□文/王子杰 蔡志杰 方 凱
鉆孔灌注樁是通過現(xiàn)場機械鉆孔等手段在地基中形成圓孔并在內(nèi)側(cè)放置鋼筋籠,用混凝土澆筑而形成的樁體。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,灌注樁在我國廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑。天津濱海新區(qū)某建筑采用鉆孔灌注樁,持力層在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土等不利土層并且水位較高,因此提高灌注樁的一次成孔率,從而保證灌注樁的成樁質(zhì)量顯得至關(guān)重要。
濱海新區(qū)腫瘤醫(yī)院項目位于天津市濱海新區(qū)黃港地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)施建設(shè)用地范圍,其醫(yī)療綜合樓、附屬用房設(shè)計為鉆孔灌注樁,總樁數(shù)2 298 根,樁徑600 mm,樁長為27、40 m。
與以往的大多數(shù)項目相比,本工程具有地下水位高、持力層處于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土等不利土層,工期緊、樁數(shù)量大、樁位密集、質(zhì)量要求高的特點。
提高灌注樁的一次成孔率,確保灌注樁的成樁質(zhì)量進行試成樁。
3.1.1 土層分段
為了更好地分析每種土層對工程樁成樁質(zhì)量的影響。根據(jù)現(xiàn)場土層分布情況,將土層分成5個區(qū)段,逐層進行研究。見圖1。
圖1 土質(zhì)分段
1)第一區(qū)段主要為素土層、粉質(zhì)黏土、粉土,土層分段厚度4.5 m。
2)第二區(qū)段為淤泥質(zhì)黏土,土層分段厚度6.3 m。
3)第三區(qū)段為粉土、粉質(zhì)黏土,土層分段厚度13.8 m。
4)第四區(qū)段為黏土、粉質(zhì)黏土,土層分段厚度11.9 m。
5)第五區(qū)段為粉砂,樁端進入土層厚度為7.31 m。
3.1.2 發(fā)現(xiàn)問題
1)地表深度5~12 m存在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及淤泥質(zhì)土等不利土層。鉆孔灌注樁樁身穿越淤泥質(zhì)軟土?xí)r,有可能出現(xiàn)孔壁坍塌及縮徑現(xiàn)象。
2)地表深度17.5~25.3 m 存在粉土。鉆孔灌注樁樁身穿越厚層粉土、粉砂時,因鉆進速度慢,鉆孔施工時間長,易產(chǎn)生塌孔等不良現(xiàn)象。
3)部分長樁端部位于最不利土層——砂層,鉆孔過程中易塌孔,造成沉渣過厚。故正式施工前為了確保工程樁成孔質(zhì)量進行試鉆孔,以便采集相關(guān)數(shù)據(jù)[1]。
在不影響工程樁施工的前提下,選擇樁徑600 mm、樁長40 m的工程樁進行試成孔。
3.2.1 準備
泥漿主要采用原土造漿,控制含砂率<8%,稠度為20 s。
3.2.2 流程
1)分段試成孔。樁機鉆頭直徑580 mm,將初始注入泥漿密度調(diào)配至1.30 kg/m3并在樁機鉆進過程中始終保持該比例。在每個分段土層鉆孔完成后將鉆頭提出,進行成孔質(zhì)量檢測,收集樁徑、進尺速度和泥漿各項指標(biāo)。
2)一次性試成孔。在分段試成孔試驗完成后,將得到的數(shù)據(jù)匯總分析,對存在的問題制定針對性措施,再進行一次性試成孔。成孔后對樁孔質(zhì)量進行檢測,完成后將樁孔靜置2 h 重新進行成孔質(zhì)量檢測,對得出的數(shù)據(jù)進行分析是否滿足設(shè)計及施工要求,若不滿足則需重新調(diào)整成孔方案,再次進行成孔試驗。
3.2.3 試成孔數(shù)據(jù)分析
1)首次試成孔。雖未發(fā)現(xiàn)塌孔,但存在樁孔縮徑現(xiàn)象。針對縮徑問題,采取以下措施:在第一分段土層每鉆進25~35 cm,就提鉆進行一次復(fù)鉆,在進入第二、三、四、五分段含砂較高的土層時,每鉆進20 cm左右,就進行一次復(fù)鉆,起到一個擴孔的作用。采取垂直吊打,避免采用鉆頭自重進行下鉆,可有效保護孔壁,確保樁身垂直度。同時對泥漿比也進行重點控制。
2)第二次試成孔。根據(jù)首次試成孔試驗結(jié)果調(diào)整成孔方案,在成孔過程中始終保持1.3 kg/m3的泥漿密度并采用垂直吊打、隨打隨復(fù)鉆的方式進行施工??紤]一次清孔、提鉆、鉆機移位及樁機就位等步驟,一個樁孔成孔時間在3.5 h左右。為確保成孔質(zhì)量,需控制每臺樁機每天施工工作量6~7 根樁,進尺速度在0.25~0.41 m/min,可保證成孔后靜置2 h 的孔徑符合設(shè)計要求。
為確保工期及樁機施工的有序進行,安排10 臺70 型潛水鉆機。每臺樁機先進行各自區(qū)段內(nèi)的支護樁施工,主要是讓樁機操作工熟悉現(xiàn)場施工作業(yè)指導(dǎo)書的要求及報驗程序;待樁機操作符合作業(yè)指導(dǎo)書要求后再進行工程樁試樁的施工;試樁完成后,進行其施工區(qū)段內(nèi)支護樁周邊的工程樁施工,中部支護樁及工程樁同時進行,以保證外圈帽梁及中部支護系統(tǒng)能按時施工;待以上工作全部完成后進行其余工程樁施工。
根據(jù)樣板引路原則,施工前先進行樣板制作。
首先計算出各工程樁位的坐標(biāo)點;通過測繪院提供的三個控制點進行各樁位定位,樁位點插入短鋼筋棍定點并在點位上作標(biāo)識。
每個點位在樁機就位前,采用全站儀復(fù)核,使用不同的控制點進行,避免一個點出現(xiàn)誤差并重復(fù)使用。
樁機定位驗收合格后,在鉆頭上安裝5 cm 寬的擴孔器,保證擴孔直徑700 mm,對準樁位后進行鉆孔,擴孔完成后進行護筒的埋設(shè),一般護筒埋深400 mm,外露200 mm。護筒中心與樁位中心偏差≯50 mm,護筒保持垂直,周圍用黏土回填夯實。擴孔完成后將擴孔器摘除,進行成孔施工。
在現(xiàn)場內(nèi)均布4 個標(biāo)高控制點,通過樁頂標(biāo)高及現(xiàn)場地坪標(biāo)高計算出吊筋長度,將鋼筋籠安放在護筒上,考慮護筒沉降及吊筋的伸長,所以將吊筋長度減少100 mm(規(guī)范允許樁頂標(biāo)高偏差為+50 mm)。
5.5.1 樁機垂直度檢測
鉆機就位時鉆頭定位偏差≤10 mm 并用磁力鉛墜檢測鉆機鉆桿的垂直度,通過調(diào)節(jié)樁架來調(diào)節(jié)鉆桿垂直度,確保下鉆時鉆桿與水平面垂直。底座水平,鉆桿垂直,鉆進時隨機用水平尺檢測鉆桿的垂直度,保證垂直度偏差≯1%,遇到地表土層松軟的情況,在鉆機底座下鋪墊鐵板。
5.5.2 成孔
鉆進作業(yè)時,采用垂直吊打,保證隨打隨復(fù)鉆,通過鉆頭的反復(fù)鉆打,保證孔徑。通過試成孔所得數(shù)據(jù),鉆進速度控制在0.25~0.41 m/min 內(nèi)并保證鉆機鉆進過程中注入泥漿密度在1.3 kg/m3左右。
5.5.3 清孔
一次清孔前將泥漿密度由1.3 kg/m3調(diào)至1.25 kg/m3進行換漿清孔,清孔時間約20 min,過程中泥漿池根據(jù)經(jīng)驗適當(dāng)加清水,直至換漿至密度為1.25 kg/m3停止。
成孔后檢測孔徑、孔深,如果未達到深度,進行復(fù)鉆[2]。使用平板測繩和普通測繩相結(jié)合檢測沉渣厚度,保證沉渣厚度≤100 mm。
1)鋼筋籠吊放時采用雙吊筋進行起吊,對準孔位,吊直扶穩(wěn),慢慢下沉,避免碰撞孔壁,若受阻不得強行下入。鋼筋籠全部入孔后,用吊筋吊正固定并設(shè)置壓籠管控制鋼筋籠上浮[3]。
2)豎向主筋采取搭接焊,單面焊縫長10d(d 為鋼筋直徑);主筋焊接后煨彎,確保主筋同心。
下放完鋼筋籠及導(dǎo)管后進行二次清孔,將泥漿池泥漿密度逐步下調(diào),使孔內(nèi)泥漿密度達到1.2 kg/m3以下并檢測孔底沉渣厚度≯100 mm。
1)每根樁在灌注混凝土前檢驗混凝土坍落度及保水性,確保坍落度(180±20)mm,保水性指標(biāo)為無外露石子。
2)混凝土初灌量必須保證初灌后導(dǎo)管埋入混凝土以下深度不少于0.8 m。實際初灌量≮1.0 m3?;炷脸豕嗲霸趯?dǎo)管中放入球膽。
3)灌注混凝土過程中導(dǎo)管應(yīng)始終埋于混凝土中,一般埋深2~6 m 為宜,灌注時竄動導(dǎo)管,幅度控制在0.5~1.0 m。拆管前計算(或?qū)崪y)混凝土上升高度,每次拆卸導(dǎo)管總長度≯6 m,保證拆管后導(dǎo)管在混凝土中的埋深≮1.5 m。導(dǎo)管長度一般為3、1.5 m,使用1.5 m 的導(dǎo)管是為了滿足導(dǎo)管埋深及灌注混凝土操作高度的要求。
4)混凝土必須連續(xù)灌注,中途不得無故停止,單樁澆筑時間不宜超過3 h。
5)混凝土灌注接近樁頂時,用比吊筋長的鋼筋探測混凝土液面高度,確保最低混凝土面高于有效樁頂0.5 m;同時增加導(dǎo)管攢動頻率,確保樁頂混凝土密實度并在澆筑完成后、拆除導(dǎo)管,用長鋼筋對樁頂標(biāo)高進行最終檢測,確保澆筑標(biāo)高高于樁頂標(biāo)高≤500 mm。
6)每根工程樁留置一組≤50 m3的試塊。
樁基施工時,進行跳打作業(yè),間隔3.5d(d 為樁徑),有效避免對上鄰近工程樁的擾動,保證其質(zhì)量。
混凝土灌注完成后立即割除吊筋,防止樁機或挖掘機意外刮蹭,對剛澆筑完成的混凝土灌注樁造成影響。
通過試成孔等技術(shù)質(zhì)量措施的實施,施工過程中進行成孔質(zhì)量檢測581根,占總樁數(shù)的26%,經(jīng)抽樣檢測孔徑、孔深、成渣厚度和垂直度偏差均滿足設(shè)計及規(guī)范要求。低應(yīng)變檢測1 476 根,Ⅰ類樁1 454 根,占檢測樁數(shù)的98.5%,Ⅱ類樁22根,占檢測樁數(shù)的1.5%,達到了提高鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的目的?!酢?/p>