天津極地海洋館工程樁基施工技術(shù)

王樹銀,張中善,劉 雷,趙紅旗

(中國建筑第七工程局有限公司, 河南鄭州 450004)

天津極地海洋館工程樁基施工技術(shù)

王樹銀,張中善,劉 雷,趙紅旗

(中國建筑第七工程局有限公司, 河南鄭州 450004)

天津極地海洋館工程基礎(chǔ)樁采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁,有 5種不同的樁長,針對復(fù)雜條件下鉆孔灌注樁的施工,編制了詳細(xì)的專項施工方案,采取一系列預(yù)防措施,取得合格率 100%,Ⅰ類樁 89%的優(yōu)良結(jié)果,同時提出了質(zhì)量通病的防治措施。

鉆孔灌注樁;泥漿護(hù)壁;混凝土灌注;質(zhì)量控制

1 工程概況

天津極地海洋館工程建筑面積 49325.3 m2,計劃 2010年 10月 1日開館運(yùn)營。本工程地下 1層,地上 3層,主體結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu),屋面為異形鋼結(jié)構(gòu)屋架,建筑物抗震設(shè)防烈度 8度,設(shè)計使用年限為 50 a。

本工程基礎(chǔ)采用柱下承臺式筏板基礎(chǔ),基礎(chǔ)樁基采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁,樁徑 600 mm,共有 5種設(shè)計樁長,樁基混凝土強(qiáng)度等級為 C30,混凝土保護(hù)層厚為 70 mm,工程樁概況見表1。

表1 工程樁概況

根據(jù)天津市勘察設(shè)計研究院提供的擬建場地巖土工程詳細(xì)勘察報告,地層自上而下依次有 8層(見表2)。

表2 地層概況

2 工程特點(diǎn)和難點(diǎn)分析

(1)天津極地海洋館工程共有工程樁 1436根,共計 5種樁長,樁頂標(biāo)高各不相同,本工程自然地面標(biāo)高約大沽高程 1.7 m,其中樁頂標(biāo)高為 2.85 m和1.95 m的樁需要接樁處理。

(2)樁位布置情況復(fù)雜,樁位密集,弧線、橢圓曲線形布置較多,樁基定位及定位點(diǎn)的保護(hù)困難。

(3)樁基為泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁,現(xiàn)場需制備大量泥漿,文明施工和環(huán)境保護(hù)困難,需投入大量人力物力。

(4)樁基開工時間正處在雨季,場地條件較差,在鉆孔前需對每個樁位點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核,以保證成樁位置準(zhǔn)確。

3 主要施工技術(shù)

本工程單層建筑面積大,工程樁數(shù)量多,根據(jù)現(xiàn)場條件和施工順序安排,共組織 6臺 KQ-900鉆機(jī)分區(qū)域進(jìn)行工程樁施工,成孔采用正循環(huán)成孔工藝。樁位放樣根據(jù)平面控制基準(zhǔn)點(diǎn)采用全站儀定位,在開鉆之前必須對已放樁位進(jìn)行復(fù)核。

3.1 成孔技術(shù)

(1)本工程共有 5種不同樁長,鉆孔前需核對樁長和樁頂標(biāo)高后再開鉆,以免造成錯誤。

(2)開孔時應(yīng)遵循小水量、輕壓力、慢轉(zhuǎn)速的原則,防擴(kuò)徑過大;護(hù)筒腳附近要慢速鉆進(jìn),使護(hù)筒腳有一定的粘泥皮;鉆進(jìn)砂土層后,泥漿比重應(yīng)加大,預(yù)防擴(kuò)孔,且少提動鉆具,換鉆桿時應(yīng)輕提,以防塌孔。

(3)鉆進(jìn)過程中應(yīng)切實(shí)計算好鉆桿和鉆具的長度,正確計算孔深。加接鉆桿應(yīng)先將鉆具稍提離孔底,待泥漿循環(huán) 2～3 min再擰卸鉆具。

(4)鉆進(jìn)中,上下串動鉆具要適當(dāng),最好一根鉆桿鉆完,在加鉆桿前串動幾下,既達(dá)到將孔內(nèi)粘泥塊打碎和拉直鉆孔的目的,又不至于造成鉆桿脫扣或加快連接處的磨損。

(5)鉆孔深度不得小于設(shè)計孔深,超深不得大于300 mm。

(6)相臨樁間距小于 4D(D為樁徑)時,鉆孔必須跳打,以免串漿和連孔,或在混凝土灌注 36 h以后,再施工相臨樁位。

(7)合理配置泥漿是成孔成敗的關(guān)鍵,應(yīng)嚴(yán)格按照施工機(jī)械、工藝、土層條件的不同選用不同性能的泥漿護(hù)壁。

(8)經(jīng)常對泥漿池、循環(huán)池進(jìn)行清理,清除沉砂、積泥,對不符要求的泥漿應(yīng)及時排放到廢漿池外運(yùn),確保泥漿質(zhì)量。

3.2 鋼筋籠安裝

(1)鋼筋籠驗收合格后方可吊入孔內(nèi),吊運(yùn)中應(yīng)采取防止扭曲變形的措施,起吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)在加強(qiáng)箍筋和加勁箍部位。

(2)鋼筋籠入孔應(yīng)保持垂直,對準(zhǔn)鉆孔位徐徐輕放,避免碰撞孔壁和自由落下。當(dāng)?shù)醴湃肟鬃枇^大時,不得施壓強(qiáng)行入孔,應(yīng)停止吊放,查明原因并處理后再進(jìn)行吊放。

(3)鋼筋籠入孔就位后,用鋼管將鋼筋籠上部牢固固定在澆筑機(jī)械平臺上,以防止鋼筋籠上浮。

3.3 水下混凝土灌注

(1)水下混凝土灌注是成樁的最后一道工序,也是保證樁身質(zhì)量最為關(guān)鍵的一道工序,本工程樁基混凝土全部采用預(yù)拌混凝土。

(2)混凝土灌注前要進(jìn)行 2次清孔,孔底 500 mm范圍內(nèi)泥漿比重不大于 1.25,粘度不大于 28 s,含砂率不大于 8%,用手感覺膠體率正常,2次清孔后及時澆筑混凝土,防止土渣回落。

(3)混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)深度應(yīng)控制 2～6 m,最小埋入深度不得小于 2 m,且應(yīng)勤拆勤換,一次提管長度不得超過 4.5 m,最佳提管長度為 3 m,應(yīng)經(jīng)常測定混凝土面高度,以確定提管長度,嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面,防止加渣斷樁或縮徑。

(4)混凝土灌注過程中注意檢查導(dǎo)管吊繩及井口臺板的質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)問題及時更換,并注意鋼筋籠的固定情況,防止鋼筋籠跑籠。

4 施工質(zhì)量通病防治措施

4.1 鋼筋籠上浮控制措施

(1)在水下混凝土灌注面接近鋼筋籠底部時,應(yīng)降低混凝土灌注速度,減少混凝土上翻的頂托力,以免浮起鋼筋籠。當(dāng)混凝土面在導(dǎo)管底以上超過 4 m時,可充分利用導(dǎo)管的最小埋深,將導(dǎo)管底提升到混凝土面以下 2 m左右,利用導(dǎo)管底以下混凝土對鋼筋籠的握裹力,抵抗管口混凝土上翻的浮力。

(2)混凝土導(dǎo)管提升過程中,應(yīng)保持導(dǎo)管垂直和居中,逐步緩慢提升。如果導(dǎo)管連接處的法蘭盤掛住了鋼筋籠,不能強(qiáng)行提管,以免造成導(dǎo)管連接螺栓拉斷、導(dǎo)管破裂、鋼筋籠脫焊和上浮,這時可嘗試輕輕轉(zhuǎn)動導(dǎo)管,使之脫離鋼筋籠骨架,移動導(dǎo)管至孔中心后再提升導(dǎo)管。

4.2 樁底沉渣過厚控制措施

(1)當(dāng)使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足時,樁底的沉渣浮起困難,造成樁底沉渣過厚,影響樁基承載力。施工中需采用性能較好的泥漿,控制泥漿的比重和粘度。

(2)鋼筋籠吊放時,使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁,造成孔壁的泥土坍落至孔底造成沉渣過厚。

(3)混凝土初灌量必須保證導(dǎo)管埋入混凝土面2 m以下,盡量加大混凝土初灌量,利用初灌混凝土的沖擊力,沖散濺開殘留在孔底的少量沉渣。

(4)混凝土的灌注應(yīng)在 2次清孔后 30 min內(nèi)進(jìn)行,超過 30 min應(yīng)重新測量孔底沉渣厚度,如沉渣厚度不符合要求應(yīng)重新進(jìn)行清孔。

4.3 塌孔縮徑控制措施

(1)成孔施工中,注意保持孔內(nèi)泥漿高度,配制優(yōu)質(zhì)的泥漿,平衡土層壓力,防止縮徑和塌孔。

(2)鉆孔速度過快,孔壁未形成有效泥漿皮,易出現(xiàn)孔壁坍塌。成孔速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況并參照相應(yīng)規(guī)范選取。

(3)提升鉆具、放置鋼筋籠時應(yīng)保持垂直,不易過猛。

(4)縮徑、塌孔、鉆孔傾斜會造成鋼筋籠無法放入孔內(nèi),這時應(yīng)提出鋼筋籠,沖洗鉆孔、清孔后再放置鋼筋籠,如果仍無法放入鋼筋籠,應(yīng)重新進(jìn)行上下掃孔或復(fù)鉆。

4.4 斷樁控制措施

(1)每澆筑 2 m3混凝土測定一次混凝土面高度,正確計算導(dǎo)管埋深,避免提升導(dǎo)管脫離混凝土面造成再澆筑混凝土使中間出現(xiàn)夾渣層而形成斷樁。

(2)混凝土灌注要連續(xù)進(jìn)行,避免等待時間過長,確?；炷吝B續(xù)澆注。

(3)導(dǎo)管使用前需做必要的檢查密閉性試驗,檢查導(dǎo)管內(nèi)壁是否光滑,是否存在彎曲、漏水、接頭密閉不嚴(yán)等缺陷,發(fā)現(xiàn)問題及時更換。

(4)施工前必須保證機(jī)械、電氣設(shè)備狀況性能完好,現(xiàn)場配備柴油發(fā)電機(jī)組,經(jīng)常與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T聯(lián)系,收聽天氣預(yù)報,保證施工連續(xù)進(jìn)行。

(5)混凝土配制須嚴(yán)格按配合比通知單要求進(jìn)行,保證混凝土的和易性,粗骨料的最大粒徑應(yīng)小于40 mm,坍落度應(yīng)控制在 180～220 mm。灌注前嚴(yán)格檢查混凝土和易性和坍落度等,如不符合要求,應(yīng)進(jìn)行第二次拌和,嚴(yán)禁不合格的混凝土灌入孔內(nèi)。

5 結(jié) 語

本工程樁基施工前編制了詳細(xì)的專項施工方案,準(zhǔn)備工作充分、合理、有效,施工過程中又采取了一系列預(yù)防措施,1436根泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁 90天內(nèi)全部順利完成。樁基施工完畢后,對 17根試樁進(jìn)行靜荷載試驗,樁基承載力滿足設(shè)計要求,低應(yīng)變檢測 600根樁,其中Ⅰ類樁 534根,Ⅱ類樁 66根。

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[5] JGJ94-2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

2010-04-26)

王樹銀 (967-),男,河北石家莊人,高級工程師,主要從事巖土地基工程方面的研究,Email:348511056@qq.com。