楊 蕾,康躍輝

(1.唐山三友化工工程設計有限公司,河北 豐南 063305;2.大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

擠擴支盤樁在碳化塔工程中的應用

楊 蕾1,康躍輝2

(1.唐山三友化工工程設計有限公司,河北 豐南 063305;2.大連化工研究設計院,遼寧 大連 116023)

結(jié)合具體的工程實例,闡述了擠擴支盤樁的施工工藝流程及優(yōu)點,并詳細論述了擠擴支盤樁的施工要點。

擠擴支盤樁;碳化塔工程;施工要點

擠擴支盤樁,又稱“多級擴盤樁”,是在普通等截面灌注樁基礎上發(fā)展起來的一種樁型。在普通灌注樁成孔后,用液壓支盤成型機,不同深度沿樁身擠擴成分支或承力盤。相對于普通灌注樁而言,擠擴支盤樁具有較高的承載力、良好的抗拔性能和較低的沉降量,具有良好的社會經(jīng)濟效益。

1 擠擴支盤樁施工工藝流程及優(yōu)點

1.1 擠擴支盤樁施工工藝流程

樁定位放線→挖樁坑→埋設護筒→鉆機就位→鉆孔至設計深度→鉆機移位至下一樁位鉆孔,將分支器吊入已鉆孔內(nèi),按設計位置擠壓分支和承力盤→清孔→下鋼筋籠→下導管→水中灌注混凝土→清理樁頭。

1.2 擠擴支盤樁的優(yōu)點

1)充分利用樁身上下各部位的硬土層。在相同土層條件下,它與相同樁徑、、樁長的普通混凝土灌柱樁相比,承載力高,沉降量小;混凝土用量增加10 %～20%,承載力則可增加60%～100%。

2)操作簡便。工作人員經(jīng)短期培訓可獨立操作擠擴設備。

3)低噪聲、低振動、泥漿排放量減少。

4)節(jié)約原材料、縮短工期、降低工程造價。

5)抗拔性能和穩(wěn)定性好。由于樁身的支盤受土體的支撐作用,改善了樁身剛度、提高了樁的抗拔力,增加了樁的穩(wěn)定性,提高了抵抗水平荷載的能力。

6)施工中技術含量高,機械化程度高。

7)成孔成樁工藝適用范圍較廣。

2 工程實例

近年來,擠擴支盤樁在三友集團的工程中得到了廣泛應用。因為三友集團地處南堡開發(fā)區(qū),靠近海邊,地質(zhì)情況很差,地耐力很低,有些工程地下情況復雜,管網(wǎng)密布,場地狹小,而且老廠區(qū)的改造項目較多,施工難度大,但使用擠擴支盤樁后效果都很好。

2.1 工程概況及地質(zhì)條件

1)工程地點位于唐山三友集團化工股份有限公司廠區(qū)內(nèi),該項目為新增26#、27#碳化塔工程。因該工程屬改造工程,施工場地狹小,周圍管網(wǎng)較多,所以采用樁筏基礎,筏板厚度1.5m,經(jīng)技術論證、比較,樁采用擠擴支盤樁,樁徑500mm,有效樁長28m,樁呈梅花型布置。

2)場地土自上而下可分為:①亞粘土層:軟塑,厚1.50～3.00m;②亞粘土層:飽和,軟塑～流塑狀態(tài),厚13.00～15.00m,;③輕亞粘土層:可塑,厚約8.00m;④亞粘土層:可塑,厚3.00～4.00m;⑤輕亞粘土層:可塑,厚4.00～6.00m;⑥亞粘土與輕亞粘土層:硬塑,厚約11.00m;⑦輕亞粘土與亞粘土層:硬塑,厚10.00～12.00mm;⑧粉、細砂層:厚約3.00m。以第⑤層作為持力層。

2.2 施工要點

1)泥漿制備:成孔采用泥漿護壁,可采用原土造漿或粘土制備泥漿。正常鉆進時,泥漿密度應控制在1.1～1.3之間,泥漿密度是成孔質(zhì)量的保證,制備泥漿的性能指標應符合規(guī)范要求。

2)成孔:鉆機移動就位后,鉆頭準確對準樁位中心,同時再次核對鉆機平臺、鉆桿的水平及垂直度無誤,此時可以開機鉆進;開孔時,采用慢進尺,保證開孔的鉆孔垂直度,待鉆進3～5m后,可恢復正常進尺速度;加接鉆桿時,應先將鉆具提離孔底,待泥漿循環(huán)1～3min后再加鉆桿;孔深、孔徑必須達到設計要求,垂直度允許偏差不大于1%。

3)清孔:清孔方法采用正循環(huán)法,并用2次清孔。第一次清孔是在終孔后進行。鉆進至設計深度后,采用正循環(huán)清孔換漿,先將鉆頭提離孔底80～100mm,采用泵送方法向孔內(nèi)輸入密度1.1～1.2,含砂率<4%的新泥漿,把孔內(nèi)密度在1.2～1.4之間的懸浮沉渣多的陳舊泥漿置換出來,再清洗孔底。換漿同時,將鉆頭低速轉(zhuǎn)動,保證孔底沉渣符合規(guī)范要求。第二次清孔是在成盤后進行,以大泵量向?qū)Ч軆?nèi)壓入密度小于1.15的泥漿,將孔底部在下放鋼筋籠和導管過程中再次沉淀的沉渣和仍然懸有沉渣密度較大的泥漿換出,孔底沉渣厚度和泥漿相對密度均達到清孔要求后,立即開始澆注砼。

4)擠擴盤腔:

①首擴壓力值要與試樁吻合。試樁施工,底盤首擴壓力值達到23MPa,工程樁施工,底盤首擴壓力值不低于23MPa,其它盤位的首擴壓力值亦參照試樁相應壓力值執(zhí)行。為提高工程樁的施工要求,保證施工質(zhì)量,每盤的首擴壓力值可提高1～2 MPa。擠擴時,擠擴裝置下至底盤設計位置,當首擴壓力值上升至23MPa,擠擴時間維持3s。連續(xù)3次油表壓力值不下降,或油壓表指針出現(xiàn)突然向上偏移,超過25MPa額定工作壓力。表明該位置土層堅硬無法擠開。根據(jù)規(guī)程及經(jīng)驗,成盤遇到此種地質(zhì)條件復雜變化時,應進行盤位調(diào)整。盤位調(diào)整由下往上試擠進行,根據(jù)試擠壓力變化趨勢,逐漸縮小調(diào)整幅度,直至首擴壓力值達到要求,盤位確定。如試擠壓力反映偏低,應相反往下微調(diào),達到要求的盤位。首擴壓力值(無論底盤與其它位置的盤位)應與試樁指標吻合,不小于試樁時的首擴壓力值,這是保證工程樁施工質(zhì)量的重要控制點。

擠擴過程中應及時補充護壁泥漿,保持水頭壓力,防止坍孔,因為本場地土性主要為砂性土,含砂率比較高,施工中要充分注意孔口坍塌的問題,所以在擠擴中,每完成1次擠擴,遇泥漿液面下降明顯,就要及時補漿,始終保持孔口水頭壓力,防止塌孔。此時記錄泥漿下降量反映盤腔體積為次要矛盾(泥漿下降量為參考指標),擠擴盤腔可通過盤徑檢測器測取。

擠擴過程中如遇坍方、流砂等情況,應立即停止操作,提出擠擴裝置,進行妥善處理后,再繼續(xù)擠擴進行成樁作業(yè)。

②設計持力層層位、盤位、盤間距、盤數(shù)檢查:

a、查護筒標高,檢查機身上各盤位標記尺寸是否準確。

b、當硬土持力層出現(xiàn)減薄或增厚層位變化時,盤位是否隨之變更,查原設計盤位擠擴壓力值記錄,調(diào)整盤位的壓力值記錄及相關尺寸記錄。

c、盤頂是否坍塌:查擠擴前后孔深記錄,當沉渣厚度超過1m時,并檢查泥漿密度、泥漿膠體率。

d、查盤腔,孔壁是否縮徑,原因及處理措施。

e、查各盤位距下臥軟弱層的距離是否符合要求。

③轉(zhuǎn)角次序及角度控制:

a、查角度盤的設計及加工尺寸。

b、查轉(zhuǎn)角次數(shù)及壓力值。

c、查各次擠擴時間(與土層硬度成反比)。

④盤徑檢測:

用盤徑檢測器進行檢查。利用該裝置的三對測桿在盤腔處張開下滑時副繩零點(始點)的落差,與測桿張開角度的換算關系,從而測出盤腔直徑。檢測時,提緊主、副繩將盤徑檢測器緩慢放至孔內(nèi)被測盤腔深度,松開副繩,三對測桿自重下落,主副繩稍作調(diào)整,測桿即張開位于擠擴盤腔內(nèi),此時觀察記錄主、副繩零點(始點)落差,并根據(jù)落差和盤徑換算關系表(實際量測檢測器獲取),查得實際擠擴盤腔直徑必須符合設計要求。

2.3 控制要點

1)擠擴裝置施工前的檢查,填寫《液壓裝置性能現(xiàn)場檢測記錄》,確認擠擴設備正常后方可進行擠擴作業(yè)。

2)檢查樁孔直徑、垂直度、孔深合格后,將擠擴裝置放入孔內(nèi),擠擴工序自下而上進行。

3)根據(jù)擠擴裝置與多支盤擠擴裝置的不同,分別確定成盤擠擴次數(shù),達到設計要求。

4)擠擴過程中應認真觀測擠擴壓力值的變化及擠擴時間的有關數(shù)據(jù),詳細填寫《擠擴施工記錄》,此外應注意觀察孔內(nèi)泥漿的降落數(shù)值,以作為成盤效果的參考依據(jù)之一。

5)擠擴過程中應及時補充泥漿,維持泥漿面的標高。

6)當?shù)刭|(zhì)條件復雜多變,在取得監(jiān)理、設計同意的情況下,可調(diào)整盤肢豎向位置,但需符合盤、肢間距要求。

7)因承載力或控制沉降的要求,需將底承力盤置于土層與巖層分界面上,此時應選擇DX擠擴器,而不能采用多支盤擠擴器。

3 結(jié) 語

1)施工質(zhì)量和施工方法對擠擴支盤樁的承載性質(zhì)影響較大,因此,必須嚴格按照施工規(guī)程進行。

2)擠擴支盤樁在極限荷載作用下,支盤和承力盤承擔大部分荷載。承力盤承擔的荷載占總荷載的60%以上。

3)擠擴支盤樁是一種先進的分支或分盤技術,充分發(fā)揮樁身地基土的潛力,成倍提高單位樁身承載力,有效降低工程造價,值得在今后的工程中推廣應用。但是,如何合理選擇樁端持力層和具體支盤位置及支盤間距極為重要,需進一步探索、實踐、總結(jié)。支盤質(zhì)量是滿足工程設計承載力的重要環(huán)節(jié)。

[1] 中國建筑工業(yè)出版社編.建筑施工手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

[2] 樁基工程手冊編寫委員會.樁基工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1997

TQ114.1

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1005-8370(2011)05-31-03

2011-05-25

楊蕾(1976—),工程師,土建設計專業(yè)?，F(xiàn)在唐山三友化工工程設計有限公司工作。