楊建偉,尹曉兵(河南建達工程咨詢有限公司, 河南 鄭州 450002)
鄭東新區(qū)某地下空間綜合利用工程,建筑占地面積約15 萬 m2,地下 3 層、地上 1 層,現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。工程采用順作法施工,基坑開挖深度約為 17.40 m,土方開挖量約 180 萬 m3;基坑支護形式為地下連續(xù)墻(兩墻合一,墻深 32.65 m、厚 800 mm、2976 延長米)+混凝土鉆孔灌注樁(樁長 15.15 m)+高壓旋噴樁(地連墻接縫處、樁長 21.85 m)。
擬建場地地貌單元為黃河沖洪積平原,原為耕地、林地、堆積土。地形起伏較大,地面高程 84.3 m~85.5 m。擬建區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)主要由人工堆填層(Q4M1)、壓實填土(Q4M1)、全新統(tǒng)(Q4)沖洪積層以及上更新統(tǒng)(Q3)沖洪積層組成。揭露土層如下:①雜填土;②粉土、粉質(zhì)黏土;③粉質(zhì)黏土;④粉砂、細砂;⑤粉質(zhì)黏土;⑥粉土;⑦細砂;⑧粉土;⑨粉質(zhì)黏土;⑩細砂。
施工現(xiàn)場地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水、第四系松散巖類孔隙承壓水。根據(jù)前期勘察資料及周邊資料,14.5 m 以上的 Q4-3、Q4-2 的粉土、粉質(zhì)黏土地層中有潛水的存在,透水性弱,屬弱透水層;孔隙承壓水賦存于高程在 72.7 m~49.7 m 范圍內(nèi)的粉細砂地層中,該土層富水性好,透水性強,屬強透水層,具有承壓性,根據(jù)前期隧道勘察資料,承壓水頭高約 12 m~13 m,高程約 71.5 m ~ 72.5 m。
為增加地連墻防滲效果,在相鄰兩幅地連墻接縫處外側(cè)均設(shè)置 2 根直徑 800 mm 的高壓旋噴樁進行封堵止水。高壓旋噴樁在地連墻施工結(jié)束且達到設(shè)計強度后方可施工。高壓旋噴樁采用 P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥,摻量不小于 30%。樁體深度控制以滿足覆蓋接縫處為必要條件,即:常規(guī)地連墻接縫處樁底標高 55.60 m (即結(jié)構(gòu)筏板下),樁頂標高 77.45 m (即地連墻冠梁頂),樁長 21.85 m;地鐵 B、C 出站口抬升段地連墻接縫處樁底標高 55.60 m (即結(jié)構(gòu)筏板下),樁頂標高 82.20 m (即地連墻冠梁頂),樁長 26.60 m。高噴樁中心距地連墻外側(cè) 0.25 m,以地連墻分幅線為準,樁間距 400 mm,樁體搭接 400 mm。
高壓旋噴樁主要作為基坑支護、止水工藝,常用于臨時性工程。不同的地質(zhì)條件、不同的施工機械和施工工藝對其成樁質(zhì)量、止水效果影響明顯。高壓旋噴樁從施工工藝上可分為:單管法、雙管法、三管法,從漿液噴射方式上可分為定噴和擺噴。實際施工中,需根據(jù)地質(zhì)條件和試樁結(jié)果選擇適宜的施工工藝和方式,并為規(guī)模施工時質(zhì)量控制標準的制定提供依據(jù)。
(1) 確定施工工藝,即在單管法、雙管法、三管法中選擇最適宜的。
(2)高壓旋噴機、注漿泵及配套設(shè)備(管路最大長度)。
(3) 確定漿液配合比及泥漿比重、下鉆及提升速度、注漿量及注漿壓力、水泥摻量、氣壓、水壓。
(4) 依據(jù)試樁取芯結(jié)果,確定本工程高壓旋噴樁質(zhì)量評定標準(樁體直徑、無側(cè)限抗壓強度)。
2.1.1 設(shè)計參數(shù)
水泥摻入量應(yīng)不小于 30%,經(jīng)計算,水泥用量為297 kg/m3。
表 1 設(shè)計參數(shù)
2.1.2 設(shè)計施工工藝
本工程設(shè)計要求采用三重管法施工,具體的各項參數(shù)由試樁結(jié)果確定。 工藝流程如下:場地清整→樁位測設(shè)→鉆機就位→引孔下管→漿液配制→噴射注漿→停漿拔管→設(shè)備清洗、移機。
2.2.1 試樁工藝分析
根據(jù)施工現(xiàn)場地質(zhì)構(gòu)造條件、樁徑、水泥摻量和周邊已有類似工程施工工藝并結(jié)合作業(yè)班組施工經(jīng)驗,建議采用雙重管方法成樁,即:下鉆時開啟水壓、氣壓,關(guān)閉漿壓;提鉆時開啟漿壓、氣壓,關(guān)閉水壓。其中在鉆深 8 m~18 m 時,因該層段為透水層且主要由粉砂、粉細砂構(gòu)成,為保證成樁質(zhì)量,該段采用降低提鉆速度且復鉆的措施。報建設(shè)單位經(jīng)設(shè)計院同意后,試樁定為 3 組,具體試樁參數(shù)如下表 2 所示。
表 2 試樁參數(shù)
其中:第 1 組采用設(shè)計提供建議參數(shù),個別適當調(diào)整,采用三管法施工;第 2 組根據(jù)施工經(jīng)驗參數(shù),采用雙管法+局部復噴施工;第 3 組根據(jù)施工經(jīng)驗,對漿壓、氣壓、水壓及其注入量進行調(diào)整,采用雙管法施工。
2.2.2 試樁機械
表 3 試樁機械
影響高壓旋噴樁質(zhì)量的因素很多,諸如環(huán)境條件、人員、材料、設(shè)備、施工方法、成品保護等等,下面筆者著重闡述試樁階段的監(jiān)理要點。
3.1.1 熟悉設(shè)計文件以及地勘報告
(1) 組織監(jiān)理工程師詳細閱讀地勘報告,進行現(xiàn)場踏勘;根據(jù)地勘報告和現(xiàn)場勘察及以往類似工程監(jiān)理經(jīng)驗,提出監(jiān)理方意見。
(2) 組織監(jiān)理工程師熟悉圖紙,并與施工單位交換對圖紙的審查意見,對高壓旋噴樁試樁前所存在的技術(shù)問題充分討論,在圖審前形成共識。
(3) 參加業(yè)主組織的設(shè)計交底和圖紙會審會議,了解設(shè)計意圖,提出對試樁質(zhì)量、安全、進度、投資等方面有益的建議。
3.1.2 審查專項施工(試樁)方案
首先對方案的程序性、符合性及針對性進行審查,重點審查方案是否符合設(shè)計及工程建設(shè)強制性標準的要求;而后審查方案的施工工藝、質(zhì)量保證措施是否滿足設(shè)計及規(guī)范標準,是否具有可操作性;最后審查施工方案中安全生產(chǎn)措施是否符合 JGJ 59—2011《建筑施工安全檢查標準》的要求。
3.1.3 核查測量儀器等
核查測量儀器標定證書;復核加密控制網(wǎng)坐標及高程的準確性,確認是否進行有效保護。
3.1.4 人員、材料、設(shè)備的控制要點
(1) 審查作業(yè)人員上崗證件,監(jiān)督施工單位按照試樁方案對參與試樁的作業(yè)人員做好質(zhì)量、安全技術(shù)交底工作,完善書面交底記錄的簽字。
(2) 按照試樁方案核查進場設(shè)備規(guī)格、型號及性能是否滿足工藝要求,并單機空車試運轉(zhuǎn);高、低注漿泵年度檢驗合格證是否有效,壓力表標定是否在有效期內(nèi);輸漿管路長度不得超過 50 m。
(3) 檢查進場水泥是否與設(shè)計要求品種一致,并進行見證取樣、送檢,三天報告合格方準使用;不合格材料必須立即退場。
3.1.5 施工安全及環(huán)境的控制要點
(1) 制漿區(qū)搭設(shè)工棚,安裝抑制揚塵設(shè)備。
(2) 試樁區(qū)域挖設(shè)溢流坑,防止翻漿隨意流淌。
(3) 檢查高壓輸漿管路是否完好,檢查管路與空壓機、管路與鉆桿的接駁點是否緊固。
(4) 檢查臨時用電線路架設(shè)及開關(guān)箱,保護裝置是否安全有效。
(1) 按照試樁參數(shù)指標,檢測成品水泥漿液配比(黏度)是否與既定的參數(shù)一致,抽查每(桶)次制漿量偏差及總批次,核算單根樁總用漿量。
(2) 試樁前聯(lián)動試車,對制送漿設(shè)備、鉆機、高壓泥漿泵、噴頭等做試機運行, 檢查壓力表、流量表的精度和靈敏度。
(3) 校核樁位坐標、高程,并與地連墻接縫位置實施量測;校驗鉆桿的垂直度及鉆頭定位,確保鉆桿、鉆頭及噴頭、導流器暢通無阻。
(4) 起始噴漿的控制。鉆頭置于樁底標高后(超過設(shè)計標高 20 cm)開啟噴射注漿管路,在孔底原位靜噴1 min~ 3 min;待漿液向上翻出孔口且情況正常后,方可開始提升旋噴。
(5) 噴漿過程的控制。水泥漿液配置、待用、使用時間不得超過 2 h,否則按照廢漿處理;核對試樁參數(shù),如鉆桿進尺、提鉆速度、旋轉(zhuǎn)速度、噴漿(水、氣)的壓力、噴漿(水、氣)量等重要參數(shù)是否與方案一致;記錄成樁過程中各土層交界處噴漿壓力變化及孔口翻漿量變化,出現(xiàn)過大、過小、甚至無翻漿現(xiàn)象時督促施工單位查找原因,及時采取正確的技術(shù)措施保持翻漿量平穩(wěn);鉆桿換接過程迅速、準確、安全,減少噴漿停滯時間、降低噴頭堵塞幾率,促使噴漿連續(xù)進行;提鉆中如遇停電、卡鉆、機械故障等造成噴漿中斷,應(yīng)立即督促搶修,縮短中斷時間;如無法在短時間內(nèi)修復,應(yīng)記錄停噴處標高,及時將鉆桿全部拔出、清洗管路;恢復噴漿時,噴頭要超過停鉆處 30 cm 起噴,保證樁體的連續(xù)性。
(6) 透水層(粉砂、粉細砂層)噴漿的控制要點。依據(jù)地質(zhì)報告,本地區(qū)高程 76.5 m~66.3 m 區(qū)間主要由粉砂、粉細砂構(gòu)成,且高程 72.7 m~49.7 m 范圍內(nèi)同時存在孔隙承壓水(現(xiàn)狀作業(yè)面高程約 78.2 m),屬強透水層,滲透性好,噴漿時漿液流失嚴重,不易成樁。為此,在高程 72.0 m ~62.0 m 區(qū)間內(nèi),第二組高壓旋噴樁采取提升噴漿→復鉆→二次提升噴漿;第三組高壓旋噴樁采取降低水壓、提高漿壓及注漿量、提高漿液比重等措施。
(7) 相鄰樁施工間隔控制。本工程高壓旋噴樁是在兩幅地連墻接縫處外側(cè) 25 cm 雙根套打,中心距 40 cm,對地連墻接縫起封閉抗?jié)B的作用。兩根樁施打時間要保持一定的間隔,原則上不小于 48 h。
本工程高壓旋噴樁為永久性止水結(jié)構(gòu),設(shè)計要求水泥土抗壓強度不小于 1.5 MPa,滲透能力小于 1×10-7cm/s。
3.3.1 試樁取芯
取芯機械:GK-200 履帶式地質(zhì)鉆探機;取芯位置:樁心外側(cè)樁徑四分之一處;取芯時間:成樁后 7 d。
第一組:0~10 m 可取出固體樣本,但不連續(xù),10 m以下無樁體樣本;
第二組:0~15 m 可取出連續(xù)固體樣本,15 m~20 m可見塊狀樁體,但不連續(xù),20 m 以下無樁體樣本;
第三組:0~15.4 m 可取出連續(xù)固體樣本,15 m 以下無樁體樣本。
圖 1 第一組芯(設(shè)計參數(shù)、三管法)
圖 2 第二組芯(復噴、雙管法1)
圖 3 第三組芯(雙管法)
試樁分析:抗?jié)B性能試驗第一組不滿足設(shè)計要求指標,第二組、第三組樁體均滿足設(shè)計要求;經(jīng)檢測,三組芯樣 28 d 水泥土強度均大于設(shè)計要求。
3.3.2 確認高壓旋噴樁工藝及參數(shù)
經(jīng)核查,本工程結(jié)構(gòu)底板底高程為 67.6 m,第二組高噴樁有效樁體高程 63.3 m,超出結(jié)構(gòu)底板 4.3 m,滿足墻體防滲要求。報建設(shè)單位、設(shè)計單位批準,決定選用第二組參數(shù)作為本工程高壓旋噴樁施工技術(shù)參數(shù),同時對其中個別參數(shù)進行微調(diào),如表 4 所示。
表 4 調(diào)整后參數(shù)
3.3.3 質(zhì)量檢查標準
表 5 質(zhì)量檢查標準
(1) 審批施工單位試樁后修改的高壓旋噴樁施工方案,重點審核施工部署、施工工藝、技術(shù)參數(shù)的準確性。督促施工單位現(xiàn)場技術(shù)負責人按照既定方案對技術(shù)、質(zhì)檢、作業(yè)隊伍進行全面交底。
(2) 依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范、標準及審批后的專項施工方案編制高壓旋噴樁監(jiān)理實施細則。組織專業(yè)監(jiān)理工程師、監(jiān)理員進行專項交底,明確監(jiān)理工作流程,人員分工,工序質(zhì)量控制點及驗收程序、質(zhì)量標準。
(3) 組織召開高壓旋噴樁專項監(jiān)理交底會,充分解讀試樁成果,對高壓旋噴樁工序進行細化、分解。確定檢驗批劃分、停檢點設(shè)置、驗收項目、驗收程序、質(zhì)量標準;確定技術(shù)資料表格、填寫格式及報審流程。
根據(jù)不同的巖土條件和水文條件,結(jié)合周邊已有類似工程的施工經(jīng)驗,選擇適宜的施工方法,科學、有序地調(diào)整技術(shù)參數(shù)。試樁中認真執(zhí)行既定參數(shù),如實記錄指標的波動區(qū)間,分析試件檢測數(shù)據(jù),在滿足設(shè)計及規(guī)范標準的前題下,統(tǒng)籌兼顧,合理確定施工參數(shù)。監(jiān)理過程中,應(yīng)加強對常見質(zhì)量問題的事前控制措施的落實,有效降低高壓旋噴樁的施工成本,促進施工質(zhì)量的提高。