天津极地海洋馆工程桩基施工技术

王树银,张中善,刘 雷,赵红旗

(中国建筑第七工程局有限公司, 河南郑州 450004)

天津极地海洋馆工程桩基施工技术

王树银,张中善,刘 雷,赵红旗

(中国建筑第七工程局有限公司, 河南郑州 450004)

天津极地海洋馆工程基础桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩,有 5种不同的桩长,针对复杂条件下钻孔灌注桩的施工,编制了详细的专项施工方案,采取一系列预防措施,取得合格率 100%,Ⅰ类桩 89%的优良结果,同时提出了质量通病的防治措施。

钻孔灌注桩;泥浆护壁;混凝土灌注;质量控制

1 工程概况

天津极地海洋馆工程建筑面积 49325.3 m2,计划 2010年 10月 1日开馆运营。本工程地下 1层,地上 3层,主体结构为框架剪力墙结构,屋面为异形钢结构屋架,建筑物抗震设防烈度 8度,设计使用年限为 50 a。

本工程基础采用柱下承台式筏板基础,基础桩基采用泥浆护壁钻孔灌注桩,桩径 600 mm,共有 5种设计桩长,桩基混凝土强度等级为 C30,混凝土保护层厚为 70 mm,工程桩概况见表1。

表1 工程桩概况

根据天津市勘察设计研究院提供的拟建场地岩土工程详细勘察报告,地层自上而下依次有 8层(见表2)。

表2 地层概况

2 工程特点和难点分析

(1)天津极地海洋馆工程共有工程桩 1436根,共计 5种桩长,桩顶标高各不相同,本工程自然地面标高约大沽高程 1.7 m,其中桩顶标高为 2.85 m和1.95 m的桩需要接桩处理。

(2)桩位布置情况复杂,桩位密集,弧线、椭圆曲线形布置较多,桩基定位及定位点的保护困难。

(3)桩基为泥浆护壁钻孔灌注桩,现场需制备大量泥浆,文明施工和环境保护困难,需投入大量人力物力。

(4)桩基开工时间正处在雨季,场地条件较差,在钻孔前需对每个桩位点进行复核,以保证成桩位置准确。

3 主要施工技术

本工程单层建筑面积大,工程桩数量多,根据现场条件和施工顺序安排,共组织 6台 KQ-900钻机分区域进行工程桩施工,成孔采用正循环成孔工艺。桩位放样根据平面控制基准点采用全站仪定位,在开钻之前必须对已放桩位进行复核。

3.1 成孔技术

(1)本工程共有 5种不同桩长,钻孔前需核对桩长和桩顶标高后再开钻,以免造成错误。

(2)开孔时应遵循小水量、轻压力、慢转速的原则,防扩径过大;护筒脚附近要慢速钻进,使护筒脚有一定的粘泥皮;钻进砂土层后,泥浆比重应加大,预防扩孔,且少提动钻具,换钻杆时应轻提,以防塌孔。

(3)钻进过程中应切实计算好钻杆和钻具的长度,正确计算孔深。加接钻杆应先将钻具稍提离孔底,待泥浆循环 2～3 min再拧卸钻具。

(4)钻进中,上下串动钻具要适当,最好一根钻杆钻完,在加钻杆前串动几下,既达到将孔内粘泥块打碎和拉直钻孔的目的,又不至于造成钻杆脱扣或加快连接处的磨损。

(5)钻孔深度不得小于设计孔深,超深不得大于300 mm。

(6)相临桩间距小于 4D(D为桩径)时,钻孔必须跳打,以免串浆和连孔,或在混凝土灌注 36 h以后,再施工相临桩位。

(7)合理配置泥浆是成孔成败的关键,应严格按照施工机械、工艺、土层条件的不同选用不同性能的泥浆护壁。

(8)经常对泥浆池、循环池进行清理,清除沉砂、积泥,对不符要求的泥浆应及时排放到废浆池外运,确保泥浆质量。

3.2 钢筋笼安装

(1)钢筋笼验收合格后方可吊入孔内,吊运中应采取防止扭曲变形的措施,起吊点应设在加强箍筋和加劲箍部位。

(2)钢筋笼入孔应保持垂直,对准钻孔位徐徐轻放,避免碰撞孔壁和自由落下。当吊放入孔阻力较大时,不得施压强行入孔,应停止吊放,查明原因并处理后再进行吊放。

(3)钢筋笼入孔就位后,用钢管将钢筋笼上部牢固固定在浇筑机械平台上,以防止钢筋笼上浮。

3.3 水下混凝土灌注

(1)水下混凝土灌注是成桩的最后一道工序,也是保证桩身质量最为关键的一道工序,本工程桩基混凝土全部采用预拌混凝土。

(2)混凝土灌注前要进行 2次清孔,孔底 500 mm范围内泥浆比重不大于 1.25,粘度不大于 28 s,含砂率不大于 8%,用手感觉胶体率正常,2次清孔后及时浇筑混凝土,防止土渣回落。

(3)混凝土灌注应连续进行,导管埋入混凝土内深度应控制 2～6 m,最小埋入深度不得小于 2 m,且应勤拆勤换,一次提管长度不得超过 4.5 m,最佳提管长度为 3 m,应经常测定混凝土面高度,以确定提管长度,严禁将导管提出混凝土面,防止加渣断桩或缩径。

(4)混凝土灌注过程中注意检查导管吊绳及井口台板的质量,发现问题及时更换,并注意钢筋笼的固定情况,防止钢筋笼跑笼。

4 施工质量通病防治措施

4.1 钢筋笼上浮控制措施

(1)在水下混凝土灌注面接近钢筋笼底部时,应降低混凝土灌注速度,减少混凝土上翻的顶托力,以免浮起钢筋笼。当混凝土面在导管底以上超过 4 m时,可充分利用导管的最小埋深,将导管底提升到混凝土面以下 2 m左右,利用导管底以下混凝土对钢筋笼的握裹力,抵抗管口混凝土上翻的浮力。

(2)混凝土导管提升过程中,应保持导管垂直和居中,逐步缓慢提升。如果导管连接处的法兰盘挂住了钢筋笼,不能强行提管,以免造成导管连接螺栓拉断、导管破裂、钢筋笼脱焊和上浮,这时可尝试轻轻转动导管,使之脱离钢筋笼骨架,移动导管至孔中心后再提升导管。

4.2 桩底沉渣过厚控制措施

(1)当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时,桩底的沉渣浮起困难,造成桩底沉渣过厚,影响桩基承载力。施工中需采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度。

(2)钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁,造成孔壁的泥土坍落至孔底造成沉渣过厚。

(3)混凝土初灌量必须保证导管埋入混凝土面2 m以下,尽量加大混凝土初灌量,利用初灌混凝土的冲击力,冲散溅开残留在孔底的少量沉渣。

(4)混凝土的灌注应在 2次清孔后 30 min内进行,超过 30 min应重新测量孔底沉渣厚度,如沉渣厚度不符合要求应重新进行清孔。

4.3 塌孔缩径控制措施

(1)成孔施工中,注意保持孔内泥浆高度,配制优质的泥浆,平衡土层压力,防止缩径和塌孔。

(2)钻孔速度过快,孔壁未形成有效泥浆皮,易出现孔壁坍塌。成孔速度应根据地质情况并参照相应规范选取。

(3)提升钻具、放置钢筋笼时应保持垂直,不易过猛。

(4)缩径、塌孔、钻孔倾斜会造成钢筋笼无法放入孔内,这时应提出钢筋笼,冲洗钻孔、清孔后再放置钢筋笼,如果仍无法放入钢筋笼,应重新进行上下扫孔或复钻。

4.4 断桩控制措施

(1)每浇筑 2 m3混凝土测定一次混凝土面高度,正确计算导管埋深,避免提升导管脱离混凝土面造成再浇筑混凝土使中间出现夹渣层而形成断桩。

(2)混凝土灌注要连续进行,避免等待时间过长,确保混凝土连续浇注。

(3)导管使用前需做必要的检查密闭性试验,检查导管内壁是否光滑,是否存在弯曲、漏水、接头密闭不严等缺陷,发现问题及时更换。

(4)施工前必须保证机械、电气设备状况性能完好,现场配备柴油发电机组,经常与当地气象部门联系,收听天气预报,保证施工连续进行。

(5)混凝土配制须严格按配合比通知单要求进行,保证混凝土的和易性,粗骨料的最大粒径应小于40 mm,坍落度应控制在 180～220 mm。灌注前严格检查混凝土和易性和坍落度等,如不符合要求,应进行第二次拌和,严禁不合格的混凝土灌入孔内。

5 结 语

本工程桩基施工前编制了详细的专项施工方案,准备工作充分、合理、有效,施工过程中又采取了一系列预防措施,1436根泥浆护壁钻孔灌注桩 90天内全部顺利完成。桩基施工完毕后,对 17根试桩进行静荷载试验,桩基承载力满足设计要求,低应变检测 600根桩,其中Ⅰ类桩 534根,Ⅱ类桩 66根。

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[2] 李晓磊,郝桃峰.无套管施工法钻孔灌注桩的施工及问题浅析[J].科技信息(科学教研),2008,(20):82,113.

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[5] JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

2010-04-26)

王树银 (967-),男,河北石家庄人,高级工程师,主要从事岩土地基工程方面的研究,Email:348511056@qq.com。