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        復(fù)雜地質(zhì)條件下旋挖鉆孔灌注樁三段式成孔技術(shù)

        2022-10-10 07:30:58張傳海王長鎖吳天鵬何天兵
        施工技術(shù)(中英文) 2022年17期
        關(guān)鍵詞:鋼護(hù)筒清孔孔口

        張傳海,王長鎖,黃 寧,羅 曦,吳天鵬,何天兵

        (中建三局集團(tuán)有限公司西南分公司,四川 成都 610041)

        1 工程概況

        國家成都新藥安全性評價(jià)中心產(chǎn)業(yè)化示范基地項(xiàng)目位于四川省成都市雙流區(qū)成都天府國際生物城起步區(qū)1期內(nèi)。項(xiàng)目包含實(shí)驗(yàn)樓、動物房、動力樓、門衛(wèi)室、垃圾房、地下蓄水池、污水處理設(shè)施,項(xiàng)目規(guī)劃總建筑面積約52 048.8m2。僅動物房含地下室1層,其他各建筑單體為地上2~4層,主要功能為辦公、試驗(yàn)等。本工程基礎(chǔ)采用旋挖鉆孔灌注樁,共889根,為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。

        動物房、實(shí)驗(yàn)樓、動力樓采用旋挖鉆孔灌注樁,樁徑600mm,樁長22~28m(進(jìn)入持力層≥1 000mm),樁身采用C30/C35水下混凝土,樁基澆筑標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出800~1 000mm(水下混凝土),本工程樁基以中風(fēng)化泥巖作為持力層。

        2 工程地質(zhì)條件

        場地地下水主要為上層滯水和第四系孔隙潛水,其中上層滯水主要賦存于第四系人工填土和黏土層中,受大氣降水流補(bǔ)給,水量大小具有季節(jié)性。排泄方式以地面蒸發(fā)、向下滲透為主,無統(tǒng)一地下水位??紫稘撍饕x存于卵石土中,水位埋藏較深,對基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工影響較大。該層地下水略具承壓性,隨卵石土中黏粒含量增多,透水性逐漸減弱,補(bǔ)給源主要是上游地下水及大氣降水。

        3 施工難點(diǎn)分析

        樁機(jī)鉆進(jìn)過程中,鉆至約17m時(shí),縮孔現(xiàn)象極為嚴(yán)重,導(dǎo)致無法成孔。經(jīng)勘驗(yàn)現(xiàn)場鉆出的土樣,部分土為風(fēng)化較嚴(yán)重的卵石土層,部分土層黏聚力較差,在地下水作用下,具有較強(qiáng)的流動性,導(dǎo)致樁基成孔后立即出現(xiàn)縮孔、坍孔現(xiàn)象。項(xiàng)目部通過回灌C15素混凝土,進(jìn)行二次成孔及泥漿護(hù)壁成孔方案,均無法完成成孔作業(yè)。

        4 施工工藝選擇

        項(xiàng)目部組織各參建單位及地基基礎(chǔ)方面的專家討論樁基施工方案,決定采用全鋼護(hù)筒輔助成孔技術(shù)。但由于樁徑較小、樁長較長、摩阻力較大,采用全鋼護(hù)筒施工工藝存在無法拔出護(hù)筒的風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致鋼護(hù)筒報(bào)廢,增加工程成本。項(xiàng)目部通過多方咨詢及現(xiàn)場試驗(yàn),最終確定三段式施工工藝。

        具體施工方法如下:①采用φ800鉆頭進(jìn)行成孔作業(yè),成孔深度至砂卵石土層面;②采用振動錘,將φ700(內(nèi)徑)鋼護(hù)筒打穿砂卵石土層至強(qiáng)風(fēng)化泥巖層內(nèi)1 000mm;③采用φ600鉆頭重新進(jìn)行成孔作業(yè)至持力層;④安放鋼筋籠,澆筑混凝土,隨混凝土澆筑緩慢拔出鋼護(hù)筒。砂卵石土層以上成樁后直徑為800mm,砂卵石土層成樁后直徑為700mm,砂卵石土層以下成樁直徑為600mm。樁基與地質(zhì)的剖面關(guān)系如圖1所示。

        圖1 樁基與地質(zhì)剖面關(guān)系

        5 施工方法

        5.1 場地平整

        樁基施工前需平整場地,以確保機(jī)械設(shè)備工作面需求。

        5.2 測量定位放線

        根據(jù)測量控制點(diǎn),采用全站儀進(jìn)行樁基定位放樣,樁位允許偏差為50mm,樁垂直度允許偏差為0.5%。坐標(biāo)放樣時(shí)保證有2個(gè)后視點(diǎn)位,分別用于定向和檢查,從而保證起始精度,后視放樣的距離必須大于前視距離,尤其注意后視方向要對中。旋挖機(jī)就位后,復(fù)測鉆桿中心位置,復(fù)測結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求后方可進(jìn)行下一步施工,測量護(hù)筒頂標(biāo)高,用以控制混凝土灌注標(biāo)高。

        5.3 鉆孔

        樁基施工時(shí)首先采用φ800鉆頭進(jìn)行成孔作業(yè),成孔深度至流動砂卵石土層面層,且鋼護(hù)筒下沉埋設(shè)完成后,再采用φ600鉆頭成孔作業(yè)至持力層。鉆機(jī)成孔要求如下。

        1)旋挖鉆機(jī)就位后,鉆機(jī)鉆桿應(yīng)保持位置準(zhǔn)確、垂直穩(wěn)定,施工過程中需隨時(shí)檢查校正,開始時(shí)放慢鉆進(jìn)速度,尤其是孔口5~8m段,注意保持放斗平穩(wěn),該段在成孔過程中需通過旋挖鉆機(jī)控制盤監(jiān)測鉆桿垂直度,如有偏差及時(shí)糾正。

        2)鉆機(jī)成孔過程中,需根據(jù)地質(zhì)情況控制鉆進(jìn)速度,鉆出的樁芯土距樁孔口最小距離≥5m,倒出的樁芯土要及時(shí)外運(yùn)出場,保持現(xiàn)場整潔。成孔過程中,需隨時(shí)清理孔口積土,如遇縮孔、坍孔等異常情況,應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對措施。成孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度后,應(yīng)參照地質(zhì)勘察報(bào)告中樁基持力層的標(biāo)高復(fù)核實(shí)際成孔深度,并及時(shí)進(jìn)行清孔。

        3)鉆進(jìn)過程中應(yīng)對各土層進(jìn)行留樣,且留置土樣≥1組,進(jìn)入巖層后應(yīng)確保每米留置土樣≥1組。

        4)完成樁基成孔后,應(yīng)保護(hù)孔口。

        5.4 護(hù)筒埋設(shè)

        鋼護(hù)筒具有控制樁位、防止孔口坍塌、固定鋼筋籠和導(dǎo)正鉆具等作用。埋設(shè)時(shí),采用振動錘進(jìn)行加壓下沉,下沉深度為孔口穿過流動砂卵石土層,進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層約1 000mm處。鋼護(hù)筒頂部應(yīng)超出地面0.5m以上。隨混凝土澆筑緩慢拔出鋼護(hù)筒,采用振動錘配合履帶式起重機(jī)完成拔出及轉(zhuǎn)運(yùn)工作。

        本工程樁基采用鋼護(hù)筒,護(hù)筒內(nèi)直徑為700mm、壁厚12mm。鋼護(hù)筒加工制作應(yīng)滿足規(guī)范允許偏差,根據(jù)地質(zhì)和坍孔情況確定鋼護(hù)筒的實(shí)際埋設(shè)深度,約24m。先定位和導(dǎo)正鋼護(hù)筒,然后采用振動錘將鋼護(hù)筒施壓至預(yù)定深度。護(hù)筒需在施工前完成加工制作,并采用焊接接長,測放出樁位,后采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔,采用護(hù)筒導(dǎo)向架進(jìn)行安裝。護(hù)筒導(dǎo)向架由型鋼焊制而成,采用鋼管固定四角;將護(hù)筒施壓至預(yù)定位置時(shí),需嚴(yán)格控制護(hù)筒埋設(shè)的垂直度,確保護(hù)筒垂直度誤差<0.4%,護(hù)筒埋設(shè)到位后,復(fù)測護(hù)筒中心位置,以確保護(hù)筒與樁基中心偏差≤50mm。

        5.5 成孔檢查

        完成樁基成孔后,須全面測量孔底標(biāo)高、樁位中心線、樁身直徑、虛土厚度等,同時(shí)做好記錄。

        5.6 清孔

        孔底沉渣厚度是影響樁基承載力的重要因素之一,因此樁基成孔后須清孔。本工程樁基采用干作業(yè)、旋挖鉆頭清孔方式。

        1)一次清孔 鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,利用旋挖鉆在原位進(jìn)行一次清孔,將孔內(nèi)的塊狀物清理出孔外,降低孔底沉渣厚度。在測得孔底沉渣厚度滿足規(guī)范要求,并經(jīng)監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后,及時(shí)安放鋼筋籠。

        2)二次清孔 經(jīng)過安放鋼筋籠、焊接、下放導(dǎo)管等過程,可能擦碰孔壁使泥砂落入孔內(nèi),因此混凝土灌注前應(yīng)進(jìn)行二次清孔。鋼筋籠放置完成后,利用測繩再次測量樁底沉渣厚度,若沉渣厚度不符合規(guī)范要求,需將鋼筋籠吊出孔外,然后使用機(jī)械進(jìn)行二次清孔,同時(shí)再次檢測樁孔成型質(zhì)量是否滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。施工作業(yè)時(shí),現(xiàn)場所有施工機(jī)械必須停止作業(yè),完成二次清孔且孔底沉渣厚度符合要求時(shí),立即澆筑混凝土。

        5.7 鋼筋籠骨架制作及吊裝

        5.7.1鋼筋籠骨架制作

        樁基鋼筋籠骨架在現(xiàn)場加工制作,首先制作加強(qiáng)箍,其間距按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置,然后在加強(qiáng)箍上標(biāo)注主筋位置,并將主筋焊接在加強(qiáng)箍上,形成鋼筋骨架,最后,將螺旋箍筋按照設(shè)計(jì)間距焊接在已成型的鋼筋骨架上。

        鋼筋籠制作過程中,在鋼筋一周焊接4個(gè)定位筋。將φ12定位鋼筋進(jìn)行雙面焊接,焊縫長50mm,鋼筋籠制作時(shí)可根據(jù)需要增加定位筋,以保證工程質(zhì)量。

        5.7.2鋼筋籠骨架吊裝

        按設(shè)計(jì)長度制作好的鋼筋籠,經(jīng)監(jiān)理單位驗(yàn)收合格后,方可進(jìn)行起吊運(yùn)輸及安放。

        鋼筋籠加工制作完成并驗(yàn)收合格后,若距離孔口較近,可直接采用起重機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)吊裝;若距離較遠(yuǎn),可用起重機(jī)將鋼筋籠吊放到平板拖車上,然后運(yùn)輸?shù)娇卓诟浇?。鋼筋籠在起吊、轉(zhuǎn)運(yùn)及安裝時(shí)應(yīng)防止變形。鋼筋籠運(yùn)輸?shù)娇卓诟浇?,采用汽車式起重機(jī)將鋼筋籠起吊到一定高度,并將其調(diào)整到垂直方向后緩慢放下。

        起重機(jī)安放鋼筋籠入孔時(shí),鋼筋籠對準(zhǔn)孔位后要慢放、輕放,如下放過程遇到阻力應(yīng)立刻停止,查明原因后立即采取措施進(jìn)行處理。

        鋼筋籠入孔就位后,按設(shè)計(jì)要求復(fù)核鋼筋籠安放位置,并作好吊裝記錄。

        5.8 混凝土澆筑

        由于采用三段式施工方式,鋼護(hù)筒與樁孔間有100mm空隙,拔出鋼護(hù)筒后,混凝土下落較嚴(yán)重,無法保證樁身質(zhì)量,項(xiàng)目部針對混凝土澆筑制定以下措施。

        1)第1步 混凝土首次澆筑至鋼護(hù)筒頂標(biāo)高,并清除表面沉渣、浮漿。

        2)第2步 首次提拔鋼護(hù)筒約10m高;護(hù)筒需緩慢提拔,嚴(yán)禁超拔,以免混凝土下坐后脫離護(hù)筒范圍,護(hù)壁不穩(wěn)定,出現(xiàn)坍孔、縮孔問題,影響樁身質(zhì)量。

        3)第3步 第2次澆筑混凝土至鋼護(hù)筒頂標(biāo)高下約1m處;經(jīng)計(jì)算,樁混凝土充盈系數(shù)約1.3,需超灌約9m高鋼護(hù)筒的混凝土量,才能保證拔出鋼護(hù)筒、混凝土下坐后頂標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        4)第4步 完全拔出鋼護(hù)筒。

        混凝土澆筑注意事項(xiàng)如下。

        1)混凝土澆筑速度控制在0.6~1.0m3/min。

        2)導(dǎo)管下口距孔底約500mm,混凝土澆筑時(shí),要保證有足夠的混凝土初灌量。

        3)導(dǎo)管埋入混凝土深度控制在2~6m內(nèi),嚴(yán)禁將導(dǎo)管提拔出混凝土灌注頂面,并嚴(yán)格控制提拔速度,混凝土澆筑過程中安排專人及時(shí)做好澆筑記錄并填寫記錄表,主要填寫內(nèi)容為樁位編號、實(shí)測孔徑、實(shí)測孔深、樁底巖土性、垂直度偏差、沉渣厚度、灌注量、樁位偏差等。

        4)混凝土必須連續(xù)澆筑,后一批混凝土灌注時(shí)間不得長于首批混凝土初凝時(shí)間,同時(shí)盡可能縮短導(dǎo)管拆除間隔時(shí)間?;炷翝仓^程中,每間隔25min,利用測深錘測量樁基孔內(nèi)混凝土頂面標(biāo)高,并計(jì)算導(dǎo)管埋深情況和混凝土上升高度,以便于及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋置深度。

        5)控制最后一次灌注量,使灌注高度超出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高300~500mm,水下混凝土灌注高度超出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高800~1 000mm,以確保剔鑿浮漿后,樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

        5.9 基樁檢測

        根據(jù)設(shè)計(jì)文件及DBJ51/T 014—2013《四川省建筑地基基礎(chǔ)檢測技術(shù)規(guī)程》,采用低應(yīng)變法測定全數(shù)工程樁樁身完整性及缺陷程度,Ⅰ類樁共812根,占比91.34%;Ⅱ類樁共77根,占比8.66%。共抽檢13根工程樁檢測單樁豎向承載力,檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

        6 結(jié)語

        在國家成都新藥安全性評價(jià)中心產(chǎn)業(yè)化示范基地項(xiàng)目中,通過研究已有旋挖鉆孔灌注樁施工方法,提出三段式成孔旋挖鉆孔灌注樁施工方法,規(guī)避了復(fù)雜地質(zhì)條件下縮孔、坍孔帶來的施工困難,并保證樁基施工安全,提高施工效率和綜合效益,得到業(yè)主及各參建單位的一致認(rèn)可,同時(shí)滿足節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境等要求,創(chuàng)造了良好的社會效益。

        1)利用鋼護(hù)筒成孔,可避免坍孔、縮孔,保證施工質(zhì)量。

        2)采用三段式成孔工藝,混凝土用量雖稍許增加,但能大大降低鋼護(hù)筒的損耗率,總體施工成本得到有效控制,同時(shí)保證施工工期。

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