粉砂土夾層預(yù)成孔靜壓樁尖改進(jìn)型管樁施工技術(shù)

徐建軍

(寧波建工工程集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315040)

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粉砂土夾層預(yù)成孔靜壓樁尖改進(jìn)型管樁施工技術(shù)

徐建軍

(寧波建工工程集團(tuán)有限公司,浙江 寧波 315040)

摘要：針對軟土地區(qū)沉樁過程中如遇較厚堅硬土層或存在厚度大于2 m的中密以上砂夾層時，不宜采用靜力壓樁且無法采用錘擊法或振動錘沉樁法時，所采用的一項實用、新型建筑施工技術(shù)。通過采用改進(jìn)型樁尖和改善送樁器端板，成功解決了復(fù)雜地質(zhì)條件下，工程樁順利穿透硬土(砂土)夾層，從而使樁尖達(dá)到設(shè)計標(biāo)高和設(shè)計持力層，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：砂土夾層；預(yù)成孔；管樁；沉樁

1工程概況

寧波市第五醫(yī)院由門診醫(yī)技樓、住院樓組成，位于寧波市鎮(zhèn)海區(qū)莊市鎮(zhèn)，北側(cè)臨近中興中學(xué)約160 m，南側(cè)臨近華通·麗景華府居民區(qū)約80 m，西側(cè)臨近中興小區(qū)居民區(qū)約50 m，框架結(jié)構(gòu)，建筑面積71 020 m2。該工程由門診樓、醫(yī)技樓、住院樓三區(qū)域組成，設(shè)半地下室，地上5～8層，基礎(chǔ)設(shè)計采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，管樁混凝土強(qiáng)度等級為C60，工程樁總根數(shù)1 100根。根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)法規(guī)規(guī)定，居民生活區(qū)嚴(yán)禁采用錘擊沉樁法沉樁，工程經(jīng)設(shè)計院認(rèn)可，由原錘擊法沉樁改為靜壓法沉樁。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁采用PC500A(100)、PC550A(100)、PC600AB(100)，樁長46～50 m。沉樁時以標(biāo)高控制為主，進(jìn)入持力層⑦-1或⑦-2層不小于1 m。試樁時，通過③-2層最大壓樁力已達(dá)到或超過預(yù)應(yīng)力混凝土管樁樁身混凝土豎向極限承載力，仍未能穿透硬土(砂土)夾層。該場地地下水常年水位變化幅度為1.00 m左右，靜止穩(wěn)定水位高程約-0.71 m，場地內(nèi)第③-2層、⑦-1層、⑦-2層及第⑧層物理力學(xué)性質(zhì)較好，試樁以⑦-1層作為樁基持力層。工程地質(zhì)情況見表1。

表1　各土層參數(shù)表

2技術(shù)思路

采用一般地質(zhì)鉆機(jī)，在泥漿護(hù)壁條件下，慢速鉆進(jìn)，鉆透③-2層粉土層，預(yù)鉆深度約為23 m，通過泥漿排渣成孔，稍做清孔后，即可在此孔位靜壓管樁至設(shè)計位置。在特定地質(zhì)情況下，如硬夾層埋深較淺可不用泥漿護(hù)壁，以節(jié)約造價。

3工藝流程

施工的工藝流程如下：鉆孔位測量放線→埋置護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆孔位復(fù)核→鉆孔至設(shè)計標(biāo)高→檢查驗收→移至下一樁位鉆孔→靜壓樁機(jī)就位→樁位復(fù)核→吊樁插樁→穩(wěn)樁→壓樁→接樁→送樁→檢查驗收→移樁機(jī)至下一個樁位。

4施工特點

把擠土樁改為低擠土樁，大大減少了土的排擠量，減少了沉樁阻力，有效地防止土體隆起和位移，可保證鄰近建筑、地下管線、道路交通的安全，并節(jié)約防護(hù)或加固費(fèi)用。預(yù)成孔機(jī)具設(shè)備簡單，采用普通的地質(zhì)鉆機(jī)即可完成鉆孔，鉆機(jī)布置靈活，對施工場地適用性強(qiáng)。該施工方法對現(xiàn)場及周邊環(huán)境無污染，無振動，噪音小，操作方便，工藝成本較低，勞動強(qiáng)度低。

5主要施工方法

5.1測量放線

測量放線依據(jù)設(shè)置于場地內(nèi)的坐標(biāo)測量控制點為基準(zhǔn)，利用經(jīng)緯儀、測距儀，通過坐標(biāo)換算成果、轉(zhuǎn)角、測距、定點放出每枚樁的樁位，每根樁位用50 mm×50 mm×500 mm木樁釘入土層中，并用紅藍(lán)鉛筆畫出十字標(biāo)識。

5.2埋置護(hù)筒

鉆機(jī)就位前，將樁位周圍塘渣等回填雜物挖除至耕植土面，之后在樁位處埋設(shè)鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比預(yù)鉆孔徑大100～200 mm，護(hù)筒埋設(shè)深度不宜小于500 mm，且上口應(yīng)略高于周圍塘渣面100 mm，同時挖好水源坑、泥漿池等；護(hù)筒位置應(yīng)埋設(shè)正確和穩(wěn)定，護(hù)筒中心與鉆孔中心線偏差不大于50 mm，同時進(jìn)行二次放線定位(測距儀測距精度≤1/14 000，經(jīng)緯儀測角精度為≤8″)。鋼護(hù)筒應(yīng)在壓樁前，小心仔細(xì)地拔除。

5.3鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位前先平整場地，鋪好枕木，底盤要找平墊實，保證鉆機(jī)平穩(wěn)、牢固，并用水平尺校正，使樁位中心、主鉆動桿、天輪三點在同一鉛垂線上。

5.4成孔

成孔優(yōu)選采用螺旋鉆孔干作業(yè)法[1]，如地質(zhì)不允許，可采用正循環(huán)工藝，鉆孔應(yīng)采用泥漿護(hù)壁，鉆進(jìn)時應(yīng)根據(jù)土層情況加壓，開始應(yīng)輕壓力、慢轉(zhuǎn)速，逐步轉(zhuǎn)入正常，避免因壓力過大使鉆頭跑偏，同時在地質(zhì)層變換部位要上下多串鉆。在松軟土層鉆進(jìn)，應(yīng)根據(jù)泥漿補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度，在硬土層時的鉆進(jìn)速度應(yīng)以鉆機(jī)不發(fā)生跳動為準(zhǔn)，以保證鉆孔成孔質(zhì)量，鉆進(jìn)時如土質(zhì)情況良好，可采取清水鉆進(jìn)，砂土和較厚的砂夾層中泥漿密度應(yīng)控制在1.1～1.3。鉆機(jī)鉆孔深度應(yīng)穿過③-2層粉土層再加2 m為宜，約為23 m(圖1)，鉆孔孔徑應(yīng)比樁徑約小100 mm為宜。

圖1　預(yù)成孔示意圖

5.5靜壓管樁

1)樁基應(yīng)保持垂直平穩(wěn)，樁機(jī)應(yīng)設(shè)定位器。

沉樁前用2臺經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度雙向糾正后再沉樁。沉樁時應(yīng)隨時檢查樁身垂直度、沉樁速度等情況，發(fā)生異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時采取相應(yīng)解決處理的技術(shù)措施。

2)沉樁時打樁機(jī)與鉆機(jī)應(yīng)保持一定距離，以避免互相干擾和沉樁時擠壓使鉆孔變形。

3)施工時應(yīng)做到隨鉆隨沉樁，鉆孔后間歇時間不宜超過24 h。

4)沉樁過程中會出現(xiàn)泥塊、泥漿，隨管樁下沉面而上升，引起管樁內(nèi)水氣封閉，內(nèi)壓力驟然上升，產(chǎn)生樁體劈裂，此種情況易出現(xiàn)于沉樁時樁上部 5 m 范圍內(nèi)。為防止沉樁過程中產(chǎn)生樁體劈裂，在施工中要采取以下4方面技術(shù)措施來保證[2]。

①控制沉樁速度，使管樁內(nèi)壓力基本平衡。

②為了將管樁內(nèi)水氣、泥漿排出樁外，減小管樁內(nèi)壓力，防止樁身劈裂，將送樁器端板改造成如圖2所示，留有排氣槽。

圖2　送樁器示意圖

③為避免較大泥塊大量涌入管樁內(nèi)，并使進(jìn)入管樁內(nèi)的泥塊塊徑減小，避免堵塞送樁桿端板上留有的排氣孔，將原設(shè)計的開口型樁尖改用閉口型樁尖，并在閉口樁尖上開4Ф80mm孔(圖3)，以達(dá)到降低管樁內(nèi)壓力及壓樁力的目的。

④壓樁前，應(yīng)抽除孔內(nèi)部分泥漿。壓樁時出現(xiàn)泥漿應(yīng)及時抽排。

圖3　閉口型樁尖實景

6質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和控制

6.1主要質(zhì)量控制允許偏差

樁位質(zhì)量控制允許偏差詳見《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范(GB50202—2002)》[3]，預(yù)成孔質(zhì)量控制允許偏差見表2。

表2　預(yù)成孔允許偏差

6.2主要質(zhì)量控制技術(shù)措施

1)編制詳細(xì)、合理的施工方案，方案一經(jīng)審核批準(zhǔn),各項施工均應(yīng)按方案進(jìn)行。杜絕現(xiàn)場不按施工方案施工。

2)實行全面質(zhì)量管理，建立QC小組，由技術(shù)員、質(zhì)檢員對各關(guān)鍵工序進(jìn)行檢查，并做好記錄，有權(quán)阻止不合格的質(zhì)量點進(jìn)入下道工序，具有質(zhì)量否決權(quán)。

3)按照工序要求，健全崗位目標(biāo)責(zé)任制，全工程實行三級檢查制度，即班組100%自檢，工序交接100%互檢，質(zhì)檢員100%專檢。

4)工程技術(shù)人員要經(jīng)常深入現(xiàn)場，檢查、掌握方案的實施情況，與現(xiàn)場施工人員一起及時預(yù)防和處理出現(xiàn)的問題。

5)認(rèn)真履行技術(shù)交底。技術(shù)交底分三級進(jìn)行，層層落實，互相監(jiān)督，技術(shù)交底的同時交底質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，使層層都明確質(zhì)量要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

6)編制工程質(zhì)量計劃，嚴(yán)格按照各項工程程序、技術(shù)規(guī)程和工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

7)施工前組織全體人員認(rèn)真學(xué)習(xí)設(shè)計文件、圖紙，學(xué)習(xí)施工驗收規(guī)程和操作規(guī)程，嚴(yán)格按圖施工，按規(guī)章制度操作。

8)施工原始記錄必須認(rèn)真如實填好，現(xiàn)場資料及時整理，出現(xiàn)問題及時將信息反饋給設(shè)計院、監(jiān)理、業(yè)主，以杜絕各種質(zhì)量事故的隱患。

7效益分析

1)考慮本工程的實際情況，在施工前業(yè)主設(shè)想將設(shè)計樁型改為鉆孔灌注樁，經(jīng)成本測算，每根樁要多開支3 000元，總計3 000×1 100=3 300 000元，現(xiàn)鉆孔取土只須花50萬元，節(jié)約資金280萬元。

2)克服了擠土樁對周圍房屋產(chǎn)生的不利影響，無噪音、無污染，真正做到了不擾民。

3)對所有工程樁進(jìn)行小應(yīng)變(樁身完整性檢測)檢測[4]，Ⅰ類樁達(dá)到81.8%，Ⅱ類樁為18.2%，無Ⅲ類樁，小應(yīng)變檢測結(jié)果合格，經(jīng)對3枚樁進(jìn)行靜載試驗，試驗結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

8結(jié)語

在無法采用錘擊法、振動錘沉樁法沉樁及投資控制較嚴(yán)和環(huán)境要求較高的情況下，采用砂土夾層預(yù)成孔靜壓樁尖改進(jìn)型管樁施工方法值得推廣。本工程使用該施工工法進(jìn)行管樁施工后，得到了業(yè)主及有關(guān)部門的肯定，比原先考慮采用鉆孔灌注樁的方案在施工速度上及工程成本上具有較大的優(yōu)勢，可供相同地質(zhì)及環(huán)境條件下樁基工程施工借鑒。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]史佩棟.樁基工程手冊[M].2版.北京：人民交通出版社，2015.

[2]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]上海市基礎(chǔ)工程公司.GB 50202—2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2002

[4]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ 106—2014建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

收稿日期：2016-01-18

作者簡介：徐建軍(1970—)，男，浙江寧波人，高級工程師，從事建筑工程管理工作。

中圖分類號：TU473.1+3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1008-3707(2016)05-0032-03

Construction Technology of the Silty Sand Layer Pre-FormedHole Static Pressure Pile Tip Improved Tubular Pile

XU Jianjun