PAGEPAGE1淺談深厚淤泥層沖孔灌注樁施工技術(shù)研究目錄TOC\o"1-2"\h\u16632淺談深厚淤泥層沖孔灌注樁施工技術(shù)研究 1208741工程概況 1215482地質(zhì)情況及水文條件 1319842.1地質(zhì)情況 1183302.2水文條件 1214853施工難點(diǎn) 2308324成樁技術(shù)方案確定 2171835沖孔灌注樁施工技術(shù) 2154505.1埋設(shè)護(hù)筒 2325115.2沖擊成孔 2157445.3清孔 3313275.4水下混凝土灌注 3306045.5長(zhǎng)護(hù)筒拔出質(zhì)量控制 3199305.6樁底注漿 4260776結(jié)束語(yǔ) 4[摘要]本文結(jié)合天宏國(guó)際5#地塊主體及地下室工程實(shí)例，針對(duì)存在深厚淤泥層和地下水位高等復(fù)雜地質(zhì)情況，鑒于采用常規(guī)的泥漿護(hù)壁施工工藝在承壓水作用下容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，塌孔處理周期長(zhǎng)，無(wú)法在節(jié)點(diǎn)時(shí)間完成樁基工程，經(jīng)過(guò)專家討論研究后采用長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁和泥漿護(hù)壁相結(jié)合的成樁技術(shù)方案。實(shí)踐表明，該成樁技術(shù)不僅能夠保證按期完成樁基施工，還能有效地保證樁身混凝土質(zhì)量，取得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，值得在類似項(xiàng)目進(jìn)行推廣。[關(guān)鍵詞]深厚淤泥層；沖孔灌注樁；成樁技術(shù)；長(zhǎng)護(hù)筒；樁底注漿1工程概況天宏國(guó)際5#地塊主體及地下室工程共有12棟樓，總建筑面積為132099.27m2，其中1#～3#樓為地上27層，5#～11#樓為地上18層，13#和15#樓為地上1層，地下室為1層。高層住宅樓的結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，13#和15#樓的結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度。本工程樁基為沖孔灌注樁，設(shè)計(jì)樁徑為800mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)約為25～32m，樁身混凝土強(qiáng)度為C30，為端承樁，設(shè)計(jì)要求樁端嵌入中風(fēng)化花崗巖≥1m。2地質(zhì)情況及水文條件2.1地質(zhì)情況施工場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)的巖土層揭示厚度及特征按照由上至下的順序分別敘述如下：①雜填土，由碎石、粘性土和粗砂等組成，欠固結(jié)，層厚3.10～4.80m；②淤泥，屬于高壓縮性土，灰黑色，力學(xué)強(qiáng)度低，呈軟塑狀態(tài)，層厚10.10～19.70m；③淤泥質(zhì)土，局部混有腐殖質(zhì)、細(xì)砂和貝殼，呈軟塑狀態(tài)，層厚3.50～8.20m；④粉質(zhì)粘土，灰黃色，呈可塑狀態(tài)，層厚2.10～3.60m；⑤碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，碎裂狀構(gòu)造，灰黃色，裂隙發(fā)育，層厚3.50～5.90m；⑥中風(fēng)化花崗巖，灰白色，結(jié)構(gòu)完整，屬于堅(jiān)硬巖，層厚4.20～7.30m。2.2水文條件地下水的補(bǔ)給主要來(lái)自巖土層孔隙水、大氣降水和周邊河流的徑流滲透，本工程地下水埋深為4.10～5.20m。3施工難點(diǎn)（1）本工程淤泥層厚度較大，最大厚度達(dá)19.7m，再加上地下水位較高，淤泥在地下水浸泡下觸變性較為顯著，沖孔灌注樁成孔時(shí)很容易出現(xiàn)陷錘、塌孔和漏漿等現(xiàn)象。（2）淤泥層和淤泥質(zhì)土層均為軟塑狀態(tài)，沖孔灌注樁樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，軟土層成孔時(shí)如何控制孔壁的垂直度偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)成為擺在施工管理人員的技術(shù)難題。（3）存在深厚淤泥層地質(zhì)情況下，沖孔灌注樁采用傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁施工方案，由于地下水的沖刷作用，泥漿很容易被稀釋，從而容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，成孔速度慢，本工程工期緊張，常規(guī)施工方案無(wú)法滿足工期的要求，需要采用一定的措施進(jìn)行改進(jìn)。4成樁技術(shù)方案確定鑒于深厚淤泥層的觸變性顯著，地下水水位較高等復(fù)雜地質(zhì)情況，常規(guī)的泥漿護(hù)壁成樁技術(shù)方案施工速度慢，工期無(wú)法滿足施工需求，沖孔灌注樁成孔過(guò)程容易出現(xiàn)縮頸、塌孔和漏漿等現(xiàn)象，孔壁垂直度偏差控制難度大，淤泥層的混凝土充盈系數(shù)較大，工程造價(jià)顯著增加。經(jīng)過(guò)參建各方的專家研究與討論之后，建議采用長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁和泥漿護(hù)壁相結(jié)合的成樁技術(shù)方案。雜填土層采用比樁徑大200mm的樁錘沖擊成孔，采用泥漿護(hù)壁成孔工藝，待穿過(guò)雜填土層進(jìn)入淤泥層時(shí)，采用吊車、振動(dòng)錘和液壓鉗等工具將鋼護(hù)筒振沖穿過(guò)淤泥層，接著再采用與樁徑一致的樁錘沖擊成孔。5沖孔灌注樁施工技術(shù)5.1埋設(shè)護(hù)筒鑒于表層雜填土層結(jié)構(gòu)松散，采用常規(guī)的鋼護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)，在后期長(zhǎng)護(hù)筒振沖力作用下，孔口容易出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象，結(jié)合類似項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程護(hù)筒采用混凝土護(hù)壁，采用現(xiàn)場(chǎng)支模澆筑方式，護(hù)壁內(nèi)徑為1200mm，高度為2.0m，護(hù)壁的軸線偏差控制在20mm之內(nèi)，護(hù)壁垂直度偏差控制在1%之內(nèi)，露出地面約為0.5m，樁位軸線偏差≤50mm，在樁位四周設(shè)置控制樁作為后續(xù)樁位復(fù)核之用。5.2沖擊成孔沖孔灌注樁施工之前根據(jù)樁基布置情況和施工場(chǎng)地情況設(shè)置泥漿池，本工程在每個(gè)承臺(tái)設(shè)置1個(gè)泥漿池，在場(chǎng)地內(nèi)空曠地方設(shè)置3個(gè)大泥漿池作為泥漿儲(chǔ)備之用。本工程部署10臺(tái)沖孔樁機(jī)，樁錘直徑選用1000mm和800mm兩種，雜填土層樁錘直徑為1000mm，其余巖土層樁錘直徑為800mm。雜填土層采用原位造漿，泥漿比重為1.3～1.4，為了避免出現(xiàn)梅花孔，在樁錘和鋼絲繩連接處安裝自轉(zhuǎn)向的裝置，開(kāi)孔時(shí)應(yīng)低沖程沖擊，待沖擊至混凝土護(hù)壁以下2m方可加大沖程。當(dāng)沖擊至淤泥層時(shí)，及時(shí)下放長(zhǎng)護(hù)筒。本工程長(zhǎng)護(hù)筒采用壁厚為12mm內(nèi)徑為900mm的鋼套筒，材質(zhì)為Q235，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)度為8～12m，采用噸位為50t的履帶式吊車將預(yù)備好的鋼套筒垂直起吊至距離混凝土護(hù)壁上口約0.5m，由樁位設(shè)置好的控制樁拉線呈十字型，鋼套筒中心應(yīng)與樁位中心重合，4名操作工人均勻?qū)ΨQ地扶住鋼套筒的四角，對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐垂直緩慢地下放，2臺(tái)經(jīng)緯儀架設(shè)在鋼套筒兩側(cè)呈相互垂直的方向來(lái)量測(cè)和調(diào)整鋼套筒垂直度，確保鋼套筒垂直度偏差控制在1%范圍內(nèi)。為了確保長(zhǎng)護(hù)筒垂直度偏差滿足施工規(guī)范要求，每下沉1.5～2m應(yīng)對(duì)長(zhǎng)護(hù)筒的垂直度偏差檢查1次。長(zhǎng)護(hù)筒振沉過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注其下沉速度變化情況，如果出現(xiàn)難以振沉情況，采用吊車吊起長(zhǎng)護(hù)筒約0.5m高度后再繼續(xù)振沉施工，如果遇到障礙物，則應(yīng)將長(zhǎng)護(hù)筒提出地面，采用樁錘沖擊穿透障礙物后再接著進(jìn)行長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁施工。上下兩節(jié)鋼套筒接長(zhǎng)采用焊接形式，2名焊工對(duì)稱進(jìn)行焊接，為了確保焊接處的連接強(qiáng)度，在焊縫位置加包鋼板進(jìn)行施焊，鋼板規(guī)格為200mm×10mm，待焊縫自然冷卻后即可接著振沉施工。為了確保長(zhǎng)護(hù)筒有效穿過(guò)軟土層，以長(zhǎng)護(hù)筒插入粉質(zhì)粘土層≥1m為準(zhǔn)，結(jié)合地質(zhì)柱狀圖和長(zhǎng)護(hù)筒下沉速度進(jìn)行判斷，鋼護(hù)筒露出地面高度為0.5m。長(zhǎng)護(hù)筒振沉之后采用樁錘為800mm接著沖擊成孔。在風(fēng)化巖成孔時(shí)如出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，將事先準(zhǔn)備好的粘性土與片石混合物填入樁孔內(nèi)，填筑高度應(yīng)高出偏孔位置0.5m以上，下放樁錘低錘密擊后沖擊至中風(fēng)化花崗巖，持力層位置應(yīng)經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核確定后接著砍巖1m即可停止沖擊成孔施工。5.3清孔采用氣舉反循環(huán)工藝進(jìn)行清孔，要求二次清孔后含砂率≤6%，孔底沉渣厚度≤50mm，泥漿比重為1.15，黏度≤28s。5.4水下混凝土灌注鋼筋籠下放安裝固定后方可安裝導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，導(dǎo)管規(guī)格為300mm，導(dǎo)管安裝之前應(yīng)進(jìn)行密閉性和連接強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合施工規(guī)范要求后方可進(jìn)行安裝。本工程采用螺紋導(dǎo)管，將O型密封圈安裝在兩節(jié)導(dǎo)管之間，確保導(dǎo)管的密閉性，導(dǎo)管底與孔底的距離為0.3～0.5m?；炷撂涠瓤刂茷?80～220mm，坍落度太小容易出現(xiàn)鋼筋籠上浮現(xiàn)象，坍落度太大則容易出現(xiàn)離析現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)計(jì)算后首灌混凝土數(shù)量為2.7m3，料斗選用容量為3m3。為了確保首灌成功，料斗裝滿混凝土后，在隔水鋼板拉起的瞬間應(yīng)加大馬力往料斗里卸料直至第一車混凝土全部卸料完成。混凝土灌注時(shí)應(yīng)做好混凝土供應(yīng)計(jì)劃，使得混凝土灌注連續(xù)不中斷。每車混凝土灌注后及時(shí)量測(cè)混凝土面的高度，根據(jù)埋管的深度計(jì)算拆管的節(jié)數(shù)，要求導(dǎo)管埋入混凝土深度控制在2～6m，避免出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。為了保證樁頂混凝土的密實(shí)度與質(zhì)量，本工程要求最終混凝土灌注面超過(guò)樁頂高程1m。5.5長(zhǎng)護(hù)筒拔出質(zhì)量控制采用長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁施工時(shí)，長(zhǎng)護(hù)筒拔出開(kāi)始時(shí)間對(duì)樁身混凝土質(zhì)量影響極大，過(guò)早或者過(guò)晚均可能出現(xiàn)混凝土質(zhì)量缺陷。為了確保樁身混凝土質(zhì)量，本工程采用水下混凝土灌注完成時(shí)間和初凝時(shí)間等兩個(gè)因素來(lái)對(duì)長(zhǎng)護(hù)筒拔出開(kāi)始時(shí)間進(jìn)行控制，結(jié)合類似項(xiàng)目成功案例，本工程長(zhǎng)護(hù)筒拔出開(kāi)始時(shí)間確定為水下混凝土灌注完成后0.5～1h和混凝土運(yùn)出攪拌站5h之內(nèi)。采用履帶式吊車吊住鋼護(hù)筒，采用振動(dòng)液壓鉗夾住鋼護(hù)筒，起拔時(shí)先振動(dòng)2～5min，接著邊振動(dòng)邊拔起，每隔3m停止拔起1次，再次振動(dòng)2～3min后往上振拔，直至將鋼護(hù)筒拔出地面。在振拔過(guò)程中采用2臺(tái)經(jīng)緯儀來(lái)控制鋼護(hù)筒拔出垂直度，要求垂直度偏差控制在1%之內(nèi)。在鋼護(hù)筒拔出過(guò)程中應(yīng)時(shí)刻關(guān)注護(hù)筒內(nèi)混凝土面高度，當(dāng)出現(xiàn)混凝土面下降時(shí)，空位高度應(yīng)采用混凝土補(bǔ)灌完成，接著繼續(xù)振拔。5.6樁底注漿樁基施工完成后1d即可采用高壓水開(kāi)塞注漿管，7d后采用純水泥漿進(jìn)行樁底注漿作業(yè)。水泥采用強(qiáng)度為42.5R的普通硅酸鹽水泥，注漿壓力為4MPa，水泥漿的水灰比為0.55。注漿順序?yàn)橄韧鈬笾虚g，注漿作業(yè)中如果出現(xiàn)竄漿或冒漿等現(xiàn)象，采取間歇注漿方法，一般間歇時(shí)間為1h，注漿主要以注漿量進(jìn)行控制，單樁注漿量為1.5t。6結(jié)束語(yǔ)沖孔灌注樁施工完成后按照設(shè)計(jì)要求做靜載和動(dòng)測(cè)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。樁位偏差和樁頂混凝土質(zhì)量均符合施工規(guī)范要求。以樁長(zhǎng)為25m為例，長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁成孔2d，傳統(tǒng)的泥漿護(hù)壁成孔6d，工期節(jié)4d；長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁成孔混凝土充盈系數(shù)實(shí)測(cè)為1.35，而泥漿護(hù)壁成孔混凝土充盈系數(shù)實(shí)測(cè)為1.65，長(zhǎng)護(hù)筒工藝能夠有效節(jié)約混