擠擴(kuò)支盤樁在碳化塔工程中的應(yīng)用

楊 蕾,康躍輝

(1.唐山三友化工工程設(shè)計有限公司,河北 豐南 063305;2.大連化工研究設(shè)計院,遼寧 大連 116023)

擠擴(kuò)支盤樁在碳化塔工程中的應(yīng)用

楊 蕾1,康躍輝2

(1.唐山三友化工工程設(shè)計有限公司,河北 豐南 063305;2.大連化工研究設(shè)計院,遼寧 大連 116023)

結(jié)合具體的工程實例,闡述了擠擴(kuò)支盤樁的施工工藝流程及優(yōu)點,并詳細(xì)論述了擠擴(kuò)支盤樁的施工要點。

擠擴(kuò)支盤樁;碳化塔工程;施工要點

擠擴(kuò)支盤樁,又稱“多級擴(kuò)盤樁”,是在普通等截面灌注樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種樁型。在普通灌注樁成孔后,用液壓支盤成型機(jī),不同深度沿樁身擠擴(kuò)成分支或承力盤。相對于普通灌注樁而言,擠擴(kuò)支盤樁具有較高的承載力、良好的抗拔性能和較低的沉降量,具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

1 擠擴(kuò)支盤樁施工工藝流程及優(yōu)點

1.1 擠擴(kuò)支盤樁施工工藝流程

樁定位放線→挖樁坑→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計深度→鉆機(jī)移位至下一樁位鉆孔,將分支器吊入已鉆孔內(nèi),按設(shè)計位置擠壓分支和承力盤→清孔→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→水中灌注混凝土→清理樁頭。

1.2 擠擴(kuò)支盤樁的優(yōu)點

1)充分利用樁身上下各部位的硬土層。在相同土層條件下,它與相同樁徑、、樁長的普通混凝土灌柱樁相比,承載力高,沉降量小;混凝土用量增加10 %～20%,承載力則可增加60%～100%。

2)操作簡便。工作人員經(jīng)短期培訓(xùn)可獨立操作擠擴(kuò)設(shè)備。

3)低噪聲、低振動、泥漿排放量減少。

4)節(jié)約原材料、縮短工期、降低工程造價。

5)抗拔性能和穩(wěn)定性好。由于樁身的支盤受土體的支撐作用,改善了樁身剛度、提高了樁的抗拔力,增加了樁的穩(wěn)定性,提高了抵抗水平荷載的能力。

6)施工中技術(shù)含量高,機(jī)械化程度高。

7)成孔成樁工藝適用范圍較廣。

2 工程實例

近年來,擠擴(kuò)支盤樁在三友集團(tuán)的工程中得到了廣泛應(yīng)用。因為三友集團(tuán)地處南堡開發(fā)區(qū),靠近海邊,地質(zhì)情況很差,地耐力很低,有些工程地下情況復(fù)雜,管網(wǎng)密布,場地狹小,而且老廠區(qū)的改造項目較多,施工難度大,但使用擠擴(kuò)支盤樁后效果都很好。

2.1 工程概況及地質(zhì)條件

1)工程地點位于唐山三友集團(tuán)化工股份有限公司廠區(qū)內(nèi),該項目為新增26#、27#碳化塔工程。因該工程屬改造工程,施工場地狹小,周圍管網(wǎng)較多,所以采用樁筏基礎(chǔ),筏板厚度1.5m,經(jīng)技術(shù)論證、比較,樁采用擠擴(kuò)支盤樁,樁徑500mm,有效樁長28m,樁呈梅花型布置。

2)場地土自上而下可分為:①亞粘土層:軟塑,厚1.50～3.00m;②亞粘土層:飽和,軟塑～流塑狀態(tài),厚13.00～15.00m,;③輕亞粘土層:可塑,厚約8.00m;④亞粘土層:可塑,厚3.00～4.00m;⑤輕亞粘土層:可塑,厚4.00～6.00m;⑥亞粘土與輕亞粘土層:硬塑,厚約11.00m;⑦輕亞粘土與亞粘土層:硬塑,厚10.00～12.00mm;⑧粉、細(xì)砂層:厚約3.00m。以第⑤層作為持力層。

2.2 施工要點

1)泥漿制備:成孔采用泥漿護(hù)壁,可采用原土造漿或粘土制備泥漿。正常鉆進(jìn)時,泥漿密度應(yīng)控制在1.1～1.3之間,泥漿密度是成孔質(zhì)量的保證,制備泥漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求。

2)成孔:鉆機(jī)移動就位后,鉆頭準(zhǔn)確對準(zhǔn)樁位中心,同時再次核對鉆機(jī)平臺、鉆桿的水平及垂直度無誤,此時可以開機(jī)鉆進(jìn);開孔時,采用慢進(jìn)尺,保證開孔的鉆孔垂直度,待鉆進(jìn)3～5m后,可恢復(fù)正常進(jìn)尺速度;加接鉆桿時,應(yīng)先將鉆具提離孔底,待泥漿循環(huán)1～3min后再加鉆桿;孔深、孔徑必須達(dá)到設(shè)計要求,垂直度允許偏差不大于1%。

3)清孔:清孔方法采用正循環(huán)法,并用2次清孔。第一次清孔是在終孔后進(jìn)行。鉆進(jìn)至設(shè)計深度后,采用正循環(huán)清孔換漿,先將鉆頭提離孔底80～100mm,采用泵送方法向孔內(nèi)輸入密度1.1～1.2,含砂率<4%的新泥漿,把孔內(nèi)密度在1.2～1.4之間的懸浮沉渣多的陳舊泥漿置換出來,再清洗孔底。換漿同時,將鉆頭低速轉(zhuǎn)動,保證孔底沉渣符合規(guī)范要求。第二次清孔是在成盤后進(jìn)行,以大泵量向?qū)Ч軆?nèi)壓入密度小于1.15的泥漿,將孔底部在下放鋼筋籠和導(dǎo)管過程中再次沉淀的沉渣和仍然懸有沉渣密度較大的泥漿換出,孔底沉渣厚度和泥漿相對密度均達(dá)到清孔要求后,立即開始澆注砼。

4)擠擴(kuò)盤腔:

①首擴(kuò)壓力值要與試樁吻合。試樁施工,底盤首擴(kuò)壓力值達(dá)到23MPa,工程樁施工,底盤首擴(kuò)壓力值不低于23MPa,其它盤位的首擴(kuò)壓力值亦參照試樁相應(yīng)壓力值執(zhí)行。為提高工程樁的施工要求,保證施工質(zhì)量,每盤的首擴(kuò)壓力值可提高1～2 MPa。擠擴(kuò)時,擠擴(kuò)裝置下至底盤設(shè)計位置,當(dāng)首擴(kuò)壓力值上升至23MPa,擠擴(kuò)時間維持3s。連續(xù)3次油表壓力值不下降,或油壓表指針出現(xiàn)突然向上偏移,超過25MPa額定工作壓力。表明該位置土層堅硬無法擠開。根據(jù)規(guī)程及經(jīng)驗,成盤遇到此種地質(zhì)條件復(fù)雜變化時,應(yīng)進(jìn)行盤位調(diào)整。盤位調(diào)整由下往上試擠進(jìn)行,根據(jù)試擠壓力變化趨勢,逐漸縮小調(diào)整幅度,直至首擴(kuò)壓力值達(dá)到要求,盤位確定。如試擠壓力反映偏低,應(yīng)相反往下微調(diào),達(dá)到要求的盤位。首擴(kuò)壓力值(無論底盤與其它位置的盤位)應(yīng)與試樁指標(biāo)吻合,不小于試樁時的首擴(kuò)壓力值,這是保證工程樁施工質(zhì)量的重要控制點。

擠擴(kuò)過程中應(yīng)及時補(bǔ)充護(hù)壁泥漿,保持水頭壓力,防止坍孔,因為本場地土性主要為砂性土,含砂率比較高,施工中要充分注意孔口坍塌的問題,所以在擠擴(kuò)中,每完成1次擠擴(kuò),遇泥漿液面下降明顯,就要及時補(bǔ)漿,始終保持孔口水頭壓力,防止塌孔。此時記錄泥漿下降量反映盤腔體積為次要矛盾(泥漿下降量為參考指標(biāo)),擠擴(kuò)盤腔可通過盤徑檢測器測取。

擠擴(kuò)過程中如遇坍方、流砂等情況,應(yīng)立即停止操作,提出擠擴(kuò)裝置,進(jìn)行妥善處理后,再繼續(xù)擠擴(kuò)進(jìn)行成樁作業(yè)。

②設(shè)計持力層層位、盤位、盤間距、盤數(shù)檢查:

a、查護(hù)筒標(biāo)高,檢查機(jī)身上各盤位標(biāo)記尺寸是否準(zhǔn)確。

b、當(dāng)硬土持力層出現(xiàn)減薄或增厚層位變化時,盤位是否隨之變更,查原設(shè)計盤位擠擴(kuò)壓力值記錄,調(diào)整盤位的壓力值記錄及相關(guān)尺寸記錄。

c、盤頂是否坍塌:查擠擴(kuò)前后孔深記錄,當(dāng)沉渣厚度超過1m時,并檢查泥漿密度、泥漿膠體率。

d、查盤腔,孔壁是否縮徑,原因及處理措施。

e、查各盤位距下臥軟弱層的距離是否符合要求。

③轉(zhuǎn)角次序及角度控制:

a、查角度盤的設(shè)計及加工尺寸。

b、查轉(zhuǎn)角次數(shù)及壓力值。

c、查各次擠擴(kuò)時間(與土層硬度成反比)。

④盤徑檢測:

用盤徑檢測器進(jìn)行檢查。利用該裝置的三對測桿在盤腔處張開下滑時副繩零點(始點)的落差,與測桿張開角度的換算關(guān)系,從而測出盤腔直徑。檢測時,提緊主、副繩將盤徑檢測器緩慢放至孔內(nèi)被測盤腔深度,松開副繩,三對測桿自重下落,主副繩稍作調(diào)整,測桿即張開位于擠擴(kuò)盤腔內(nèi),此時觀察記錄主、副繩零點(始點)落差,并根據(jù)落差和盤徑換算關(guān)系表(實際量測檢測器獲取),查得實際擠擴(kuò)盤腔直徑必須符合設(shè)計要求。

2.3 控制要點

1)擠擴(kuò)裝置施工前的檢查,填寫《液壓裝置性能現(xiàn)場檢測記錄》,確認(rèn)擠擴(kuò)設(shè)備正常后方可進(jìn)行擠擴(kuò)作業(yè)。

2)檢查樁孔直徑、垂直度、孔深合格后,將擠擴(kuò)裝置放入孔內(nèi),擠擴(kuò)工序自下而上進(jìn)行。

3)根據(jù)擠擴(kuò)裝置與多支盤擠擴(kuò)裝置的不同,分別確定成盤擠擴(kuò)次數(shù),達(dá)到設(shè)計要求。

4)擠擴(kuò)過程中應(yīng)認(rèn)真觀測擠擴(kuò)壓力值的變化及擠擴(kuò)時間的有關(guān)數(shù)據(jù),詳細(xì)填寫《擠擴(kuò)施工記錄》,此外應(yīng)注意觀察孔內(nèi)泥漿的降落數(shù)值,以作為成盤效果的參考依據(jù)之一。

5)擠擴(kuò)過程中應(yīng)及時補(bǔ)充泥漿,維持泥漿面的標(biāo)高。

6)當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜多變,在取得監(jiān)理、設(shè)計同意的情況下,可調(diào)整盤肢豎向位置,但需符合盤、肢間距要求。

7)因承載力或控制沉降的要求,需將底承力盤置于土層與巖層分界面上,此時應(yīng)選擇DX擠擴(kuò)器,而不能采用多支盤擠擴(kuò)器。

3 結(jié) 語

1)施工質(zhì)量和施工方法對擠擴(kuò)支盤樁的承載性質(zhì)影響較大,因此,必須嚴(yán)格按照施工規(guī)程進(jìn)行。

2)擠擴(kuò)支盤樁在極限荷載作用下,支盤和承力盤承擔(dān)大部分荷載。承力盤承擔(dān)的荷載占總荷載的60%以上。

3)擠擴(kuò)支盤樁是一種先進(jìn)的分支或分盤技術(shù),充分發(fā)揮樁身地基土的潛力,成倍提高單位樁身承載力,有效降低工程造價,值得在今后的工程中推廣應(yīng)用。但是,如何合理選擇樁端持力層和具體支盤位置及支盤間距極為重要,需進(jìn)一步探索、實踐、總結(jié)。支盤質(zhì)量是滿足工程設(shè)計承載力的重要環(huán)節(jié)。

[1] 中國建筑工業(yè)出版社編.建筑施工手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

[2] 樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

TQ114.1

B

1005-8370(2011)05-31-03

2011-05-25

楊蕾(1976—),工程師,土建設(shè)計專業(yè)?，F(xiàn)在唐山三友化工工程設(shè)計有限公司工作。