層夾層分布較多，且地下5 m位置水位涌現(xiàn)，地下水帶動(dòng)夾層內(nèi)流砂導(dǎo)致連續(xù)性坍孔，致使鉆機(jī)成孔至5 m位置時(shí)無(wú)法完整成孔。根據(jù)探孔揭露，現(xiàn)場(chǎng)地層巖性自上而下分別為①2層雜填土、②層黃土狀土、③層飽和黃土、④層卵石層、⑤層泥巖。其中③層飽和黃土層中含有夾層，實(shí)際施工時(shí)發(fā)現(xiàn)有不均勻的卵石層分布于該層，且級(jí)配不良，為10～40 cm的粉土薄夾層及礫石薄夾層，經(jīng)專家研究討論后，試樁采用全護(hù)筒鉆孔灌注樁施工工藝，原施工方案增加φ1 000 mm×12 mm×7 000 mm護(hù)筒，先成孔（鉆進(jìn)至②層黃土狀土層），后下護(hù)筒，然后持續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)地層標(biāo)高，因地下水?dāng)y帶大量泥砂（撈渣時(shí)取不出來(lái)）涌入鋼筋籠與護(hù)筒內(nèi)，灌注混凝土后，在拔出護(hù)筒時(shí)，鋼筋籠同時(shí)拔出，此方案不可行。再次經(jīng)專家論證后，采用全鋼護(hù)筒配合旋挖鉆機(jī)成孔，采用先灌注混凝土、后插鋼筋籠工藝進(jìn)行施工。

實(shí)際施工時(shí)地下水靜止水位埋深為－2.0 m，穩(wěn)定水位埋深為－9.4 m，穩(wěn)定水位埋深平均值為5.62 m，地下水儲(chǔ)藏較為豐富。體育館基礎(chǔ)采用干作業(yè)鉆孔擴(kuò)底樁，樁徑為800 mm，擴(kuò)底1 400 mm。選用④層卵石作為樁端持力層，樁端進(jìn)入④層卵石≥1.2 m，且應(yīng)同時(shí)滿足樁長(zhǎng)＞6 m。

2 施工重、難點(diǎn)分析

2.1 強(qiáng)夯法地基處理施工重難點(diǎn)

1）對(duì)場(chǎng)地方位內(nèi)的地下障礙物、管線埋設(shè)及場(chǎng)地周邊建筑物情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，當(dāng)有礙施工或可能引起不利影響時(shí)，須采取相應(yīng)保護(hù)。

2）施工區(qū)域應(yīng)布控水準(zhǔn)高程點(diǎn)，并加以保護(hù)，測(cè)出施工面的實(shí)際高程后，方能進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

3）坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平，確保夯擊效果。

4）強(qiáng)夯法地基施工時(shí)，極易出現(xiàn)地面隆起及翻漿。在出現(xiàn)翻漿的飽和黏性土上，宜在夯點(diǎn)下鋪填碎石墊層，以保證孔隙水壓的消散，可分層鋪填，及時(shí)調(diào)整夯點(diǎn)間距、落距、夯擊數(shù)等，使之不出現(xiàn)地面隆起和翻漿。必須雨期施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)挖排水溝，設(shè)集水井，地面不得有積水，減少夯擊數(shù)，增加孔隙水的消散時(shí)間。

2.2 樁基后插鋼筋籠施工重難點(diǎn)

1）鋼筋籠插入時(shí)應(yīng)控制其垂直度，并使鋼筋籠到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2）下籠過程中應(yīng)首先利用鋼筋籠自重壓入，壓至無(wú)法壓入時(shí)再啟動(dòng)振動(dòng)錘，減少由振動(dòng)錘振沖導(dǎo)致的鋼筋籠移位。

3）鋼筋籠下插至設(shè)計(jì)位置后關(guān)閉振動(dòng)錘，用吊車把各振動(dòng)錘提出孔外，提出過程中為保證混凝土密實(shí)性，每提3 m開啟振動(dòng)錘一次。

3 主要施工技術(shù)

3.1 高海拔地區(qū)體育場(chǎng)強(qiáng)夯地基處理技術(shù)

經(jīng)建設(shè)單位和設(shè)計(jì)院確認(rèn)后，設(shè)計(jì)單位出具了海東市體育中心項(xiàng)目地基強(qiáng)夯處理措施。其中，建筑基礎(chǔ)部分強(qiáng)夯后的地基承載力不小于120 kPa；道路及廣場(chǎng)、球場(chǎng)等建（構(gòu)）筑物處的回填土采用厚15 cm灰土墊層（壓實(shí)系數(shù)0.95）；綠化處的回填土采用素土夯實(shí)（強(qiáng)夯后，壓實(shí)系數(shù)不小于0.8）；其余部位素土夯實(shí)（強(qiáng)夯后，壓實(shí)系數(shù)不小于0.9）。

強(qiáng)夯地基處理時(shí)，首先將場(chǎng)區(qū)內(nèi)清表，清除①1層耕土。然后對(duì)原場(chǎng)地進(jìn)行第1遍強(qiáng)夯，使①2層雜填土加固及消除②層黃土狀土的濕陷性，第1遍強(qiáng)夯后回填素土至設(shè)計(jì)高程上1 m，第2遍強(qiáng)夯至設(shè)計(jì)高程。

第1遍強(qiáng)夯先按4 m×4 m×4 m梅花點(diǎn)布置進(jìn)行點(diǎn)夯，夯擊6～8遍，達(dá)到規(guī)定下沉量，點(diǎn)夯完成后，再進(jìn)行低錘滿拍；第2遍夯擊重復(fù)第1遍夯擊工序。

強(qiáng)夯施工采用帶有自動(dòng)脫鉤裝置的50 t履帶式強(qiáng)夯機(jī)，為防止落錘時(shí)機(jī)架傾覆，在臂桿端部設(shè)置緩沖架，脫鉤裝置應(yīng)開啟靈活，起吊時(shí)夯錘不歪斜，設(shè)備組裝后應(yīng)檢查落距控制系統(tǒng)。本工程單擊夯擊能3 000 kN·m，2種擬采用的夯錘質(zhì)量為15～20 t，夯錘直徑為2.50 m，高1.07 m，為利于夯錘著地時(shí)坑底空氣排出和起錘時(shí)減小坑底的吸力，提高夯擊效果，在錘上對(duì)稱設(shè)計(jì)4個(gè)排氣孔，夯擊遍數(shù)為2遍夯完。夯擊次數(shù)以最后兩擊平均夯沉量不大于5 cm進(jìn)行控制[1-4]。

因體育中心項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)有未拆遷的民房、配電室及其他建（構(gòu)）筑物，為保護(hù)該部分建（構(gòu)）筑物，避免引起民事糾紛，強(qiáng)夯范圍內(nèi)距民房、配電室及其他建（構(gòu)）筑物周圍5 m內(nèi)挖2道強(qiáng)夯減振溝，減振溝深4 m、寬1.5 m，同時(shí)在周邊設(shè)置振動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)振動(dòng)效果，開挖底部四周設(shè)置集水坑，防止基坑積水。

3.2 體育館樁基后插鋼筋籠施工技術(shù)

首先，將鉆機(jī)鉆進(jìn)至②層黃土狀土層，之后采用φ1 000 mm×12 mm×7 000 mm的鋼護(hù)筒進(jìn)行配合作業(yè)。護(hù)筒跟進(jìn)深度與樁身一致，放置混凝土導(dǎo)管，灌注混凝土，待混凝土澆筑后拔出；其次，把制作好的鋼筋籠套入振搗器，用吊車同時(shí)吊起振搗器和鋼筋籠，利用自重使鋼筋籠插入混凝土，當(dāng)不能下落時(shí)，開啟振搗器，用振搗器把鋼筋籠送到設(shè)計(jì)的深度后立即停止振搗，以此來(lái)保證樁基施工的正常進(jìn)行。

3.2.1 造孔技術(shù)要點(diǎn)

1）預(yù)鉆進(jìn)。預(yù)鉆進(jìn)是在保證不坍孔情況下的開孔鉆進(jìn)過程。依據(jù)體育場(chǎng)場(chǎng)地地質(zhì)條件，預(yù)鉆進(jìn)深度以7 m為宜，從而達(dá)到減小下設(shè)護(hù)筒時(shí)樁周土對(duì)護(hù)筒的阻力，增加護(hù)筒下設(shè)深度的目的。

2）下護(hù)筒。下護(hù)筒的目的是擋土并保證孔壁周圍土層的穩(wěn)定、防止地下水滲入樁孔。本工程中每臺(tái)鉆機(jī)搭配2套φ1 000 mm×12 mm×7 000 mm的鋼護(hù)筒。

3）鉆進(jìn)①2層回填土、②層黃狀土及③1層卵石。選用旋挖斗在卵礫石層中鉆進(jìn)，保證鉆進(jìn)取土效率，同時(shí)還要保證及時(shí)跟進(jìn)護(hù)筒埋設(shè)。

4）鉆進(jìn)③層飽和黃土、④層卵石。鉆具在普通巖層鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)選用錐型短螺旋＋旋挖斗（合金斗齒＋錐型導(dǎo)向斗齒），對(duì)于超過70 MPa硬度巖石的，應(yīng)選用筒鉆＋旋挖斗（合金斗齒＋錐型導(dǎo)向斗齒）。

5）涌水。本工程地質(zhì)條件中卵礫層以下地下水豐富，故在鉆孔過程中應(yīng)及時(shí)跟進(jìn)護(hù)筒，保證地下水被封堵于孔外，達(dá)到入巖后作業(yè)環(huán)境要求。

6）取渣。提取鉆桿，將擴(kuò)孔器更換為鉆孔器進(jìn)行撈渣，直至卵石撈盡。

7）驗(yàn)孔。在監(jiān)理工程師的見證下檢驗(yàn)孔深、孔徑、坍孔及清渣情況，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一道工序施工。

8）灌注混凝土。預(yù)拌混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35S8，坍落度為180～220 mm，導(dǎo)管底部距孔底300～500 mm，導(dǎo)管首次埋入混凝土灌注面以下不得少于1 m，在灌注過程中，導(dǎo)管埋入混凝土深度宜為3 m。灌注混凝土應(yīng)連續(xù)施工，并應(yīng)控制提、拔管速度，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面，樁頂混凝土必須振插密實(shí)。

3.2.2 后插籠施工

1）清理樁孔，如果樁口部位有落入的泥土、雜物須先清理干凈。把制作好的鋼筋籠套入振搗器，用鉆機(jī)自帶的吊鉤同時(shí)吊起振搗器和鋼筋籠。振動(dòng)器壓住振動(dòng)導(dǎo)管頂部并固定牢固，振動(dòng)導(dǎo)管壓住后插鋼筋籠底部，頂部與鋼筋籠頂平齊，邊壓邊振動(dòng)，使導(dǎo)管與鋼筋籠一起沉入混凝土至設(shè)計(jì)籠頂標(biāo)高，然后將振動(dòng)導(dǎo)管拔出。此工序要間歇振搗，需用水準(zhǔn)儀觀測(cè)振搗器鋼管上預(yù)先做好的標(biāo)記，防止鋼筋籠插放過深或不到位。

2）邊振動(dòng)邊插入鋼筋籠，利用附帶導(dǎo)管振沖鋼筋籠底，不得直接振壓鋼筋籠頂部，防止鋼筋籠發(fā)生移位變形。邊振動(dòng)邊沉入鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠配筋的方向應(yīng)提前預(yù)排布，保證鋼筋籠在沉入過程中不旋扭。

3）鋼筋籠底部縮徑形成錐形，錐形底部直徑應(yīng)小于振動(dòng)導(dǎo)管，保證底部鋼筋籠有足夠的振動(dòng)力，底部鋼筋焊接應(yīng)牢固（圖1）。

圖1 吊運(yùn)鋼筋籠

4）鋼筋籠起吊時(shí)，應(yīng)保證3個(gè)吊點(diǎn)，在空中逐步豎立，保證鋼筋籠不彎曲扭轉(zhuǎn)。為防止鋼筋籠自由下沉，對(duì)沉入到位的鋼筋籠應(yīng)做好定位固定措施。

4 施工效果

1）運(yùn)用強(qiáng)夯地基處理關(guān)鍵技術(shù)，成功解決了海東體育中心地形高差大的問題，使原土層①2層雜填土得到加固，原土層經(jīng)過處理后消除了②層黃土狀土的濕陷性，提高了地基的承載力、壓縮模量。同時(shí)，節(jié)約了體育場(chǎng)基礎(chǔ)處理施工工期，降低施工費(fèi)用。

2）傳統(tǒng)地基處理的經(jīng)驗(yàn)做法為灰土換填，根據(jù)海東地區(qū)的土質(zhì)特性，通過總結(jié)優(yōu)化強(qiáng)夯地基處理技術(shù)，不僅解決了濕陷性原黃土層承載力不足的問題，而且避免了素土回填沉陷風(fēng)險(xiǎn)，從而保證了地基承載力的要求，取得了良好的實(shí)施效果。

3）創(chuàng)新運(yùn)用體育館樁基后插鋼筋籠施工技術(shù)，即先將混凝土灌注到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再借助專用的振動(dòng)設(shè)備將鋼筋籠插入混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，形成鋼筋混凝土灌注樁，有效解決了高海拔地區(qū)復(fù)雜土層鉆孔灌注樁坍孔、頸縮等技術(shù)難題，保障了施工質(zhì)量，贏得了建設(shè)單位的好評(píng)。

4）樁基混凝土到達(dá)齡期后，委托第三方試驗(yàn)室進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)和靜載試驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)圖紙要求，由泥漿護(hù)壁變更為鋼護(hù)筒成樁，減少污染，取得了較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

高海拔地區(qū)體育場(chǎng)建設(shè)綜合地基處理技術(shù)在海東體育中心項(xiàng)目的成功應(yīng)用，有效地解決了海東體育中心項(xiàng)目地基處理時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高的問題，建設(shè)單位委托第三方檢測(cè)單位進(jìn)行了樁身完整性檢測(cè)和靜載試驗(yàn)，結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)濟(jì)效益顯著，工期、質(zhì)量亦滿足要求，獲得建設(shè)、監(jiān)理單位的一致好評(píng)。