旋挖钻机灌注桩在较厚砂层的施工技术

赵文英

1 工程概况

1.1 概述

本工程项目位于西安市南郊,由7栋高层组成。该工程进场时整个基坑均已开挖至-7.5 m,楼位部分已开挖至-8.40 m。共设灌注桩试桩9根,锚桩34根,先进行试桩施工,试桩检测合格后进行工程桩及检测工程桩施工。共设检测试桩15根,检测锚桩42根,工程桩839根。桩径700 mm,桩长试锚桩为35 m,工程桩及检测桩为32 m。桩顶标高为-8.85 m,±0.00相当于绝对标高404.700 m。

1.2 地质情况

本工程地貌单元属氵皂河二级阶地,根据地质报告,成孔地层由上至下依次由第四系上更新统风积()黄土、残积(古土壤、冲洪积)粉质黏土和砂土、中更新统冲洪积()粉质黏土和砂类土、冲湖积()粉质黏土和砂类土组成。

地下水稳定水位介于 11.70 m～13.20 m,相应标高为392.49 m～392.82 m,地下水属潜水类型。

2 本工程施工特点

根据地质报告显示,该工程施工地段有较厚砂层,总体趋势由北向南依次递减。北侧两幢楼砂层较厚,该两栋楼在成孔过程中将作为重点进行监控。在成孔至17 m附近遇到第一层砂层,该层砂层较厚(5 m～7 m),为中粗砂,在施工期间易产生塌孔现象;第二层砂层在30 m左右,该层砂层有局部未穿透,大部分均穿透该层后成孔,因本层砂层较薄,在桩底部对成孔影响较小。

本工程施工难点为第一层砂层,即17 m附近砂层的成孔。

3 施工过程控制

成孔方法采用旋挖钻成孔。先进行试桩施工,经试验检测及设计调整后施工工程桩。钢筋笼利用模具及大平台成型现场制作。混凝土采用商品混凝土。

3.1 桩孔施工

工程桩施工期间安排8台钻机进行施工,工程桩桩体成孔采用间隔跳跃式进行,首先保证各楼位检测试锚桩的先行施工,其次沿楼位长度方向分两遍循环跳桩进行施工,逐步边施工边后退,直至施工完毕。且要求桩位间距小于5 m的施工错开时间不小于6 h。

钻进过程中认真观察进尺情况和地质条件。遇坚硬层,如钙质结核层、砂层及流塑层时,应控制钻进进尺。钻进过程中采取正循环泥浆护壁辅以膨胀土等进行调配的方式进行,若遇砂层适当增加泥浆稠度,确保成孔质量。

在钻进中,旋挖钻机通过设备操作室的监控视窗观察孔的垂直度及孔径变化,做好进尺记录。

当成孔作业完成后,若沉渣测试超过100 mm,就要进行清孔,放在灌注混凝土前进行,配备泵组进行清孔,直到达到要求。

3.2 钢筋笼制作安装

钢筋笼直径均为600 mm,试锚桩钢筋笼长度为35 m,工程桩钢筋笼长度32 m;工程桩、试桩主筋在钢筋笼上部14.0 m为1214,下部为6φ 14;锚桩钢筋笼主筋在钢筋笼上部16.0 m为2025,下部为1225;加强筋为φ 14@2 000,螺旋筋为φ 8@100/200。

钢筋笼分三节制作,锚桩采取节内直螺纹连接,井口采用单面搭接焊连接;试桩及工程桩井口采用单面搭接焊,节内采用双面搭接焊连接。

钢筋笼安放采用吊车、旋挖钻机及专用三角架安放,确保钢筋笼垂直入孔,并节约安放时间。

3.3 混凝土灌注

混凝土采用商品混凝土,灌注方法采用水下混凝土灌注,安放导管,导管下部应离开孔底500 mm～800 mm。放置隔水塞,混凝土初存量满足后,剪断隔水塞铁丝。

前批混凝土灌注正常后,应紧凑地、连续不断地进行,严禁中途停止。灌注过程中,应经常用测绳探测混凝土面上升高度,指导导管提升拆卸长度,并保证导管的要求埋深。灌注过程中导管埋深高度2 m＜h＜6 m。

为保证桩头质量,桩头混凝土预留高度500 mm,桩顶5 m范围内导管埋入深度应大于1.2 m,导管井口以上高度应不小于6 m。

4 施工中采取的成孔措施

根据现场施工人员分析讨论,并结合专家意见,对灌注桩钻孔过程进行控制,并对成孔质量进行检测,及时调整,提高了成孔质量。

1)遇砂层减慢钻进速度。根据现场地层情况,在钻至砂层时调整钻机钻进速度,减少对周围砂层的扰动,钻进速度控制为正常钻进速度的一半,提锅时也要慢,以防形成真空吸塌孔壁。2)钻至砂层前注入泥浆要跟上。钻至砂层前应通知泥浆管理人员将泥浆注至井口,在钻至砂层后钻进时,泥浆头应保持在不低于井口2 m范围内,以提高水头压力来稳住孔壁,减少塌孔现象。3)用上层钻出的黄土拨入孔内裹住砂粒带出。因本工程砂层均在成孔作业面15 m以内,而上部黄土性能较好,在成孔时上部钻出的黄土放于井口,钻至砂层时用锅拨入孔内搅拌后,裹住砂粒带出孔,以减少孔内泥浆含砂率,减小沉渣厚度。4)每天早晚各一次定时定量向泥浆池按比例投入化学试剂,控制泥浆比重在1.05以上,对砂层较厚易出现问题的成孔区,根据泥浆情况可适当增加投放,确保泥浆质量。5)对泥浆池进行定期清理,确保泥浆量和泥浆性能满足成孔需要。同时在施工前制定了完善的质量管理制度,加强了施工人员的质量意识,对施工人员所操作工序的质量要求进行培训,结合奖罚制度进行质量意识教育,不能只求进度而忽视质量。

5 效果检查

通过以上措施,确保了该项目的施工成孔质量及施工进度。经检测单位检测成孔孔径及沉渣厚度均满足了施工《建筑地基基础工程施工质量验收规范》的要求,桩基检测结论全部合格,达到了预期效果。

6 结语

对于旋挖钻机在较厚砂层地质条件下成孔的质量问题,我们一直在探索,通过该工程的实施获得了一定经验,为以后在成孔过程中遇到类似问题提供了可以借鉴的经验。

[1]陈建平,朱洪威.钻孔灌注桩的施工工艺及事故预防措施[J].山西建筑,2008,34(26):127-128.