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        復雜地質條件下深層攪拌樁土體改良輔助樁基成孔技術

        2021-09-26 09:22:46華金亮魏光付
        城市建筑空間 2021年8期
        關鍵詞:層頂工程樁深層

        黃 磊,華金亮,魏光付

        (中建一局集團第二建筑有限公司,北京 102600)

        1 工程概況

        棲霞區(qū)合班村257號(三毛廠)地塊中學項目位于南京市棲霞區(qū)北苑西路與熙湲路交叉口,項目規(guī)劃用地約4.50萬m2,地下1層,地上5層,框架結構,建筑高度約22m,總建筑面積約5.48萬m2,項目建成后可容納1 800名學生和133名教職工。

        工程樁為直徑700mm的端承樁,樁長20~30m,工程樁總計352根,其中部分樁基位于坳溝范圍(見圖1),共計103根,坳溝范圍內距地表13~20m存在較厚的可~軟塑淤泥質土層,樁長22.15~35.00m,入持力層深度為⑤2a層8.5m或⑤2層1.05m。⑤2a中風化閃長巖為灰黃色~棕灰色,以軟巖~較軟巖為主,夾較硬巖,碎裂狀結構,裂隙面充填有風化巖屑,巖體極破碎~破碎,巖體基本質量等級分類為Ⅴ級。層頂埋深8.0~31.1m,層厚0.9~9.1m。⑤2中風化閃長巖為棕灰~青灰色,以較軟巖~較硬巖主,夾軟巖,裂隙塊狀結構、裂隙面充填有風化巖屑,巖體較完整,局部較破碎,巖體基本質量等級主要為Ⅲ~Ⅳ級。層頂埋深9.9~35.8m,層厚0.8~8.3m。

        圖1 坳溝樁基范圍

        2 水文地質條件

        2.1 水文條件

        南京市地下水位一般在7—8月份處于最高,一般在旱季12月份至翌年3月份出現最低水位。野外勘探時間為2018年4—5月,期間在鉆孔中量測的地下水初見水位埋深在地面以下1.00~4.10m,高程為20.740~23.480m(吳淞高程系),穩(wěn)定水位埋深在地面以下 1.20~4.30m,高程為20.540~23.280m,水位變化與地形起伏基本一致。

        潛水補給來源主要為生活用水和大氣降水,以側向徑流和蒸發(fā)為主要排泄方式,水位受季節(jié)性變化影響,年變化幅度在0.5~1.0m。

        2.2 地質條件

        1)①2a淤泥、淤泥質填土 灰黑色,流塑,含少量腐殖物,有腐臭味,為填塘底部填積物,層頂埋深6.1m,層厚2.0m。

        2)②1粉質黏土 灰黃~黃灰色,可塑,切面稍有光澤,韌性、干強度中等,層頂埋深2.8~8.9m,層厚0.6~6.3m。

        3)②2粉質黏土 黃灰~灰色,可~軟塑,部分地段含較多粉粒,略顯低塑性,韌性、干強度中等偏低,層頂埋深6.2~13.7m,層厚0.5~5.5m。

        4)土層室內巖土試驗主要指標如表1所示。

        表1 土層室內巖土試驗主要指標

        3 工藝選擇

        泥漿護壁成孔工藝存在淤泥質土“護不住”,不能解決塌孔問題,同時入巖深度較深,長螺旋鉆孔工效太低,難以入巖。全護筒施工工藝由于持力層巖面和淤泥質土層底埋深不均,護筒長度難以確定,每根樁定制鋼護筒成本較高且工效低,同時長度超過12m的長護筒,極易出現爛樁頭、樁身完整性不足、斷樁、充盈系數過大等質量問題,因此全護筒施工工藝同樣被否決。綜合對比成孔施工工藝后,考慮采用三軸深層攪拌樁進行土體改良。

        4 施工方案

        坳溝范圍工程樁主要施工難點在于深層孔段坍塌,主要是因為土層中所含的可~軟塑土層,且埋深處于13~20m,針對該復雜地質條件,采用850mm三軸深層攪拌樁將工程樁周圍土體的土層部分固化為水泥土,可有效遏制可~軟塑土層對鉆進過程中造成的影響。

        1)固化深度須確保完全穿過軟弱土層 因本工程并非每根樁都布置勘探孔,三軸深層攪拌樁施工又無法獲取土、巖樣。為確保三軸深層攪拌樁對土體的有效加固,可利用三軸深層攪拌樁鉆進過程中遇③粉質黏土層時鉆進吃力,電流瞬間飆升,甚至無法繼續(xù)鉆進的特性確定當前加固深度已經到達黃土,加固范圍應已足夠,以此判斷加固長度,現場分別計量各攪拌樁樁長值,由施工、地質勘察、監(jiān)理、建設、審計等參建各方共同確認。

        以水泥輔以三乙醇胺等早強劑作為固化材料,使工程樁周邊土體充分攪拌后得到固化,三軸深層攪拌樁設計如圖2所示。

        圖2 三軸深層攪拌樁設計

        3)實際實施的過程中,應充分重視水泥土的齡期需求,工程樁的施工不得過早介入,待水泥土具備一定強度后,即攪拌樁施工需達到15d后方可進行旋挖作業(yè)。

        5 三軸水泥攪拌樁施工工藝

        5.1 施工準備

        1)結合土層地質情況,試樁確定水泥摻量。

        2)編制施工方案并報監(jiān)理和業(yè)主審批,審批完成后方可實施。

        3)水泥等原材料按要求(散裝水泥每500t,袋裝水泥每200t)進行抽樣送檢,原材復試合格后方可投入使用。

        4)三軸攪拌樁機等機械按地方要求進行檢測、備案。

        5.2 樁機就位

        由現場施工管理人員、測量人員和樁機班長統一指揮樁機就位,樁機下鋪設路基板及鋼板,移動前看清四周各位置的情況,發(fā)現有障礙物應及時清除,移動結束后檢查定位情況,樁位偏差≤50mm。樁機就位后應平穩(wěn)、平正,通過經緯儀或線錘進行觀測復核,確保鉆機的垂直度精度不低于1/100。

        5.3 制備水泥漿液與漿液注入

        開鉆前對拌漿工作人員做好交底工作,在施工現場配備計算機計量的自動攪拌系統和散裝水泥罐,以確保漿液質量的穩(wěn)定,配制過程中總包管理人員、監(jiān)理和審計人員全程監(jiān)督。水泥摻量不小于25%,水泥漿液的水灰比為1.5~2.0,即攪拌土體中水泥摻入量至少為360kg/m3(被攪拌土體密度以1 800kg/m3計)。

        水泥漿配制好后,停滯時間不得超過2h,故超過2h的拌制漿液應作廢漿處理,嚴禁使用。為確保攪拌樁間充分咬合,搭接施工的相鄰兩幅攪拌樁施工間隔不得超過12h。注漿時,通過2臺注漿泵的2條管路同Y形接頭,在H口進行混合,注漿壓力為1.5~2.5MPa,注漿泵注漿流量為80~120L/min。

        5.4 鉆進攪拌提升

        根據現場土質條件,三軸水泥攪拌樁采用兩噴兩攪的施工工藝,水泥和原狀土須均勻攪拌,在下沉和提升過程中,均需注漿攪拌,噴漿攪拌時嚴格控制下沉和提升速度,下沉速度一般為0.8m/min,提升速度為1.2m/min,為確保樁底質量,在樁底部分宜重復攪拌注漿。

        三軸攪拌機在下鉆時,注漿的水泥用量占總數的70%~80%,而提升時為20%~30%。按照規(guī)范標準均勻、連續(xù)注入拌制好的水泥漿液,鉆桿提升完畢時,設計水泥漿液全部注完。

        5.5 樁機移位

        施工完1根樁后,樁機移位至下1根樁位,重復以上步驟,進行下幅攪拌樁施工。

        5.6 特殊情況處理措施

        1)施工過程中,如遇到停電或特殊情況造成停機導致成樁工藝中斷時,均應將攪拌機下降至停漿點以下0.5m處,待恢復供漿時再噴漿鉆攪,以防止出現不連續(xù)樁體。如因故停機時間較長,宜先拆卸輸漿管路并清洗,以防止?jié){液硬結堵管。

        2)根據本工程地質情況,在碰到地下障礙物時,宜與建設單位、設計單位、監(jiān)理協商,確定解決辦法。

        3)發(fā)現管道堵塞應立即停泵處理。待處理結束后,立即把攪拌鉆具上提和下沉1.0m后方能繼續(xù)注漿,等10~20s恢復向上提升攪拌,以防斷樁發(fā)生。

        6 結語

        項目結合三軸攪拌樁土體改良達到護壁條件,整個施工過程較為順利,樁基靜載荷試驗和完整性檢測全部合格。

        針對淤泥質層較厚且層頂埋深超過12m的地質條件,且入巖深度較深時,采用三軸深層攪拌樁土體加固,雖然造價偏高,但可有效解決塌孔、樁身完整性不足、斷樁、混凝土充盈系數大等問題,在工期和質量方面均有所保障,同時確保整個基礎結構的安全性。

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