河道高填方区域钻孔灌注桩施工技术浅谈
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河道高填方区域钻孔灌注桩施工技术浅谈
[摘要]: 通过具体工程实例介绍桩基施工中钻孔灌注桩施工工法的选取,并对比分析人工挖孔桩与机械旋挖成孔桩施工工艺的特点,重点对河道高填方区桩基施工方法的阐述。
[关键词]:嵌岩桩,扩底钻孔,人工挖孔,旋挖成孔泥浆护壁
1、工程概况
某工业厂房项目位于重庆市两江新区,总建筑面积9万m2。
一废弃古河道横穿厂区,被强~中等风化泥岩、砂岩碎块石填平,河道区域回填厚度8~10m。
主要接受大气降雨补给,向下渗透及迳流的方式流向古河道,雨季地下水量大。
主厂房建筑面积4万m2,3层框架结构,基础采用扩底钻孔灌注嵌岩桩。
2、施工工艺的选择
根据勘察资料和原有地形图分析河道高填方区域具有以下地质特点:回填厚度大,回填材料以抛填泥岩、砂岩碎块为主,材料大小不均匀,渗流很严重,在古河道河床隔水层上有几十公分的砂砾层。
设计桩基采用钻孔灌注桩,钻孔灌注桩常见的成孔工艺包括:泥浆护壁成孔、全护筒成孔、干作业成孔、造壁钻孔、人工挖孔等。
旋挖成孔泥浆护壁工法在机械钻进成孔中,在遇到地下水位埋深较浅或遇到易坍塌、缩颈、扩径地层时,为保护孔壁的稳定性、避免在施工时出现钻孔坍塌和缩颈现象,而在钻进过程中向孔内注入泥浆,利用静态泥浆液柱压力来保护孔壁稳定,实施钻孔的一种成孔工法。
该工法适用于有自由水影响的松软粉土层、粘土层、砂土层、砂卵、砾石层、卵砾石层、松散砂、碎石层,泥浆可以在孔壁处形成泥皮,起到护壁作用。
全护筒钻孔工法在旋挖钻机成孔时,将钢护筒埋入地下一定深度,然后再护筒内取土成孔。
该工法适用于层厚较大、无泥质胶结的松散砂圆砾、角砾层、卵石层、碎石层、溶洞地层、素填砂土、碎石土层、建筑、生活垃圾填土层、水上钻孔、严重涌水、漏浆等地层。
干孔钻孔适用于全孔深范围内无自由水、密实土层、泥岩、砂岩层。
造壁钻孔是通过预先注浆将钻孔位置的松散地层通过泥浆液胶结起来形成稳定的地层,适用于几乎无泥质胶结松散卵石、碎石层、漂石、块石层等。
人工挖孔桩适用于无地下水或少量地下水,且较密实的土层或风化岩层,若孔内产生的空气污染物超过《环境空气质量标准》GB3095规定的三级标准浓度限值时,必须采取通风措施,方可采用人工挖孔桩。
挖孔桩直径不应小于1200mm,挖孔的深度不宜大于15米,孔深大于10m时必须采取机械通风措施。
人工挖孔桩与机械旋挖成孔桩施工工艺的特点分析如下:
表一
表二
结合河道高填方区域具有以下地质特点,施工工艺分析如下:因回填区厚度高达8m内无自由水,不适用采用泥浆护壁的工艺,不具备干作业成孔条件;因回填区材料以泥岩、砂岩碎块为主,材料大小不均匀全护筒钻孔工法也不适用;因回填区厚度太深,造壁钻孔工艺成本太高而无法采用;因河床含水砂砾层人工挖孔施工安全存在很大隐患。
最终方案采用回填层采取人工挖孔桩的工艺,进入含水砂砾层厚采取水下旋挖钻机泥浆护壁工法。
3、施工工艺
3.1施工工艺流程3.2人工挖孔桩应注意的安全问题
(1)施工前必须对作业人员进行安全技术交底。
(2)每作业班组不少于3人,作业人员必须身体健康,井下作业人员必须戴安全帽、安全带,安全绳必须系在孔口。
(3)每次下井前必须检测井下的有毒有害气体。
(4)井内设100w-12V防水带罩照明设备,电缆为防水绝缘电缆。
(5)孔内必须设置应急软爬梯,供人员上下井;使用的电动葫芦、吊笼等
应安全可靠并配备自动卡紧保险装置。
(6)井口设置硬护栏,护栏高度不得低于1m。
(7)井下作业2小时必须上井休息。
(8)桩孔开挖深度超过10m时,必须配备专门井下送风设备,风量不小于25L/S。
(9)挖出土方应及时运离井口,不得堆放在孔口四周1.0m范围内,机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。
(10)井下作业发现异常,立即停止施工返回地面,待确认方案后再行施工。
(11)编制应急救援专项方案,配备应急救援设备。
3.3泥浆护壁施工注意事项
在人工挖孔到含水砂砾曾时停止施工,配置泥浆变换成旋挖成孔泥浆护壁工法。
(1)泥浆的物理化学属性与地层相适应,应具有良好的流变性和稳定性。
(2)钻进过程中钻具的旋转速度和进尺速度要与地层相适应,避免塌孔、缩孔、缩颈、吸钻、冒钻。
(3)随时检查钻齿的磨损情况,及时更换钻齿。
3.4扩底施工
为提高单桩承载力,设计采用扩底钻孔。
旋挖成孔桩扩底施工采用配套的上压式扩底钻头,钻头本身不带装渣机构。
完成一次扩孔一般需要3~4次下入捞渣头将钻渣捞出。
规范要求端承桩沉渣厚度不大于50mm。
3.5吊装钢筋笼、导管注意事项
(1)吊车与未浇筑桩孔保持安全距离,吊装半径内禁止施工。
(2)清孔后尽快安装吊装钢筋笼,避免泥浆沉淀堆积超过规范要求。
(3)钢筋笼下方后需要固定钢筋笼,避免砼浇筑过程中钢筋笼上浮或偏移。
(4)井边维护不得拆除,井边作业人员必须系好安全带。
(5)导管安装顺序需满足浇筑过程拆导管的顺序,导管距离孔底宜为300~500mm。
3.6水下混凝土灌注注意事项
(1)水下浇筑砼塌落度宜控制在180mm~220mm;
(2)水泥用量不应小于360kg/m3;
(3)含沙率宜为40%~50%,并宜选用粗砂;
(4)粗骨料的最大粒径应小于40mm,且应满足粒径不大于钢筋间距的1/3。
(5)预备足够初灌量,导管一次埋入砼面一下不应少于0.8m。
(6)导管埋入砼深度2~6m,严格控制提拔导管速度,避免发生超拔断桩。
(7)砼浇筑过程中,宜上下轻度抖动导管,避免砼灌入不畅。
(8)水下砼要超灌0.8m~1.0m为宜,浮浆层后续要凿除。
4.结束语
河道高填方特殊的地质条件下,选择人工挖孔与旋挖成孔泥浆护壁相结合的施工工艺,配合水下砼灌注,既保证了施工质量又确保了安全施工和成本控制的合理化。
参考文献:
重庆市建设技术发展中心等.《旋挖成孔灌注桩技术应用》.重庆.2012.8
中国建筑科学研究院等.《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008).北京:中国建筑工业出版社2008
中交第一公路工程局有限公司等《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011).北京:人民交通出版社2011。