地表施工夯实水泥土桩质量控制

朱艳霞 许春军

1 工程概况

某中型汽车配件制造企业实施整体搬迁,该项目占地430亩,有9个生产车间,总建筑面积11万m2。主体结构形式包括排架、框架、砖混、轻钢结构等,厂房的基础形式均为柱下独立基础,依据设计文件该工程持力层为②层黄土状粉土,地基承载力标准值为130 kPa,设计要求地基承载力特征值达到220 kPa,需进行水泥土桩施工13 000余根。该项目成功采用了水泥土桩地表施工工艺,节约造价约80万元。本文从监理的角度对夯实水泥土桩从地表施工监理质控的要点和经验进行总结。

2 施工准备阶段的控制

2.1 审查夯实水泥土桩设计图纸

行业标准JGJ 79-2002,J 220-2002建筑地基处理技术规范中有关规定,夯实水泥土桩的复合地基承载力计算公式如下:

其中,fspk为复合地基承载力特征值,kPa;m为面积置换率;Ra为单桩竖向承载力特征值,kN;Ap为桩的截面积,m2;β为桩间土承载力折减系数;fsk为处理后桩间土承载力特征值,kPa,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基承载力特征值。

施工单位确定施工桩长6.0m,有效桩长5.8 m,桩径350mm,实际布桩置换率11.0%,绘制水泥土桩施工图。监理部组织有关人员对施工图进行审查,并提出建议性意见。

2.2 材料质量控制

对原土进行检验,确定是否满足拌合土的要求,水泥选用32.5级矿渣水泥。审核材料的检验报告、合格证、复验报告等资料。验收通过的材料才能在工程中使用。

2.3 复核基准水准点

该项目占地面积较大,地势起伏不平,为保证桩顶标高的准确,要求施工单位依据现场基准高程点,每个子项设置基准水准点,并对基准水准点进行复核。

2.4 确定配合比及最佳含水率

通过击实试验确定掺合料的最佳含水量,在最佳含水量的状态下制作70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm水泥土试块,经无侧限抗压强度试验确定配合比为水泥∶土=1∶6(体积比)。对试验报告进行审查。

2.5 施工方案的审查

施工方案是具体指导施工的文件,在技术上是否可行、有效、具体详细并能用于现场施工,是直接影响施工质量的前提条件,因此监理部对施工单位编制的施工方案认真进行审查,提出审查意见,在施工单位修改后予以批准。

3 施工过程控制

3.1 施工程序

施工准备→桩点布置→挖孔至设计标高→清孔检查→孔底夯实→拌和水泥土→将水泥土逐层灌入孔内,逐层夯实至设计桩顶标高以上20 cm。

3.2 控制要点

1)依据设计图纸及基准高程点,在厂房四角埋设高程桩,用来控制水泥土桩成孔深度及桩顶标高。2)桩点的布置要准确,严格执行自检、专检、监理检查等程序,严格控制桩位移。3)成孔前用洛阳铲确定①层土的厚度,水泥土桩顶要进入②层土200 mm,为方便后续施工,要保证每个厂房内的桩顶标高基本一致,且与基础底标高相符合。4)采用原位土拌合料,为满足有机质含量不超过5%的规程要求,成孔时将地表下0.6 m范围内的耕植土清除掉,不予使用。5)用粉碎机将拌合料加工3遍,使水泥土拌合物均匀且不含大于20 mm的土块。6)经检验拌合土符合最佳含水量时进行桩身施工,按每200 mm填土击2锤控制填土厚度。7)考虑承载力提高幅度较大,为保证桩体强度,夯实机械采用吊夯。8)接近桩顶标高时,注意填土厚度,保证桩顶标高准确。

4 质量检查及验收

1)施工过程中使用水准仪、线坠、钢尺、经纬仪等工具对孔深、桩孔垂直度及桩位进行控制和检查。要求成孔直径不小于设计值20 mm,孔中心偏差不超过0.25D(D为设计桩径),垂直度偏差不大于1.5%,若不满足上述要求及时进行整改或回填夯实后重新成孔。2)施工过程中严格控制拌合土的配合比和含水率,控制每层的填土厚度、锤击数及落锤高度,确保桩体质量。3)为了确定水泥土的夯实质量是否符合《夯实水泥土桩复合地基技术规程》的要求,成桩2 h,按不少于2%的比例进行轻型(N10)动力触探,击数均大于规范要求的40击。4)水泥土桩达到龄期后,进行基坑开挖,复核桩中心位置偏差,偏差值应满足规程和设计要求(如不超过100 mm或D/2),否则需补桩以满足设计要求。

5 复合地基承载力检验

该项目共抽取96根桩进行复合地基静载荷试验,各试验点最大加荷量均为440 kPa,各试验点P—S曲线在最大加荷量范围内比例界限不明显,P—S曲线基本属于渐进形的光滑曲线,不存在陡降点,220 kPa荷载所对应的相对沉降比s/b＜0.01,从而可以判定各试验点夯实水泥土桩复合地基承载力特征值达到220 kPa的设计要求。

6 建议及经验

1)由于工业厂房面积大、场地起伏大,施工前要制定有效的桩位偏移控制措施,主要施工人员如技术员、测量员、机长持证上岗,严格按施工组织设计及夯实水泥土桩施工图进行放点,施工前对机械设备进行检修,尽量避免在施工中机械移动而造成桩位偏移;厂房外侧基础中心线与厂房轴线不重合,放线和验线时要特别注意。

2)依据勘察报告对表层土厚度进行探测时布点应合理,土层判断要准确,避免桩顶在①层土内承载力达不到设计要求,或桩顶进入②层土深度大,增加造价。

3)桩顶标高控制很重要。水泥土桩是介于刚性桩与柔性桩之间具有一定强度的桩,如果预留桩长,机械开挖时会将桩身折断,影响桩的质量;若桩顶标高低于设计标高,开挖后不见桩或桩头清除长度不符合规范要求,势必需进行处理,从而增加造价,故施工时要做好技术交底并加强检查。

4)桩头剔除应认真、仔细。清槽至设计标高后,桩头预留部分需剔除,由于水泥土桩是半刚性桩,如果施工不当易破损,影响质量,所以,桩头剔除工作应认真仔细。

5)重视褥垫层的施工。复合地基设计中,基础与桩和桩间土之间设置一定厚度散体粒状材料(粗砂、级配砂石或碎石)组成的褥垫层,是复合地基的一个核心技术。基础下是否设置褥垫层,对复合地基受力影响很大。若不设置褥垫层,复合地基承载特性与桩基础相似,桩间土承载能力难以发挥,不能成为复合地基。若基础下设置褥垫层,桩间土承载力的发挥就不单纯依赖于桩的沉降,即使桩端落在好土层上,也能保证荷载通过褥垫层作用到桩间土上,使桩土共同承担荷载。因此,必须严格按设计要求进行褥垫层施工,用平板振动器振捣密实,周边要宽出素混凝土垫层100 mm。

[1] DB 13(J)39-2003,水泥土桩复合地基技术规程[S].

[2] JGJ 79-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[3] 马小锋.浅谈软土地基施工技术[J].山西建筑,2008,34(1):121-122.