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        濱海軟土地質(zhì)灌注樁頭冒水成因及處理方案

        2019-02-20 10:10:27
        關(guān)鍵詞:樁頭試樁承壓水

        陳 克

        溫州機(jī)場(chǎng)建設(shè)投資有限公司 浙江 溫州 325011

        一、工程概況和樁型簡(jiǎn)介

        溫州機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程中某綜合樓項(xiàng)目,總建筑面積41912m2,地上6層建筑面積29999m2,地下一層建筑面積11913m2,房屋高度23.3m;結(jié)構(gòu)類型框架,基礎(chǔ)類型樁基礎(chǔ),采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。

        現(xiàn)場(chǎng)勘察報(bào)告中土質(zhì)自上而下分別為硬殼層粘土、淤積軟土、湖沼相及海相交互粘性土、河流沖積的碎石類土等;在勘探深度內(nèi)為以第四系孔隙潛水為主的地下水及承壓水,樁基持力層在卵石層和圓礫層之間。

        二、灌注樁出現(xiàn)冒水和現(xiàn)場(chǎng)取芯的情況

        溫州機(jī)場(chǎng)某綜合樓項(xiàng)目于2016年11月15日正式開(kāi)工,開(kāi)始對(duì)鉆孔灌注樁進(jìn)行施工。為了縮短工期和工程試樁檢測(cè)時(shí)間,項(xiàng)目部對(duì)七根試樁(承壓和抗拔)先行施工,待完成全部工程試樁陸續(xù)對(duì)工程樁進(jìn)行大面積施工。

        七根工程試樁在成樁的十天后,工程人員對(duì)樁頭進(jìn)行開(kāi)挖和破鑿,發(fā)現(xiàn)全部樁頭在破鑿過(guò)程中冒出源源不斷的細(xì)砂和清水,項(xiàng)目部立即報(bào)告建設(shè)和監(jiān)理單位,并停止現(xiàn)場(chǎng)鉆孔灌注樁施工。

        隨后,建設(shè)單位組織對(duì)該情況進(jìn)行了二次專題會(huì)議,對(duì)七根試樁進(jìn)行了取芯,小應(yīng)變和靜載處理。

        三、樁頭冒水成因分析

        1、內(nèi)因:

        導(dǎo)管法灌注的水下混凝土是高含水量、高灰量、高含水率、高流動(dòng)、粗細(xì)骨料粒徑差較小、自密實(shí)的混凝土。由于高含水量,這種混凝土在灌注、凝結(jié)過(guò)程中會(huì)發(fā)生大量泌水現(xiàn)象?;炷林械乃忠徊糠窒虻貙又袧B透,一部分被蒸發(fā),還有一部分在混凝土中形成水囊。水囊中的水分在混凝土凝結(jié)、硬化過(guò)程中被吸收,形成大大小小的空洞,形成各種微裂隙。同時(shí)混凝土在凝結(jié)過(guò)程要產(chǎn)生大量的水化熱,其內(nèi)部溫度不斷上升,在混凝土表面和內(nèi)部引起拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限值時(shí),就會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量裂隙。硬化后的混凝土的抗?jié)B性能較低,甚至?xí)陀跇渡硭┻^(guò)土層的抗?jié)B性能。除此之外,混凝土在施工過(guò)程中會(huì)混入一部分空氣,這些氣體在混凝土中也會(huì)形成裂隙或空洞。

        2、外因:

        1)從工程地質(zhì)來(lái)看,由于濱海地質(zhì)的下部有可能存在有數(shù)層隔水性能很好的粘土土層,底部地層中可能在一定的區(qū)域或局部形成水頭較高的深層的承壓力,其水頭高度若高于樁頂標(biāo)高樁頭混凝土便會(huì)冒水。

        2)地勘報(bào)告中相關(guān)描述:

        本工程正負(fù)零絕對(duì)標(biāo)高5.05m,未注明樁頂絕對(duì)標(biāo)高-1.75m(相對(duì)標(biāo)高-6.8m)。地勘報(bào)告中的2層粉砂夾淤泥層在0~2.8m之間,同時(shí)根據(jù)地勘報(bào)告關(guān)于承壓水的描述“2層粉砂夾淤泥具有中等透水和中等含水性,賦存其中的地下水具微承壓性??辈炱陂g對(duì)該層承壓水水頭進(jìn)行觀測(cè),承壓水位標(biāo)高為1.88~2.1m,測(cè)得其承壓水頭為1.81~2.01m”。

        四、樁頭冒水形成機(jī)理分析

        當(dāng)樁身穿過(guò)或刺入深層含承壓水的土層時(shí),如果其水頭大到足以克服混凝土有限的抗?jié)B性能時(shí),水便會(huì)在承壓水頭的作用下沿著抗?jié)B能力較弱的樁身混凝土向上滲出?;炷廖⒘芽p為細(xì)小孔隙,當(dāng)它作為地下水的通道時(shí),其沿程水頭損失和局部水頭損失將隨流量的增大而迅速增大。從這樣的通道中流出的水流,其流量將受到很小的過(guò)流斷面和很大的水頭損失的制約,即使在較大的水頭作用下,水流仍以較小的流量緩慢地滲出。

        承載力方面:

        樁頭冒水或滲水是混凝土自身的抗?jié)B能力不強(qiáng)與承壓水頭共同作用的結(jié)果。從滲流的位置看,滲流多發(fā)生在樁身混凝土中,而樁身與樁間土接壤處的泥皮處則無(wú)明顯滲流,不會(huì)造成對(duì)樁側(cè)摩阻的影響,因此該批樁的承載力不因樁頭滲水而受影響。為保證工程質(zhì)量,應(yīng)對(duì)該工程所有工程樁做小應(yīng)變的全數(shù)檢測(cè)處理以保證混凝土的樁身完整性;

        耐久性方面:

        根據(jù)地勘報(bào)告,地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性,在干濕交替作用下地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有腐蝕性,長(zhǎng)期浸水條件下對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。從樁的使用情況看,所有樁均在地下水位以下工作,在建筑物漫長(zhǎng)的使用過(guò)程中,地下水必然會(huì)經(jīng)過(guò)滲透而越過(guò)鋼筋保護(hù)層,到達(dá)結(jié)構(gòu)中的鋼筋表面。只要使地下水無(wú)法在樁內(nèi)的微隙中流動(dòng),其工作環(huán)境沒(méi)有產(chǎn)生任何變化,因此當(dāng)阻斷了樁內(nèi)地下水的滲透通道后,冒水樁中的鋼筋耐久性低于其它不冒水樁中的鋼筋??紤]到冒水的樁將要進(jìn)入基礎(chǔ)承臺(tái)內(nèi)100mm,樁頂冒水的樁將會(huì)作為一條水流通道將承壓水層的水引入承臺(tái)內(nèi),可能會(huì)局部削弱地下室的防水、防潮和抗?jié)B能力。建議將底板及承臺(tái)混凝土的抗?jié)B等級(jí)由原來(lái)的P6提高為P8。

        五、預(yù)防和處理措施

        根據(jù)結(jié)果分析,為提高成樁質(zhì)量,可以采取以下措施十八條措施:在樁基混凝土澆筑過(guò)程中,施工單位和監(jiān)理單位進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)督;縮短成孔到成樁的時(shí)間;重新調(diào)整混凝土的配合比;適當(dāng)調(diào)整樁混凝土的坍落度;底板及承臺(tái)混凝土的抗?jié)B等級(jí)提高;樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高;配置反循環(huán)設(shè)備,使用反循環(huán)清孔工藝;混凝土澆筑時(shí)采用250mm導(dǎo)管,埋深深度不低于6m,導(dǎo)管接頭處必須密封,不得進(jìn)水和漏漿;二次清孔后,混凝土澆筑前的泥漿比重宜在1.2~1.5之間;控制混凝土的超灌量,將樁基混凝土超灌量控制在樁頂標(biāo)高以上2m;由于基坑是采用二級(jí)放坡,在施工灌注樁前先施工基坑止水帷幕攪拌樁,減少基坑外圍地下水對(duì)施工的影響;單軸攪拌樁改為雙軸,坑中坑和被動(dòng)區(qū)單排攪拌樁改雙排;增加主動(dòng)區(qū)和被動(dòng)區(qū)的井點(diǎn)降水,在抽水過(guò)程中監(jiān)測(cè)水位位置,使地下承壓水得以釋放;混凝土澆筑時(shí),盡量減少混凝土澆筑過(guò)程中導(dǎo)管反插;如果樁頭滲水非常嚴(yán)重,應(yīng)在截樁、接樁、承臺(tái)施工時(shí),采用高標(biāo)號(hào)混凝土或防水混凝土進(jìn)行接樁:對(duì)本工程的工程樁全部做小應(yīng)變檢測(cè),以確保樁身質(zhì)量;對(duì)已完成的灌注樁,可采用鉆芯法和回彈法相結(jié)合的方法來(lái)驗(yàn)證;承壓樁的試樁數(shù)量由原來(lái)的4根調(diào)整為8根;抗拔樁縱向和底部鋼筋增加;未打樁按以上方案處理,已完成(包括冒水樁)做靜載處理。

        六、結(jié)束語(yǔ)

        對(duì)于類似溫州濱海地區(qū)的地質(zhì)情況,今后在施工前有條件要先進(jìn)行試樁檢測(cè),以避免在后續(xù)工期及成本上的被動(dòng)和浪費(fèi);如未進(jìn)行試樁應(yīng)綜合考慮地勘報(bào)告,先進(jìn)行施工止水帷幕攪拌樁和井點(diǎn)降水處理,在檢測(cè)工程樁應(yīng)當(dāng)充分考慮到混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。對(duì)于靜載不合適或小應(yīng)變達(dá)不到要求的,應(yīng)由設(shè)計(jì)出圖補(bǔ)樁。

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