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        沖孔灌注樁施工技術(shù)在高層建筑工程中的應(yīng)用

        2021-07-03 07:41:08
        散裝水泥 2021年3期
        關(guān)鍵詞:渣土沖孔護壁

        盧 藝

        (福建建工集團有限責任公司,福建 福州 350001)

        沖孔灌注樁施工中,采用沖擊鉆機提升帶鉆刃的沖錘,利用沖錘自由落下的沖擊力對巖層進行削切,然后排出碎渣泥漿護壁成孔。沖擊鉆機包括鉆桿式和鋼絲繩式兩種。鉆桿式?jīng)_擊鉆機的鉆孔直徑小、施工效率低,不如鋼絲繩式應(yīng)用廣泛;鋼絲繩式?jīng)_擊鉆機鉆孔直徑較大,便于調(diào)整鉆頭尺寸以滿足樁徑設(shè)計要求,沖錘重量為3000~10 000kg,施工時要根據(jù)樁徑選擇合適的錘重。根據(jù)實際工程的設(shè)計要求,本施工技術(shù)可靈活調(diào)整樁長和直徑;樁端可進入持力層或嵌入巖層,在建筑工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛;單樁承載力大,成樁效果好。

        1 工程概況

        該工程為國資大廈EPC建設(shè)項目,位于福建省福州市臺江區(qū)江濱大道北側(cè)、鰲峰路以南、海峽金融商務(wù)區(qū)E地塊,主樓83.3m、裙房23.9m,主樓20層、裙房5層、地下2層。建筑占地面積3 996.68m2,地上建筑總面積51 747.46m2、地下建筑總面積20 361.72m2。主樓室內(nèi)±0.00相當于絕對標高(羅零)8.700m,裙房首層標高相當于絕對標高(羅零)8.700m。主樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu),裙房為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。該工程基礎(chǔ)類型為沖孔灌注樁,設(shè)計等級為甲級。主樓部分采用沖孔灌注樁,基礎(chǔ)持力層為碎卵石層。

        2 施工主要難點分析

        沖孔灌注樁施工過程中需要泥漿護壁成孔,但其成孔工藝較復雜,操作要求嚴格,成孔過程中易出現(xiàn)縮孔、彎孔、塌孔、埋鉆、卡鉆等質(zhì)量問題,且技術(shù)間隔時間長,不能立即承受荷載,在冬季施工難度較大。因工程占地面積大,不良地質(zhì)易造成斜孔,影響施工質(zhì)量和施工進度。沖孔灌注樁施工的主要難點是成孔過程中易發(fā)生塌孔,為保證成孔質(zhì)量,工程采取泥漿護壁成孔、鋼筋籠外設(shè)鋼護筒等措施。

        成孔時塌孔的原因比較復雜,應(yīng)根據(jù)實際原因進行具體分析和處理。一般可采取深埋護筒、在泥漿中加干鋸末提高泥漿比重、降低成孔速度等措施,工程護壁泥漿比重宜控制在1.25~1.45之間,改善孔壁結(jié)構(gòu),施工速度控制在0.3~0.5m/s之間。如情況嚴重,可回填重新成孔。成孔過程中若出現(xiàn)彎孔、縮孔情況,可提升鉆頭、反復掃孔,直至成孔達到設(shè)計要求。彎孔情況嚴重時,應(yīng)回填壓實后再進行糾偏。一次進尺過多或砂層泥漿沉淀過快,易埋鉆;鉆頭底蓋合攏不好,易卡鉆。埋鉆或卡鉆后,鉆頭上泥漿沉淀過多,造成側(cè)阻力。在處理時,首先要消除阻力,避免強行處理扭斷鉆桿、造成設(shè)備動力頭受損等更嚴重的問題;要保證孔內(nèi)有足夠的泥漿和孔內(nèi)壓力,穩(wěn)定孔壁。

        3 樁基施工設(shè)計

        該工程樁基設(shè)計等級為甲級,地基土的液化等級為輕微液化土層。根據(jù)巖土工程勘察報告和基礎(chǔ)施工圖,主樓部分采用沖孔灌注樁施工,基礎(chǔ)持力層為碎卵石層。管樁施工中主要控制終樁壓力,合理調(diào)整樁長,同時,抗壓兼拔樁樁長≥20m。灌注樁樁身混凝土強度等級為C40,按水下混凝土配料,粗骨料粒徑:卵石<50mm、碎石<40mm,坍落度180~220mm,水泥用量≥360kg/m3。該工程主樓1 000沖鉆孔灌注樁56根,單樁豎向抗壓承載力特征值為7 500kN;1 200沖鉆孔灌注樁70根,單樁豎向抗壓承載力特征值為10 000kN, 合計總樁數(shù)126根,有效樁長為39~42m,樁端全截面進入持力層≥4.5m。

        4 施工流程

        4.1 施工準備

        在施工現(xiàn)場合理布設(shè)工程基礎(chǔ)、主體施工軸線控制網(wǎng),控制網(wǎng)采用2+2D全站儀測設(shè),各控制線間距允許誤差≤3mm,并保證控制線與工程的橫、豎軸線平行,方便施工測設(shè)??刂泣c應(yīng)沿施工現(xiàn)場循環(huán)道邊緣布置,結(jié)合現(xiàn)場地形特征、施工條件等因素,適當加密控制點位置和密度,以滿足施工要求。加密控制點主要集中在建筑物周圍和縱橫兩個相互垂直的方向上,選在視野較寬、安全牢固的位置,埋設(shè)永久混凝土預制樁,澆筑混凝土加固,在鋼筋頭上作“十”字標識(見圖1),用蓋板保護,并用統(tǒng)一編號做好標記,必要時可設(shè)置防護欄桿。然后根據(jù)勘測部門的坐標樁和總平面圖進行施測,樁位定位放線,復測合格后,向規(guī)劃勘測部門申請驗線。使用RTS112SR5L全站型電子速測儀采用極坐標法測量,以提高工程定位放線的精度。

        圖1 控制點(單位:mm)

        4.2 鉆機就位

        復核樁位、標高無誤,沖擊鉆機就位。沖擊鉆機定位要準確,以保證設(shè)備水平、垂直和穩(wěn)固,導桿、回旋盤和護筒中心線的位置在同一直線上。為了確保鉆機穩(wěn)定,應(yīng)在機座下墊枕木,避免成孔過程中樁機移位或發(fā)生不均勻沉降。鉆機就位的軸線、垂直方向允許偏差均≤100mm,垂直度偏差≤1%。在正式施工前,要嚴格核對樁位,發(fā)現(xiàn)錯誤及時調(diào)整。

        4.3 埋置護筒

        埋置護筒是為了固定樁位、引導施工方向、防止地下水進入孔內(nèi)、保護孔壁避免塌孔、提高成孔穩(wěn)定性。該工程采用4mm厚壁鋼制護筒,護筒直徑大于樁基孔徑100mm,上部設(shè)有兩個溢漿孔,每節(jié)護筒長2.5m。在護筒外側(cè)焊接兩道加勁肋,以保證護筒剛度,避免使用時變形。護筒中心與樁位中心的偏差≤30mm,用吊車吊起護筒就位,護筒垂直壓入土體,護筒位于土層上方1m處,避免雜物進入孔內(nèi)。護筒埋設(shè)完畢后,樁位中心與護筒中心重合,護筒外部用粘土夯實,為解決孔壁塌方、掉皮等問題,可加高加深、筑島埋設(shè)護筒。

        4.4 泥漿護壁成孔

        施工現(xiàn)場設(shè)置大小為鉆孔容積2倍的泥漿池,保證泥漿池有較好的防滲效果;設(shè)置渣土清理區(qū)。用水力攪拌器進行攪拌,控制泥漿的相對密度在1.05~1.15g/cm3之間、粘度在20~25s之間、含砂率≤5%、泥皮厚度≤2mm、PH值>7。泥漿護壁采用重力沉降除渣法,利用泥漿與渣土的相對密度差,促使鉆孔內(nèi)的渣土沉淀并順利排出?;厥漳酀{用于護壁成孔,泥漿經(jīng)沉淀凈化后,加入適量的火堿、纖維素,可提高泥漿的性能,實現(xiàn)循環(huán)利用。

        成孔過程采用泥漿護壁,利用泥漿泵管連接鉆頭上部,通過泥漿管將泥漿壓至鉆孔底部,同時對孔底進行沖刷和鉆進,向孔外排出渣土,如此循環(huán)。成孔時應(yīng)根據(jù)沖擊高度、泥漿指標等技術(shù)參數(shù)調(diào)整施工速度,避免出現(xiàn)斜孔、縮頸、塌孔等現(xiàn)象。用孔內(nèi)護壁泥漿的壓力平衡孔壁壓力和水壓力,起到護壁的作用,成孔時要密切注意泥漿的密度,做好成孔記錄,施工進入持力層的深度要達到設(shè)計深度。泥漿渣土處理時,成孔內(nèi)的泥漿和渣土應(yīng)及時排出,渣土由渣土車外運至棄置點。

        4.5 制作、安裝鋼筋籠

        4.5.1 分段制作鋼筋籠

        依據(jù)鋼筋籠強度、鋼筋長度和起重設(shè)備高度等因素,合理確定鋼筋籠分段長度。制作鋼筋籠前,應(yīng)校直鋼筋,清除鋼筋表面污垢和銹蝕,嚴禁在施工中使用改制鋼材,沖孔灌注樁的鋼筋籠應(yīng)通長布置。主筋鋼筋低于Ф22m時機械連接,主筋鋼筋高于Ф22mm時焊接。主筋為三級鋼,機械連接鋼筋應(yīng)按36d計算。接頭設(shè)置在構(gòu)件受拉鋼筋應(yīng)力較小的位置,工程接頭設(shè)在樁頂與樁頂下6m處、樁底與樁底上5m處。采用E50型焊條焊接接頭,單面焊焊縫長度≤10d、雙面焊焊縫長度>5d;焊縫寬度>0.8d,厚度≤0.5d,兩主筋端面之間的間隙為3mm。在同一截面內(nèi),接頭數(shù)量為主筋總數(shù)的50%,接頭應(yīng)上下錯開,錯開距離>30倍的主筋直徑。鋼筋籠的箍筋與主筋連接采用點焊連接固定,為保證鋼筋籠在安裝過程中不變形,采取保護層墊塊的措施保護鋼筋籠,墊塊間距4.5m,每組數(shù)量≥3塊,所有墊塊均勻布置在同一截面主筋上。鋼筋籠的安裝方向應(yīng)符合設(shè)計要求,制作偏差應(yīng)符合設(shè)計和規(guī)范要求(見表1)。

        表1 鋼筋籠制作允許偏差

        4.5.2 安裝鋼筋籠

        鋼筋籠吊裝方式為三點起吊,入孔時應(yīng)保證鋼筋籠軸線重合,同時保持鋼筋籠垂直,孔位對準后綏慢下放,以防止碰撞孔壁,如果下放過程遇阻應(yīng)停止操作,及時查明原因,不可強行下放或晃動鋼筋籠。在鋼筋籠頂端焊吊掛筋,吊掛筋設(shè)置于護筒頂?shù)恼砟旧希苊庵苯釉O(shè)在護筒上。

        4.6 澆筑混凝土

        混凝土澆筑是沖孔灌注樁施工中一道關(guān)鍵工序,混凝土澆筑質(zhì)量直接影響灌注樁質(zhì)量。成孔檢查合格后應(yīng)盡快澆筑混凝土,間隔時間<24h。澆筑前要檢查各種機械設(shè)備,攪拌均勻,控制坍落度在170~200mm之間。澆筑混凝土導管Ф200mm,每節(jié)導管長4m, 用吊車將導管依次放入,導管與樁底的距離為0.4m(見圖2)。在混凝土澆筑過程中,要密切關(guān)注導管的埋置深度,導管埋入混凝土的深度一般在1~7m之間,埋入過深容易引起鋼筋籠上浮、堵管、埋管等問題,影響工程施工質(zhì)量。起拔時要避免提升過猛或埋入過深引起斷樁,應(yīng)均勻拔管,保持導管始終處于合理的埋深。施工中混凝土強度配比比設(shè)計強度提高10MPa,混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)不間斷地進行,每根樁灌注時間應(yīng)根據(jù)混凝土的初凝時間確定,若中斷施工,時間間隔<30min。混凝土超灌高度為0.5m,超高部分可鑿除。

        圖2 混凝土澆筑示意圖

        5 結(jié)語

        國資大廈EPC建設(shè)項目中采用沖孔灌注樁施工技術(shù),工程施工質(zhì)量穩(wěn)定,成樁效果良好。該施工技術(shù)適用各種復雜地質(zhì),有效解決了成孔過程中的施工難題,著重控制了沖孔灌注樁泥漿護壁及混凝土澆筑的關(guān)鍵環(huán)節(jié),保證了施工質(zhì)量穩(wěn)定提高。

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