人工挖孔樁穿過流砂層的施工方法

2021-03-04 09:41:20 字數 3403 閱讀 7066

在山坡地採用人工挖孔樁是近年來常使用的一種樁基處理方法,具有機具簡單、無雜訊、無振動、對周圍建築物無影響、施工速度快、排土少、造價較低、土層明確、沉渣乾淨、能直接判斷持力層地質狀況等特點,較廣泛應用於山區工業與民用建築,永泰縣近年來有幾十個工程採用人工挖孔樁基礎。但當地層是粉土、粉質粘土或細砂組成,且水位高、水量較大或地層中有氣、電危害時,人工成孔的施工難度就大。人工挖孔樁的施工方法有多種形式,教訓也很多,因此施工方法尚需**、完善。

永泰縣工商局綜合大樓工程針對較複雜的地質條件,在人工挖孔樁施工中先後採用「鋼護筒沉筒法」和「孔下預製鋼筋混凝土沉筒法」等技術,解決了流砂層和地下水量大條件下成孔施工的難題。現介紹如下,供類似工程施工時借鑑。

一、工程概況

本工程是集商業、辦公、住宅於一體的綜合性建築物,九層框架結構,建築面積15714m2,基礎設計為人工挖孔灌注樁;建築場地位於大樟溪北岸,屬大樟溪沖積層,地勢平坦,鑽探資料顯示,場地的地層分布自上而下為;(1)耕植1.1—1.7m,(2)粉質粘土2.

5—5.4m,(3)細砂3.0—5.

7m,(4)粉質粘土1.3—2.1m,(5)細砂0—1.

0m,(6)碎卵石層。地下水豐富且埋深較淺,砂層中因與淡水河砂連通,水位隨河水變化而變化,但水質對砼不具侵蝕性。根據上述地質情況,不宜採用淺基礎,設計中採用了人工挖孔樁基礎,但該場地內細砂層較厚,這種砂層在一定的水壓作用下,一被擾動就會產生液化成為流砂。

該工程設計為單樁單柱、框架結構,共有挖孔樁142根,樁徑0.8—1.5m不等,樁端持力層為中密碎卵石層。

人工挖孔樁遇到厚層流砂難於成孔,本工程挖孔樁施工對此作了有益的**,並取得了成功的經驗。

二、成孔方法的選擇

由於地層複雜,且工期較緊,在施工中不斷地探索適合於本工程實際的成孔方法。

1.井點降水,帷幕灌漿止水

通過降低地下水位,使細砂層處於無水狀態,但在抽水過程中,大量的粉細砂隨水抽出,若大面積的井點降水,可能導致地面塌陷,被迫放棄此方案。至於帷幕止水,我們請教了水利部門有關專家,他們認為在細砂層中灌漿,幕牆難以形成,止水效果亦差,且費用高,此法也不能採用。

2.鋼護筒護壁及孔下預製鋼筋砼沉筒護壁止水

人工挖孔通過耕植土、粉質粘土時均很順利的挖至細砂層面,以後通過多種方法試驗通過流砂層,均未獲得成功。最後對通過較薄的流砂層採用鋼筒護壁,對較厚的流砂層採用預製的鋼筋砼沉筒護壁的止水辦法,阻擋住流砂,然後在筒內挖掘至設計標高,清基後灌築砼。

三、含水流砂層中的成孔施工

含水流砂層厚約3.0—5.7m,根據各樁孔需穿過的流砂層厚度,施工時主要採用兩種護壁方法成孔。

1.鋼護筒護壁法:鋼護筒採用5mm厚鋼板切割拼裝而成。

鋼護筒的整體剛度較差,拼裝大孔徑的樁孔護壁尤其如此,因而只適宜用於流砂層厚度較小的樁孔。具體做法是根據樁孔中需要護壁的上口和下口尺寸,在地面上將鋼板切割成一定形狀和大小的梯形等小塊,加工成適宜弧度,在兩側拼裝連線邊預留長方形連線孔,以便孔下螺檢連線並保證樁孔直徑。鋼護筒在分片下孔前要試拼裝,當樁孔將挖至流砂層上表面時,將鋼護筒分塊吊下,在孔下拼裝成型後繼續下挖,下挖過程中配以水幫浦抽水,邊挖邊使護筒下沉(如圖1)。

上下兩相鄰鋼護筒就位後,在搭接縫隙處可填灌素混凝土,以增加接頭處密封性和縱向穩定性。

2.孔下預製鋼筋砼沉筒護壁法:流砂層厚度大的樁孔鋼筒所受壓力大,易變形,難以阻擋流砂,樁孔尺寸很難滿足設計要求,鋼筋籠下放困難,通過將砼沉井(沉管)加以改進,作為護壁。

本工程中無法在孔口外或加工廠預製套管,因為若要使樁孔尺寸不減小,預製套管便無法從孔口下放,為此提出在處理流砂層時,提前做擴大護壁,在孔下做砼內滑模套管,待此套管砼達到一定強度後,邊挖邊沉(如圖2)。關鍵有以下三點:其一,確定提前做大護壁的準確位置和合理高度,既要滿足順利通過流砂層的需要,又要避免因提前擴大頭高度過大,增加樁身砼的澆築量。

經分析和實施比較,提前擴大護壁高度在2m左右較為適宜,有利於孔下製作砼護筒的支模和澆築砼及保證形狀的規則性;其二,預製砼護筒的外模支設既要保證砼護筒外壁的形狀尺寸和表面基本平滑,還必須在挖取砂層時保證其容易脫落,使之易於分離,並順利下沉;其三,因所穿越砂層流動性很大,故保證上下護筒的連線牢固和密封性十分重要,將上下兩節套筒的鋼筋用彎鉤連線,並在圈口做成企口連線,效果較好。

孔下預製鋼筋砼沉筒法的主要施工步驟如下:(1)在流砂層頂面以上約2m位置開始做擴大護壁並施工至流砂層頂面以上10—20cm處;(2)支設預製沉筒外側模板,綁鋼筋網片;(3)支設預製沉筒內側模板,澆築砼;(4)滿足強度要求後開挖砂層,邊挖邊使沉筒下沉;(5)第一節沉筒上口沉至流砂層頂面上10—20cm時,按上述方法預製第二節鋼筋砼沉筒;(6)重複以上操作直至樁孔順利通過流砂層。

四、擴大頭的成孔

擴大頭成孔在大直徑樁施工中難度較大,在土層起伏變化較大的情況下,準確地確定樁端持力層位置及擴大部分土層性質,是保證擴大頭施工順利進行的關鍵。本工程部分孔樁擴大頭下部碎卵石表面有厚度不大的砂層(≤1m),此砂層與碎卵石層相連,飽含地下水,砂層部分的成孔如不採取支護措施,就難以保證孔底擴大頭的形成,其處理方法是採用鋼護筒支護,下設由鋼筋焊成的支架進行支撐。經實際檢查,證明隨著開挖成孔的加深,鋼護筒支護情況良好,能較好地起到隔砂作用,使孔底擴大頭滿足設計要求。

五、成孔質量控制

1.樁孔檢查驗收:專案主要有樁孔直徑、擴大頭直徑、護孔高度、樁孔垂直度偏差等。

樁孔全深範圍內分兩次查驗進行控制,在通過流砂層時進行第一次檢查,以便護筒糾偏和保證下部孔壁的位置準確,在擴大頭已支護成型,準備突擊開挖清底時進行第二次檢查,對整個樁孔質量進行認可。

2.樁端持力層驗收:施工前由勘察和設計單位提供中密碎卵石層的直觀標準,樁孔挖至設計要求的持力層時,應組織地質勘察、設計、施工、建設、質監等部門共同進行實地勘察檢驗。

六、樁身砼澆築

本工程將樁身砼分兩次澆築,即先按水下澆築砼方法澆築一定量的砼進行封底,然後幹孔澆築上部樁身砼。

1.水下澆築封底砼嚴格按照水下砼澆築的規範要求進行,即樁孔驗收合格後往下澆築導管,導管下端應盡量靠近孔底(距孔底30~50cm為宜)連續澆築砼,並隨澆築隨提公升導管,但要保證導管下口始終埋於砼中,直至砼澆築至封底高度。封底高度要滿足兩方面的要求:

第一是能有效地封壓地下水;第二是盡量將施工縫留設在擴大頭直徑較大的部位,以增加鋼筋籠的下放深度,也對施工縫處連線有利;根據本工程的具體情況,分析確定砼封底高底以下1.5~2.0m為宜。

2.待封底砼終凝後(澆灌後約6~8小時),抽去孔內積水,將不凝結的沉澱約20cm厚的水泥漿清理出來,並將凝固的厚度約15cm的浮漿層全部剔除,至表面露出石子均布的密實砼層方為合格。砼表面按施工縫的規範要求處理,經查驗合格後進行下道工序施工。

3.樁身砼澆築雖然為幹孔作業,但孔較深,為避免孔離析,應按常規方法利用串筒或導管澆築。

七、結語

用鋼筒護壁及預製鋼筋砼沉管法穿越流砂層,施工簡單,易於加工,在本工程成孔中切實可行,均獲得成功,樁身質量***,經省建築工程質量檢測中心站對本工程142根孔樁中隨機抽檢5根進行高應變(pda)動力試樁結果表明,5根單樁承載力均能滿足設計承載力的要求;利用低應變動測試樁(pit)對現場隨機抽檢38根樁進行樁身砼完整性檢驗結果:

ⅰ類良好樁24根,佔63%,ⅱ類合格樁14根佔37%。

人工挖孔樁穿過流砂層的施工方法

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