李 波, 嚴(yán) 軍, 彭耀平
(中國水利水電第十工程局有限公司, 四川成都 610072)
本工程是由西昌經(jīng)濟開發(fā)區(qū)辦公室擬建的“西昌市小廟鄉(xiāng)袁家山村棚戶區(qū)改造建設(shè)項目”。項目由10棟高層建筑及裙樓、商業(yè)裙房組成,均設(shè)二層地下室埋深約11.1 m。其中高層建筑部分采用剪力墻結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)型式采用筏板基礎(chǔ);商業(yè)裙房采用框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)型式采用獨立基礎(chǔ)。工程重要性等級為二級,場地等級為二級,場地地基等級為一級。
場地內(nèi)上覆土層主要由填土及第四系全新統(tǒng)沖擊、沖洪積層粉土、砂土、粉質(zhì)黏土和卵石層,下部主要為第三系昔格達組粉砂質(zhì)泥巖。其地基土從上至下分層如下:①雜填土、②粉質(zhì)黏土、③粉土、④細(xì)砂、⑤中砂、⑥卵石、⑦粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土(可塑狀)、⑨2粉質(zhì)黏土(硬塑狀)、⑩1粉砂。為此,設(shè)計要求層數(shù)為18層的建筑地基處理后其復(fù)合地基承載力特征值不小于410 kPa,層數(shù)為20層的建筑地基處理后其復(fù)合地基承載力特征值不小于440 kPa。
地基處理正式施工前,項目部根據(jù)設(shè)計及相關(guān)規(guī)范要求,對13#及14#樓泥漿護壁旋挖成孔CFG樁進行正式施工前的試樁施工,但在后期試樁檢測過程中發(fā)現(xiàn),該兩棟樓內(nèi)部分試樁承載力無法滿足設(shè)計要求,后經(jīng)多次專家論證,確定是由于在泥漿護壁旋挖成樁施工過程中,泥漿對下部粉質(zhì)黏土地層的承載力造成一定影響,導(dǎo)致最終試樁檢測不滿足設(shè)計要求,需另尋地基處理方案。對此,項目部連同設(shè)計單位在經(jīng)過多方考慮的情況下,擬定以下三種地基處理方案。
2.1.1 泥漿護壁旋挖成孔CFG樁
對場內(nèi)地層情況的選擇性較強,根據(jù)前期試樁參數(shù)驗算得出,如需滿足設(shè)計承載力要求,其樁長需在原設(shè)計有效樁長的基礎(chǔ)上增加4.5 m,并重新進行相關(guān)試樁試驗,且不能保證其最終結(jié)果滿足設(shè)計要求。同時,該方案受工期影響較大,若最終檢測不合格,還需進行方案調(diào)整,必然造成更大的工期浪費。
2.1.2 靜壓預(yù)制高強度管狀勁性增強體(PST樁)
該施工方案在CFG樁試樁檢測不滿足設(shè)計要求后,在經(jīng)設(shè)計變更許可的情況下,對該施工工藝進行現(xiàn)場試驗,并檢測合格,如采用此方案進行地基處理將無需再進行相關(guān)試樁施工,且在實際施工過程中,該工藝有施工難度小、工效高等顯著優(yōu)勢和特點,對項目整體工期不會產(chǎn)生影響,且該方案在專家論證會議上也得到認(rèn)可。但其樁體在當(dāng)?shù)責(zé)o廠家生產(chǎn),需外購并產(chǎn)生一定運輸費用。
2.1.3 靜壓預(yù)應(yīng)力高強度管樁(PHC樁)
該施工方案工藝上與PST樁施工相同,且樁體也可在本地采購,但經(jīng)實地考察發(fā)現(xiàn)其生產(chǎn)能力無法滿足現(xiàn)場施工要求,且至少需1個月生產(chǎn)周期,對項目工期有一定影響。
2.1.4 處理方案經(jīng)濟成本對比
針對以上三種擬定方案,項目通過相關(guān)市場調(diào)查,結(jié)合項目實際情況,得出以下結(jié)論(表1)。
綜合上述,在經(jīng)專家論證并結(jié)合本工程地質(zhì)條件、水文條件、場地條件及工期和使用要求,最終確定6#至12#樓下部地層不受CFG樁施工影響,需采用CFG樁進行施工,5#樓地下存在10 m厚左右的細(xì)沙層,13#、14#樓地下軟弱層太厚,故5#、13#及14#樓采用PST管樁進行施工。
方案確定之后,接下來嚴(yán)格遵循工藝流程施工,把握每個質(zhì)量控制點。具體來說,該軟基處理施工中,PST管樁施工采取以下應(yīng)用對策。
(1)筏板墊層底標(biāo)高 1499.83,±0.000相當(dāng)于絕對標(biāo)高1 511.20 m,樁頂標(biāo)高1 499.53,保護樁長度0.5 m,中砂級配碎石墊層厚度300 mm。
(2)采用正方形布樁,樁徑600 mm,樁長24 m,單樁承載力1 700 kN,樁間距2.2 m×2.2 m,共197根樁,樁為預(yù)制高強管狀勁性增強體,直徑600 mm,壁厚110 mm,樁身混凝土強度等級C80。樁采用靜壓法施工,引孔采用螺旋鉆干作業(yè)法引孔垂直度偏差不大于0.5 %,引孔深度8 m,引孔直徑500 mm。
表1 地基處理方案經(jīng)濟成本對比
(3)根據(jù)設(shè)計置換率,采用在基礎(chǔ)內(nèi)均勻布樁,局部受筏板尺寸限制,施工時可根據(jù)實際情況進行對局部樁間距調(diào)整減小,但不得小于1.8 m,持力層根據(jù)地層埋深情況為第7-2層粉質(zhì)黏土(硬塑),樁端進入持力層不小于1.5 m。
(4)收壓標(biāo)準(zhǔn):本工程13#樓單樁最大設(shè)計承載力特征值1 700 kN,施工壓樁力為不小于3 400 kN,且不大于3 740 kN;沉樁控制以壓樁力控制為主,樁長控制為輔,實行雙控原則,施工壓樁力必須符合設(shè)計要求,樁的入土深度為壓樁是否合格的控制參考,可根據(jù)壓樁力是否達到設(shè)計要求和持力層埋深進行調(diào)整,最總工程量以現(xiàn)場監(jiān)理和業(yè)主工程量簽證為準(zhǔn)。終壓控制標(biāo)準(zhǔn)為終孔前復(fù)壓3次,累計沉降小于20 mm,且最后一次沉降小于5 mm,穩(wěn)壓壓樁力不得小于終壓力,穩(wěn)定壓樁時間宜為5~10 s。預(yù)應(yīng)力管樁施工前需先進行試壓校核后,才能大面積施工。
工藝流程圖見圖1。
圖1 施工工藝流程
測量定位樁→樁機就位→樁機起吊立直,校正→壓第一節(jié)樁→第二節(jié)樁起吊,接樁施焊→施壓第二節(jié)樁→第三節(jié)樁接樁、施壓,直至達到設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)時停壓→送樁或截樁→樁機移位進行下一樁位施工(表2、表3、圖2)。
表2 80壁厚支護樁與冠梁連接詳圖中配筋
表3 110壁厚支護樁與冠梁連接詳圖中配筋
圖2 預(yù)制高強管狀勁性增強體與托盤
預(yù)制高強度管狀勁性增強體的質(zhì)量要求見表4。
表4 預(yù)制高強度管狀勁性增強體的質(zhì)量要求
3.4.1 靜壓管樁施工作業(yè)要點
(1)靜壓樁機應(yīng)按設(shè)計及有關(guān)規(guī)定配備樁機型號、樁機重量,以符合滿足施壓預(yù)制高強度管狀勁性增強體的要求。
(2)施工過程中反復(fù)核對軸線和樁位,樁機就位施壓前,施工人員要重新核對。
(3)樁機就位前要先找出地面圖中的樁位,務(wù)必樁身垂直、平穩(wěn),方能吊裝預(yù)制高強度管狀勁性增強體。
(4)對準(zhǔn)備施壓的預(yù)制高強度管狀勁性增強體要確認(rèn)其外觀質(zhì)量符合設(shè)計及規(guī)范要求方可使用,起吊前要在預(yù)制高強度管狀勁性增強體上畫上以米為單位的長度標(biāo)志,以便于進尺記錄和了解各土層的施壓反應(yīng)。
(5)預(yù)制高強度管狀勁性增強體吊放對點就位后,用線墜在正側(cè)兩面反復(fù)核直,使樁能在同一直線上,防止偏樁施壓。
(6)施壓樁過程中應(yīng)經(jīng)常注意觀察樁身混凝土的完整性,一旦發(fā)現(xiàn)樁身裂縫或掉角,應(yīng)立即停機,找出原因,采取有效措施進行處理,并改正。
(7)施壓預(yù)制高強度管狀勁性增強體時應(yīng)由專職記錄員及時準(zhǔn)確地填寫壓樁施工記錄表,并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理人員(或建設(shè)單位代表)驗證簽名后才可作為有效施工記錄。
3.4.2 壓樁要點
(1)施壓過程中,必須保證樁機和樁在一垂直線上。
(2)由于單根樁長較長,如果一根樁中間停歇時間過長將導(dǎo)致沉樁阻力過大,樁尖難于達到設(shè)計預(yù)定深度,因此樁的施壓必須一氣呵成,連續(xù)進行,采取措施縮短焊接時間。原則上當(dāng)日開壓的樁必須當(dāng)日壓完,盡可能避免在接近設(shè)計深度進行接樁。
(3)壓樁時由施工員及時準(zhǔn)確地填寫預(yù)制高強度管狀勁性增強體施工記錄表,并經(jīng)當(dāng)班監(jiān)理人員或建設(shè)單位代表驗證簽名后方可作為有效施工記錄。
(4)終壓控制標(biāo)準(zhǔn)為孔終前復(fù)壓3次,累計沉降小于20 mm,且最后一次沉降小于5 mm,穩(wěn)定壓樁力不得小于終壓力,穩(wěn)定壓樁時間宜為5~10 s。
(5)沉樁過程若有異常的樁身位移、傾斜、樁身破損,應(yīng)停機查明原因,再進行必要的處理。
(6)為嚴(yán)格控制基樁上浮,預(yù)制高強度管狀勁性增強體終壓完成后測量樁頂標(biāo)高,單棟建筑全部樁體完成施工后再次測量樁頂標(biāo)高,定時檢查樁的上浮量及樁頂水平偏差值,若上涌和偏位值較大,應(yīng)對單棟樓所有樁采取復(fù)壓措施。
3.4.3 接樁焊接要點
(1)樁段接樁是在上一節(jié)壓至距地面0.5~1 m左右時,可停壓開始接樁,接樁時保證上下樁節(jié)找平接直,按照設(shè)計要求上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直,錯位偏差不宜大于2 mm,坡口根部間隙應(yīng)小于4 mm;將準(zhǔn)備配用的樁段牽吊到位,端面焊接時要將樁端鋼板清理干凈,并使其接面調(diào)平對直,確定樁身自然垂直后方可焊接,不得在施焊后矯正樁身垂直度偏差。
(2)任一單樁的接頭數(shù)量不超過4個,每根樁須對照地質(zhì)鉆探資料預(yù)計總長,選用合理的樁節(jié)組合,以使接樁次數(shù)盡量減少。
(3)接樁采用手工電弧焊或粉芯焊絲自保護半自動焊:下節(jié)樁樁頭須設(shè)導(dǎo)向箍以保證上下樁節(jié)找平接直,上下節(jié)樁之間的間隙應(yīng)用鋼片全部填實焊牢,然后沿圓周對稱點焊六處,待上下樁節(jié)固定后再拆除導(dǎo)向箍,繼而分層對稱施焊,每個接頭的焊縫不得少于兩層,每層焊縫的接頭應(yīng)錯開,焊縫須飽滿,不得出現(xiàn)夾渣或氣孔等缺陷。
(4)施焊完后自然冷卻時間不少于8 min,方可繼續(xù)施壓,嚴(yán)禁用水冷卻或焊好即壓。
3.4.4 送樁要點
(1)本工程采用的預(yù)制高強度管狀勁性增強體允許送樁,送樁深度不宜超過2 m。預(yù)制高強度管狀勁性增強體內(nèi)允滿水時,嚴(yán)禁送樁作業(yè)。
(2)每一根樁應(yīng)一次性連續(xù)施壓到底,接樁、送樁應(yīng)連續(xù)進行,中間不得無故停歇,且盡可能避免在樁尖接近設(shè)計持力層時進行接樁。
(3)當(dāng)樁頂被壓至接近地面需要送樁時,應(yīng)測出樁的垂直度并檢查樁頭質(zhì)量合格后應(yīng)立即送樁,送樁應(yīng)連續(xù)進行。
(4)送樁完成后,移動調(diào)整機械進行下一根預(yù)制高強度管狀勁性增強體施工。
(1)在設(shè)置托盤及放入骨架后,首先澆筑樁頂設(shè)計標(biāo)高以下要求灌實范圍內(nèi)的混凝土,澆筑填芯混凝土前,應(yīng)將樁內(nèi)壁浮漿清除并清洗干凈,澆筑用混凝土強度等級不小于C30。
(2)清孔根據(jù)工地土質(zhì)情況以淤泥為主,采用人工清理預(yù)制高強度管狀勁性增強體內(nèi)淤泥,再用水沖清孔壁,泥漿經(jīng)過沉淀后清水排入排水系統(tǒng)。
(3)地下水位較高,當(dāng)預(yù)制高強度管狀勁性增強體內(nèi)有涌水情況,水泵抽水降至灌芯深度以后,采用干硬的水泥餅進行封堵,使涌水堵住能抽干預(yù)制高強度管狀勁性增強體的水為止。
(4)對群樁承臺壓樁時,應(yīng)考慮擠土效應(yīng)。對長邊的樁,宜由中部開始向兩邊壓樁;對短邊的樁,可由一邊向另一邊逐樁施壓。
(5)加強預(yù)制高強度管狀勁性增強體的進場檢查驗收工作。
(6)雨季施工預(yù)制高強度管狀勁性增強體,其場地內(nèi)宜設(shè)置排水暗溝,并在場地外適當(dāng)位置設(shè)集水井,隨時排出地表水。使場地內(nèi)不積水、不軟化、無泥漿。
勁性體用做剛性樁復(fù)合地基設(shè)計的豎向增強體,有以下顯著的特點:
(1)自動化工藝生產(chǎn),規(guī)格齊全,對質(zhì)量的控制和檢驗科學(xué)先進;
(2)樁身混凝土強度高,有一定的抗裂性能;
(3)單樁承載力高,更適合用作樁復(fù)合地基;
(4)從生產(chǎn)、運輸、施工和驗收,時間緊湊,節(jié)省工期;
(5)施工現(xiàn)場文明便捷,便于施工及管理;
(6)工程基礎(chǔ)造價更加經(jīng)濟合理,綠色環(huán)保;
(7)采用靜壓工藝基本無噪聲,適宜在市區(qū)作業(yè);
(8)靜壓施工無震動,適宜在危房、精密儀器房附近及河口岸邊等地區(qū)施工;
(9)施工過程中可觀測記錄壓樁阻力,了解整個沉樁過程,預(yù)估樁的承載力。這也預(yù)示著“靜壓復(fù)合地基用預(yù)制高強管樁勁性體(PST—CF)”將在我國未來地基處理方面占據(jù)越來越大的地位。
利用PST管樁進行地基處理時,不僅要嚴(yán)格遵循工藝流程,把握每個質(zhì)量控制要點,還要善于總結(jié)經(jīng)驗,提高施工人員素質(zhì)和質(zhì)量控制意識。進而促進該技術(shù)得到有效利用,提高地基處理效果和工程建設(shè)質(zhì)量。