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浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓鉆孔灌注樁施工技術
鉆孔灌注樁具有施工方便,設備簡單,施工噪音低,無振動,無擠壓,對相鄰建筑物影響小等優(yōu)點,且能適應各種地質(zhì)條件,因而在土木建筑,水利水地以及港口,交通等各種工程中被廣泛利用,但因鉆孔灌注樁往往需要穿越多層地層及復雜地層,成孔時間較長,且都需要采用泥漿護壁成孔,又是地下工程,對樁基的垂直度,對鋼筋籠的制安,沉渣沉淀,灌注砼高度的測定,都有較高需求,施工難度相對較大,本文結合浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓樁基工程實例,介紹鉆孔灌注樁的施工技術。
1.工程概況:
浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓是集購物,娛樂,辦公于一體的綜合建筑,工程位于杭州市鳳起路以北,外運大樓及皇親苑社區(qū)以西,西北為市府綜合樓,總用地面積為11820m2,總建筑面積47000m2,地上主樓高18層,高度69m,裙房為3層和4層,地下3層,開挖地下室最深為14.5m.
本工程基礎采用鉆孔灌注樁,樁徑分別為Φ600,Φ700,Φ800mm,孔深44—47m,單樁豎向承載力特征值分別為2500KN,3200KN,3800KN,持力層為⑩—C中等風化角礫安山玢巖進入5N(原設計持力層為⑩—C中等風化泥灰質(zhì)粉砂巖)?;又ёo采用Φ1000mm鉆孔灌注樁作擋土,外側Φ600mm雙排水泥攪拌樁作為水中位幕及三道水平支持的支護體系。
2.工程地質(zhì)條件:
該場地地層自上而下分述如下:
①—1雜填土:褐灰色、灰黑色、雜色,松散,主要由碎石、碎磚、砂礫等建筑垃圾組成,含生活垃圾和溏渣,該層原有舊基礎有一層20~40cm不等的混凝土地坪,其下大多有50~100cm厚的碎石墊層。
①—2素填土:灰黑色、灰色,松散,含有機質(zhì)和少量砂粒、碎石,以粉質(zhì)粘土為主。
?、?mdash;3淤填土:灰黑色、黑色,流塑,以淤泥質(zhì)土為主,含植物根莖腐蝕物、有機質(zhì)及磚瓦碎片。
②粉質(zhì)粘土:灰褐色、灰黃色,軟塑~可塑,局部夾少量粉土,含鐵錳質(zhì)斑點和云母碎片;切面稍光滑,干強度中等,韌性中等。
?、鄯弁粒狐S灰色、灰色,很濕,稍密,含鐵錳質(zhì)斑點和云母碎片,局部夾粉質(zhì)粘土;稍有搖振反應,無光澤反應,干強度低,韌性低。
?、?mdash;1淤泥質(zhì)粘土:灰色,流塑,含云母碎片、少量貝殼碎屑、腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸,局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥;切面光滑,干強度中等,韌性中等。
?、?mdash;2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:灰色,流塑,含云母片,腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘??;切面稍光滑,干強度中等,韌性中等。
?、莘弁粒夯疑⑸罨疑?,很濕,稍密,含云母片和氧化鐵,局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,呈薄層狀;無光澤反應,搖振反應較迅速,干強度低,韌性低。
?、抻倌噘|(zhì)粘土:灰色,流塑,含云母碎片、少量貝殼碎屑、腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸,局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥;切面光滑,干強度中等,韌性中等。
?、?mdash;1粉質(zhì)粘土:灰黃色、青灰色,可塑,局部軟塑,含高嶺土團塊和氧化鐵斑點及少量腐植質(zhì),局部夾有少量粉土;切面稍光滑,干強度高,韌性中等。
⑦—2粉質(zhì)粘土:黃褐色、灰黃色,硬可塑~硬塑,含高嶺土團塊和氧化鐵斑點,局部夾有粘土;切面稍光滑,干強度高,韌性中等。
?、?mdash;3粉質(zhì)粘土:黃褐色、淺黃色、灰黃色,硬可塑,含高嶺土團塊和氧化鐵斑點及少量腐植質(zhì);切面稍光滑,干強度中等,韌性中等。
?、喾圪|(zhì)粘土:淺黃色,灰褐色、灰黃色,可塑,局部為軟塑,含氧化鐵和高嶺土團塊;切面稍光滑,干強度中等,韌性中等。
⑨粉質(zhì)粘土:灰黃色、淺灰綠色、灰綠色,硬可塑~硬塑,含氧化鐵和高嶺土團塊,局部為粘土;切面稍光滑,干強度高,韌性中等。
?、?mdash;1灰黃色、灰綠色,可塑,含氧化鐵和高嶺土團塊;切面稍光滑,干強度高,韌性中等。
⑩—a全風化角礫安山玢巖:灰綠色、灰黃色、紫紅色,硬可塑~硬塑,風化后呈粘土狀,原巖結構已破壞。
?、?mdash;b強風化角礫安山玢巖:紫紅色、灰綠色、灰黃色,顏色多樣,巖石風化強烈,呈顆粒和碎塊狀,裂隙發(fā)育,手掰易碎,巖母成分已強烈風化,但其結構可見,夾中等風化巖塊。
?、?mdash;b—c強~中等風化角礫安山玢巖:紫紅色,灰綠色、灰黃色,顏色多樣,呈顆粒和碎塊狀,裂隙發(fā)育,手掰易碎,原巖結構明顯,夾大量中等風化巖石,中等風化巖芯最長達50cm.
⑩—c中等風化角礫安山玢巖:紫紅色、紅褐、灰黃、灰白色,巖芯呈柱狀,局部呈塊狀,裂隙一般發(fā)育,巖石部分具角礫結構,無定向構造,由大小不等的安山玢巖角礫組成,角礫多呈尖棱角狀,錘擊聲脆、易碎,屬軟巖,Ⅳ類。
?。?1)—b強風化泥灰質(zhì)粉砂巖:磚紅色、紫紅色、暗紅,風化后呈碎塊狀為主,裂隙發(fā)育,手掰可碎,母巖成份已強烈風化,但其原巖結構可見,偶夾中等風化巖塊。
?。?1)—c中等風化泥灰質(zhì)粉砂巖:紫紅色,磚紅色、暗紅,灰黑色,巖芯呈柱狀,發(fā)育有微裂隙,由大量正常沉積分散碎屑物質(zhì)組成,以粉砂級碎屑為主,充填鐵質(zhì)氧化物,巖石結構較均一,錘擊易碎,泥質(zhì)膠結,屬軟巖,Ⅳ類。
3.施工技術
3.1施工準備
3.1.1圖紙會審
本工程開工前我們認真仔細的對圖紙進行熟識,特別是對地質(zhì)勘察報告進行了認真研究,發(fā)現(xiàn)地質(zhì)報告有疑問,然后查閱大量資料后基本認定該疑問的存在,該問題在圖紙會審時作為一個重點向勘察,建設,設計,監(jiān)理等單位提出,建設單位對此相當重視,馬上研究后進行補勘,最后設計單位采納了我方的意見,將原持力層(11)—c中風化泥灰粉砂巖更改為⑩—c中風化角礫安山玢巖,具體以試樁報告為準。
3.1.2場地平整及施工機械
現(xiàn)場做好“三近一平”,四周挖好排水溝,截面為1m×1m,大門口出口處修建洗車臺和沉淀池,整個場地一周修建施工道路,道路寬4m,砼厚度為30cm,場地縱橫修建若干條施工主干道與場地一周道路相通,便于施工車輛隨意進出,整個場地進行“硬地化”,厚為10cm,根據(jù)現(xiàn)場樁位布置情況,設量泥漿循環(huán)系統(tǒng)9套,每套系統(tǒng)含泥漿池一個,容積為2m×4m×2m.沉淀池一個,容積為3.5m×6m×2m,現(xiàn)場另設儲漿池3個,容積為300m2,用于存積廢漿以利外運。
由于該樁基工程工期緊迫,且周邊情況復雜(夜間不能連續(xù)施工),為此,根據(jù)工程地質(zhì)條件和施工條件,參照設計要求和樁孔深度,選用的主要設備如下:GPS—10型鉆機9臺,3PNI型泥漿泵10臺,6BS砂石泵12臺,QY—25型25T汽車吊1臺,HP—750WCN型空壓機2臺,BX—300—1型電焊機12臺,J2經(jīng)緯儀2臺,DS—3型水準儀1臺,PC—200型挖土機1臺。
3.2施工工藝
根據(jù)本工程地質(zhì)特點,采用泥漿護壁反循環(huán)回轉鉆進成孔、二次正循環(huán)清孔排渣、導管法灌注水下砼的施工工藝。其工藝流程為:測定樁位→埋設鋼護筒(包括挖泥漿溝槽)→復測樁位→安裝鉆機就位→(包括接通電源)→鉆進成孔(包括供給泥漿護壁)→沖孔(第一次清孔)吊接鋼筋籠→下放導管→清孔(第二次清孔)→水下導管法灌注砼→清洗機具→移至新樁位。
鉆機安裝就位后,用水平尺校正水平,保證鉆機、天車、轉盤和樁位中心在同一鉛垂線上,鉆機在開鉆前必須空載運轉,以檢查機械性能。根據(jù)試樁時地層情況,選用單腰帶三翼硬質(zhì)合金鉆頭鉆進。開孔后先用正循環(huán)輕壓慢轉的鉆進參數(shù)鉆進,緩慢注水,使沖洗液達到密度為1.15~1.25Kg/L,粘度為20~22s時,開始正常鉆進,正常鉆進中,泥漿性能保持不變,采用中等轉速(23r/min),較大泵量,,保持適當鉆速進行鉆進。在淤泥層中,采用中壓慢轉小泵量。鉆進至強風化基巖后,隨時注意鉆機運行情況及返出鉆渣巖性,準確判斷中風化殘留體情況。鉆進至設計要求的樁底標高,用測量繩準確測量孔深,符合要求后,停止加壓,采用慢轉速、大泵量進行最后一次清孔,清孔持續(xù)時間20~30min,并檢測泥漿中含砂率指標(≤8%),合格后結束該道工序。
鋼筋籠主筋連接采用搭接電焊連接,下放鋼筋籠時應對準孔位,吊直扶穩(wěn),緩慢下放,若遇阻應正反旋轉,不得猛放,防止鋼筋籠上浮下竄。
本工程采用商品砼,塌落度20~22cm,砼登記為水下C30,采用砼車直接運至孔口進行水下灌注。灌注前要檢測砼的塌落度,并取樣做好砼試塊,試塊制取按規(guī)定要求進行,做好灌注施工記錄。為確保初灌質(zhì)量,保證砼初灌埋深在0.8m以上,采用大漏斗初灌方法,大漏斗直接灌注方量為6m3,初灌后用小漏斗直接灌注。砼灌注必須連續(xù)進行,要求商品砼供應時間間隔不得超過30min,灌注中及時測量管內(nèi)外砼面高度,并做好灌注記錄。
4.施工中出現(xiàn)的問題及解決措施
4.1糊鉆、埋鉆
在粘土層鉆進時,因泥漿太稠,進尺太慢,造成鉆頭糊粘。
處理方法是提高轉速,加大泵量,稀泥漿鉆進,選擇合理的鉆進參數(shù)。在鉆頭的結構設計上,要減少鉆頭構件;采用腰帶翼板間不加焊肋板,確保液流暢通;保證翼板表面光滑,上邊緣薄,呈鋒刃狀,有利于土屑成條移動與折斷;提高鉆進速度。
4.2斷鉆桿
鉆桿折斷主要集中在鉆桿加強筋根部,造成鉆桿脫落,原因一是鉆桿壁厚度太薄,強度不夠;二是部分鉆桿本身及焊接質(zhì)量不合格,造成應力過于集中形成裂紋;三是地層復雜,鉆桿在孔內(nèi)的受力狀態(tài)變化大。鉆桿在回轉過程中,當鉆頭沖切不平整孔底巖石時,鉆頭及鉆桿的重力作用迫使鉆頭中心線偏離鉆孔軸線,鉆桿帶動鉆頭回轉使鉆桿環(huán)截面產(chǎn)生周期性拉壓交變應力,且應力集中在鉆具最大過渡斷面,在回轉扭矩的同時作用下造成疲勞折斷。
解決辦法主要有:將原來的壁厚12mm鉆桿換成16mm鉆桿;選擇合理的鉆進工藝參數(shù);掉入孔內(nèi)應及時打撈。可采用2塊厚20mm以上的鋼板(長度一般為20~25cm,寬10~15cm,割成像立式電扇風葉的形狀,一般稍尖一點,另一端割成與鉆桿半徑相同的圓?。?塊鋼板制成彎鉤,下入孔內(nèi)打撈鉆桿。
4.3浮籠
浮籠現(xiàn)象主要是砼灌注過程中速度過快或導管埋深太深造成,個別也因導管掛住鋼籠提升時造成的上浮。
防止措施是商品砼一次性下砼方量較大,應適應控制砼關注速度,減小砼面對籠底的沖擊;堪深砼面高度,及時拔除導管。
發(fā)現(xiàn)導管掛籠可轉動導管使之脫離鋼筋籠。
4.4灌注砼面高度確定
根據(jù)設計要求,采用地下連續(xù)墻的基坑(深12.5m),砼超灌1.5m,仍還有1m左右的上部鉆孔為空灌段,用傳統(tǒng)的探繩探測存在較大的誤差。因此怎樣確定砼的灌注深度,是一個必須解決的問題。我們采用打撈砼骨料的方法確定砼面的高度。
4.5商品砼的質(zhì)量控制
砼質(zhì)量直接影響到成根質(zhì)量,現(xiàn)場專設一名質(zhì)檢員檢查砼質(zhì)量。做到測量砼塌落度,發(fā)現(xiàn)不合格則馬上退貨。同時砼灌注時檢查砼中是否含有砼塊等較大固體物,防止堵管。
5.樁基檢測
本工程共設2根Φ700mm的試樁,進行單樁豎向抗壓,靜荷載實驗。通過試驗,2根樁單樁豎向抗壓極限承載力均大于7000KN,滿足設計需求。本工程工程樁全部做低應變檢測,共檢測1236根樁,一類樁217根,占92%,二類樁19根,占8%,均滿足設計要求,試樁檢測見表1.
表1靜荷載試驗表
樁號
S1
S2
樁長
46.12m
46.65m
樁徑
700mm
700mm
荷載
7000KN
7000KN
沉降
15.07mm
14.34mm
6.結束語 (1)認真熟悉施工圖紙,熟悉地質(zhì)情況,便于施工控制。
?。?)盡可能的減少第二次清孔至水下砼灌注的時間間隔,有利于孔壁穩(wěn)定,降低孔底沉渣厚度。
?。?)在施工中取舍,縮短各道工序的作業(yè)時間,各施工段平行作業(yè)等措施,取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。
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