凡志均
(重慶中環(huán)建設(shè)有限公司 重慶渝北 401120)
淺談塊石回填區(qū)的沖擊成孔灌注樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制
凡志均
(重慶中環(huán)建設(shè)有限公司 重慶渝北401120)
隨著社會經(jīng)濟和建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展,鋼筋混凝土灌注樁在建筑設(shè)計與施工中占有非常重要的地位。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土灌注等施工過程講述了沖擊成孔灌注樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施。
塊石回填;沖擊成孔;灌注樁;質(zhì)量控制
在社會經(jīng)濟與社會環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提下,集約用地、綠色經(jīng)濟與規(guī)模效應(yīng)在經(jīng)濟發(fā)展中將起著非常重要的作用;在工業(yè)生產(chǎn)的投資與建設(shè)中,集約用地、綠色經(jīng)濟與規(guī)模效應(yīng)在一定程度上體現(xiàn)在土地的合理利用上;即在滿足工業(yè)生產(chǎn)的工藝條件、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的前提下,合理利用山地與地形、緊湊布置,減少占用耕地,減少土石方開挖、回填與棄土。而為滿足結(jié)構(gòu)物的承載力要求,基礎(chǔ)因承受荷載較大常采用鋼筋混凝土灌注樁。在具備喀斯特地貌的區(qū)域進行工業(yè)建筑施工時,其地質(zhì)條件往往是一邊為灰?guī)r挖方區(qū),一邊為灰?guī)r塊石高回填區(qū);對于這類回填區(qū)域,一般將埋深較大的中風化巖層作為持力層,由于巖層中溶洞和裂隙較多,一般設(shè)計要求樁基必須穿過溶洞且要保證樁底5m以下以及3D(樁徑)再無溶洞且需入巖不少于2D(端承樁)。由于采用普通成孔工藝(如正反循環(huán)鉆機)無法正常成孔、進入巖層和穿越溶洞,因此沖擊成孔灌注樁就成為了很好的選擇。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土的灌注等施工全過程講述了沖擊成孔灌注樁的質(zhì)量控制。
2.1灰?guī)r塊石高回填區(qū)的地質(zhì)特點
灰?guī)r塊石高回填區(qū)存在以下地質(zhì)特點:
(1)喀斯特地貌區(qū)域的主要地層一般有:第四系人工堆積的素填土層,第四系坡積、殘積的粘土層、三疊系下統(tǒng)嘉陵江組的灰?guī)r;而且前兩者的厚度較薄。因此該區(qū)域在場地平整時,挖方區(qū)的地層以灰?guī)r為主,回填區(qū)的填料也以灰?guī)r塊石為主。
(2)一般來說,在場地平整時,建設(shè)方與施工方為了節(jié)約工期與成本,往往以爆破施工為主;而爆破作業(yè)產(chǎn)生的回填料粒徑較大,回填時各塊石間往往存在較大的空隙,回填的密實度難以保證;在樁徑范圍內(nèi)及其周邊,各塊石存在較多的交叉。
(3)根據(jù)地質(zhì)資料,灰?guī)r的抗壓強度高;樁基沖擊成孔時,產(chǎn)生的沖擊力傳播較遠。
2.2樁機的選型
樁機工作性能的好壞直接影響成孔的質(zhì)量和進度,選型時盡量選擇機械化程度高的沖擊樁機,在塊石高回填區(qū),選擇合適的鉆頭重量一般按沖孔直徑每100mm取600~650kg為宜,以實現(xiàn)對硬質(zhì)灰?guī)r的快速破碎作用;同時,應(yīng)配備與之相適應(yīng)揚程與流量的泥漿泵,作為成孔過程中的石渣外排。
3.1施工準備
(1)樁基定位
采用全站儀按照極坐標法定出樁基平面中心點,并及時埋設(shè)十字護樁;護樁用于埋設(shè)護筒、校核沖孔軸線,要求埋設(shè)穩(wěn)固,其四周嚴禁堆放東西,嚴禁破壞。由于沖擊成孔是利用沖擊式鉆機中的沖擊鉆頭上下往復(fù)沖擊成孔,沖擊力對周圍土體影響較大,因此,護樁應(yīng)遠離沖擊成孔干擾區(qū)域。
測量放線前,儀器須經(jīng)過有資質(zhì)的計量檢測單位檢校,并取得合格證;在實施前,應(yīng)根據(jù)測量規(guī)范和現(xiàn)場情況布置測量基準控制點,然后進行控制測量,并將成果報關(guān)相關(guān)部門經(jīng)審核批準。樁基定位應(yīng)做到專人定位專人復(fù)核層層把關(guān),同時應(yīng)注意天氣環(huán)境,保護好儀器設(shè)備。
(2)場地準備
設(shè)備進場前,應(yīng)進行“三通一平”。樁位確定后,應(yīng)根據(jù)樁位情況及設(shè)備數(shù)量,合理布置泥漿池、沉淀池,循環(huán)槽和廢漿池的位置與容量。
(3)埋設(shè)護筒
護筒一般采用4~8mm厚的鋼板生成,內(nèi)徑比樁基直徑大于20cm,高度約1.5m,頂部用角鋼加固,并安裝有2~4個提升環(huán)和留1~2個溢漿口。埋設(shè)深度不得小于1.0m。埋設(shè)護筒時,護筒中心線應(yīng)對正測定的樁位中心,偏差不得大于20mm,并應(yīng)嚴格保持垂直。由于塊石高回填區(qū),沖擊成孔時,極易坍孔,因此還需用4支3~4m長的φ48mm鋼管焊接成井字形,將護筒架立于不易坍塌的樁口附近。護筒固定就位后,其外側(cè)用粘土對稱、分層回填夯實。
(4)沖擊鉆機的安裝與調(diào)平。設(shè)備安裝時,須將鉆機底盤安裝水平,鉆架的天車滑輪前緣、沖擊鉆頭中心和樁位中心在同一鉛垂線上。由于沖擊式鉆機在塊石高回填區(qū)沖擊成孔時,沖擊力對周圍土體影響較大。因此,沖擊式鉆機的底盤需用3支4~5m長φ200mm的鋼管及枕木墊支,減少鉆機沖擊成孔時,對鉆機底盤位移影響,以保證樁基成孔中心位移在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)。
3.2成孔
(1)施工時,先低錘密擊,錘高約0.4~0.6m,及時加粘土與小塊石泥漿護壁,使孔壁擠壓密實。孔深在護筒下3~4m后,加快沖擊速度與沖程,將鉆頭提高至成孔面1.5~2.0m,轉(zhuǎn)入正常連續(xù)沖擊。
(2)成孔時,應(yīng)隨時測定、控制泥漿濃度。泥漿濃度小,容易造成孔壁坍塌和漏漿;泥漿濃度大,容易出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。成孔時,利用泥漿泵將泥漿池內(nèi)濃度較小的泥漿通過正循環(huán)泵入孔內(nèi),及時將孔內(nèi)殘渣排出孔外,以免孔內(nèi)殘渣太多,影響成孔進程。
(3)在施工過程中,每沖擊1~2m要檢查一次成孔的垂直度,并應(yīng)利用護樁隨時測定樁位中心;如果超出規(guī)范與設(shè)計要求,應(yīng)及時調(diào)整。
(4)根據(jù)地質(zhì)資料與沖擊成孔的進度,判斷成孔是否進入基巖。在塊石回填區(qū),正常的成孔一般每小時進尺0.4~0.5m,而遇基巖成孔時一般每小時進尺0.2~0.3m。入巖后用測繩下掛0.5kg重鐵砣測量檢查孔深藏不露,做好施工隱蔽記錄。
3.3清孔
樁孔終孔后,采用正循環(huán)方式進行清孔。清孔過程中,一邊利用低濃度的泥漿進行正循環(huán)排出殘渣;一邊利用鉆頭低錘密擊底部的殘渣,將錘碎以便于隨泥漿循環(huán)時排出。第一次清孔時間一般需要2~3h,泥漿比重降至1.25左右,底部的殘渣厚度小于5cm。在鋼筋籠下放完成和導(dǎo)管安裝完畢后,進行第二次清孔,清孔時間0.5~1.0h后,在孔底的沉渣小于5cm后,及時灌注混凝土。灌注混凝土時泥漿比重一般在1.2左右。
3.4安裝鋼筋籠
首先對進場原材料查驗合格證明,并進行現(xiàn)場抽樣檢測,符合要求方可使用;然后按照設(shè)計要求進行下料制作,綁扎時注意鋼筋籠的方向及吊裝要求;鋼筋籠過長時可分段綁扎,吊裝時焊接連接。鋼筋籠就近綁扎成型后,采用吊車進行起吊安裝;起吊時,一般加設(shè)起吊扁擔梁,吊點須焊接牢固,設(shè)置合理;入孔時要保持垂直,對準孔位,緩慢下放,直到設(shè)計位置;當鋼筋籠到位,及時校正準確后,與護筒臨時鎖固,以防止混凝土灌注時鋼筋籠移位與上浮。
在吊放過程中,若遇阻礙時應(yīng)停止下放,查明原因后及時處理;嚴禁扭曲鋼筋籠,更不能損毀鋼筋籠骨架,嚴禁高起猛落,強行下壓。
3.5混凝土灌注
沖擊成孔樁,應(yīng)采用水下混凝土施工工藝,即利用密封式導(dǎo)管灌注混凝土。為確保混凝土強度與灌注質(zhì)量,應(yīng)合理設(shè)計混凝土配合比,即每立方米的水泥用量不少于370kg,含砂率40~45%,水灰比不大于0.5,坍落度16~20cm?;炷僚渲魄?,根據(jù)攪拌設(shè)備的容量、原材料的含水量等,將混凝土設(shè)計配合比換算為施工配合比。
混凝土灌注前,應(yīng)再次檢查孔底沉渣厚度,滿足設(shè)計、規(guī)范要求后,開始灌注樁基混凝土。初始灌注時,導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有25~40cm的距離;首批混凝土量須保證導(dǎo)管底口埋入混凝土面1.2m以上;首批混凝土澆筑正常后,要連續(xù)澆筑,嚴禁中途停工。導(dǎo)管隨混凝土面上升,逐節(jié)提升、拆卸。導(dǎo)管提升時,應(yīng)保持位置居中豎直,以防導(dǎo)管偏移,導(dǎo)管的法蘭盤被鋼筋籠卡住,使導(dǎo)管提不起來造成混凝土灌注中斷。拆卸長度滿足混凝土面埋導(dǎo)管2m左右,且不得大于6m。灌注過程中,經(jīng)常用測錘測量混凝土的上升高度,整樁的澆筑時間控制在第一盤混凝土初凝時間內(nèi);為保證設(shè)計要求的樁頂質(zhì)量,實際澆筑高度應(yīng)大于設(shè)計樁頂標高0.8~1.0m。灌注結(jié)束前撥管要慢,防止混凝土表面軟弱部分擠入導(dǎo)管之下形成“泥心”。
3.6常遇問題與處理方法
根據(jù)前面的地質(zhì)特點分析以及現(xiàn)場施工實際情況,該區(qū)域的樁基在沖擊成孔時主要產(chǎn)生的以下現(xiàn)象:
(1)坍孔與擴孔;
(2)漏漿;
(3)偏斜與移位;
(4)卡鉆和埋鉆;
(5)梅花孔;
(6)掉鉆落物;
(7)糊鉆。
其中第(1)、(2)、(3)項主要是由于地質(zhì)特點及沖擊成孔時的過大沖擊力產(chǎn)生;后面4類,主要是因為人為操作不規(guī)范引起。針對不同現(xiàn)象,需采取不同的措施。
(1)坍孔與擴孔的預(yù)防與處理措施
標明塌孔位置,將粘土和小塊石混合物回填至塌孔位置以上1~2m,待加填物沉積實心密實后再重新沖孔;根據(jù)地層地質(zhì)情況,適當調(diào)整泥漿濃度,在清孔或漏漿時,應(yīng)及時補充泥漿,保持漿面在護筒范圍以內(nèi);為防止串孔,鉆樁順序可采用間隔(間隔距離不小于4倍樁徑)布置進行,可先1樁成孔灌注完混凝土后,再進行另1樁成孔;成孔后應(yīng)及時下鋼筋籠和灌注混凝土;下鋼筋籠時應(yīng)保持順直,不撞擊孔壁。
(2)漏漿的預(yù)防與處理措施
在塊石高回填區(qū),應(yīng)將泥漿濃度加大(不影響鉆頭正?;顒蛹俺煽讜r產(chǎn)生的石渣正??闯鰹橐耍?;出現(xiàn)漏漿,應(yīng)及時向孔內(nèi)補充濃度較大的泥漿,維持孔內(nèi)水位高度,保持孔壁穩(wěn)定;若補漿不能滿足要求,應(yīng)立即向孔內(nèi)填入摻加10~20%粒徑為5~40mm碎石的優(yōu)質(zhì)粘土,直到泥漿不漏為止,然后再用鉆頭小沖程下沖,將粘土擠入裂隙或孔洞中,堵塞滲漏通道;若前面幾種方式均不能解決漏漿問題,可灌注摻加速凝劑或早強劑的C15混凝土,在12h后,再重新成孔。
(3)偏斜與移位的預(yù)防與處理措施
選擇機型時,宜選擇鋼絲繩牽引方式,利用鉆頭的重力與下降的沖擊力成孔;孔深在護筒下3~4m以上,應(yīng)小沖程作業(yè);成孔時,鉆頭應(yīng)不斷轉(zhuǎn)動,鉆頭的各部位應(yīng)與孔底循環(huán)接觸;應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭的高強牙齒,保持其作業(yè)時與孔底均勻接觸;加大鉆機底盤與地面的接觸面積;經(jīng)常檢查成孔過程中的樁中心,發(fā)生移位時,及時糾正;若因坍孔等原因?qū)е乱莆怀^設(shè)計、規(guī)范時,應(yīng)利用摻有碎石、塊石的粘土回填密實,再重新成孔。
(4)埋鉆、卡鉆、梅花孔、掉鉆落物的預(yù)防與處理措施
經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置是否靈活;經(jīng)常檢查鋼絲繩等的完整性;小沖程與大沖程交替作業(yè);交替修整孔形;適當提高與保持泥漿濃度;發(fā)現(xiàn)有漏漿現(xiàn)象時,應(yīng)及時處理,并減小鉆頭的沖程;成孔時,鉆頭應(yīng)不斷轉(zhuǎn)動,鉆頭的各部位應(yīng)與孔底循環(huán)接觸;使鉆頭向下活動,脫離卡點,使鉆頭上下活動,讓石塊落下及時修補鉆頭;若孔徑局部變小,可在孔徑變小處反復(fù)沖刮孔壁,以增大孔徑;用打撈鉤或打撈活塞助提;采用沖抓錐套孔后將鉆頭抓起。
(5)糊鉆的預(yù)防與處理措施
根據(jù)成孔時,鉆頭的進出情況,調(diào)整與控制泥漿濃度。
沖擊成孔灌注樁在塊石回填區(qū),也具備較好的適應(yīng)性;通要做好沖擊成孔灌注樁的質(zhì)量控制,預(yù)防為主的控制方針,認真做好各項事前預(yù)控與過程控制,及時發(fā)現(xiàn)和處理作業(yè)過程產(chǎn)生各類現(xiàn)象;選擇適宜的施工機械設(shè)備,認真做好技術(shù)交底,嚴格控制施工過程中各項工序質(zhì)量,事后做好成品保護工作。
[1]《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50202-2002)[S].北京:中國計劃出版社,2002.
[2]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204-2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.
[3]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》(JGJ94-2008)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.
[4]朱建中,宋家武.沖擊成孔灌注樁施工及質(zhì)量控制.重慶建筑,2012,7.
[5]石瑞先.沖擊成孔灌注樁施工技術(shù).研究探索(增刊),2010,1.
TU753.3
A
1673-0038(2015)20-0070-03
2015-4-26
凡志均(1978-),男,工程師,碩士,主要從事項目工程施工管理工作。