長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土——后植鋼筋籠成樁技術在某單位新建辦公樓樁基礎中的應用
2011-12-31 00:00:00周仁明王憶梅
中華建設科技 2011年12期
【摘要】本工程應用長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土——后植鋼筋籠成樁技術低嗓音、低振動、適應性強，不受地下水水位的限制；不容易產生斷樁、縮徑、塌孔等質量問題的技術優勢，有效的解決了在流塑、軟塑夾雜泥碳土等軟弱地層中成樁困難且質量難以保證的技術難題，從而使有效樁長和單樁承載力滿足設計要求。
【關鍵詞】軟弱土層；長螺旋泵壓混凝土灌注；確保成樁質量
Long helix plants reinforcing bar after drilling hole pump tube press concrete——Application of stake's technique lately to transact a building stake in foundation in a unit
Zhou Ren-ming， Wang Yi-mei
(Yunnan Guanfang building foundation limited companyKunmingYunnan650224)
【Abstract】The engineering applied long helix plants reinforcing bar cage after drilling a hole the tube inside pump press concrete- stake with low technique， low vibration， the adaptability is strong and be free from the restriction of groundwater water level; it's not easy creation breaks a stake， shrink path and fall bore etc. quality problem， effectively solved to become the technique hard nut to crack of stake difficulty and quality hard assurance in flow， the soft mix up the mire carbon the soil etc. the weak geologic strata， make valid stake long with single stake load dint satisfy design request.
【Key words】Weak soil layer; Grow spiral pump to press concrete to infuse; Ensure stake quality
1. 工程概況
某單位新建辦公樓位于昆明市南郊，滇池旅游度假區紅塔東路，云南大學滇池學院北面，建筑面積13289m2，建筑高度21.9m，為混凝土框架結構。該工程由云南省設計院設計，采用400混凝土灌注樁，設計有效樁長21～27m；樁端持力層為⑤層粉土，樁尖進入持力層不小于1m，單樁豎向抗壓承載力極限值為1700 KN，樁身砼強度C25，樁身鋼筋籠通長設置，配筋為：614，6@100/200螺旋箍，內設12@2000加勁箍。
施工場區內地基土層分布復雜，不均勻，總體呈軟弱狀態，壓縮性不連續，強度變化異常，軟弱土層厚度大并夾雜流塑、軟塑和泥碳土，根據鉆孔揭露，各土層自上而下巖性特征分布如下：
①雜填土，以粘土為主，夾碎石；②層泥炭層極其軟弱，且較厚；③層粉土為液化層，液性指數0.76~2.42m液化等級為中等，厚度較大；④層為軟塑～可塑的高壓縮性土層；⑤土層較好，可選做樁尖持用力層。地下水由上部孔隙水與下部承壓水組成，受大氣降水及地表水入滲補給，水量充沛。穩定水位在地表下約0.2m，場地內主要含水層為粉土，粉砂層，孔隙潛水與下部微承壓水之間無良好隔水層。
2. 樁基選型
本場地為人工堆填土和湖相沉積土，屬于流塑、軟塑夾雜泥碳土軟弱地層，具有含水量豐富，壓縮性大，且土體回縮快等特性，若采用振動沉管灌注樁（擠土樁）施工，施工時的振動力＋擠壓力，極易使土體結構造成較為嚴重的擾動，強度降低，且短期內不易恢復；在樁間距相對小的情況下，易產生超孔隙水壓力，在排水通道有限的情況下，孔隙水壓力快速增長，土體剪脹，產生擠土、隆土，引起斷樁、縮徑等質量問題，單樁承載力難以滿足設計要求。為保證成樁質量滿足設計要求，經建設、設計、監理、施工單位研討后，確定選用長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土——后植鋼筋籠成樁（非擠土樁）進行施工。
3. 成樁施工
3.1施工工藝。
鉆機就位→鉆孔至預定標高→打開長螺旋鉆桿的桿頭活門→從鉆桿中心泵送混凝土→待混凝土出鉆頭活門后→邊提鉆桿邊不間斷泵送混凝土直至樁頂→用振動方法插放鋼筋籠→成樁。工藝流程如下圖:
圖1工藝流程圖
3. 工程施工難點
(1)該工程設計有效樁長為21~27m，最終樁端持力層為⑤-4層粉土，鋼筋籠通長配置，據地勘報告揭示，場區內地質情況較復雜，流塑狀泥炭土埋深較厚，土體回縮較快，且夾層較多，鋼筋籠放置至計設深度和準確植入樁體內有一定的困難。
(2)從土層情況分析，樁長范圍內存在飽和的粉細砂或粉土層，且處于中密函——松散狀態，土體受剪切擾動能量積累，足以使土體發生液化，加上樁距相對較?。ù蟛糠知毩⒊信_內樁間距1.20m），樁的長度大，成樁時間長，對土地體的擾動大，容易發生竄孔。
4. 施工技術控制措施
根據本工程特點，結合工程實際情況，主要采取以下技術措施：
4.1防止竄孔。
對鉆頭進行技術改造，提高鉆進速度，縮短鉆進時間，盡量減少對土體的擾動，根據設計圖紙，結合工程實際情況由北向南、由西向東，從26軸往1軸方向施工；在施工過程中，按擠土樁的方法進行施工控制，對小于4倍樁距的樁進行隔樁跳打。以保證不發生串孔現象。當發生竄孔造成相鄰樁砼面下降時，應停止提鉆，連續泵料直到竄孔樁砼面上升到原位為止。
4.2防止混凝土堵管。
采用和易性較好的砼，坍落度21~25cm，粗骨料粒徑在0.5~1.5cm左右.根據運輸距離綜合考慮外加劑，砼泵應根據樁徑選型確保砼順利通過剛性管、高強柔性管、彎頭到達鉆桿芯管內，安放位置應與鉆機的施工順序相配合，泵管布置應盡量減少彎道及保持水平，泵與鉆機的距離不宜超過60m。
泵送混凝土宜連續進行，當鉆機移位時，混凝土料斗內的混凝土應連續攪拌，泵送時料斗內的混凝土高度不得低于400mm，以防吸進空氣造成堵管。開始施工時，應先對管道接頭、墊圈等進行密封處理，確保水泥砂漿不流失，施工結束后，應對鉆桿、砼管道、砼泵進行徹底清洗，防止產生砼結硬塊體。
4.3防止斷樁、縮徑。
當鉆機鉆至設計深度標高在進入⑤-1、⑤-4層持力層時，開動混凝土輸送泵灌送砼，同時鉆桿可預提100mm左右，暫停20~30秒后加壓，待輸送管及鉆桿芯管內充滿混凝土后開始勻速提升鉆桿，提鉆速度應根據土層情況確定（穿越粉砂層、粉土層控制在0.8~1.2m/min，粘土、粉質粘土在0.6m/min以下，在流塑狀土中要特別控制提鉆速度）且與泵送量相匹配，確保鉆桿芯管內混凝土有0.1m3以上。施工中，若因其它原因不能連續澆灌，須根據地勘報告和已掌握的施工現場的土質情況，避開飽和砂土、粉土地層，同時應盡量避免灌砼過程中停機待料現象，嚴禁先撥管后灌砼。同時檢查排氣閥，防止被泥漿堵塞，保證正常工作。
4.4樁頂標高控制。
結合分析地質報告土層埋深情況，準確計算出每棵樁的砼用量，保證砼充盈系數>1；在主塔上做出標識，做好成樁樁頂標高控制。隨時清除孔口積土，防止土體落至孔內。如遇部分樁鋼筋無法放置至設計標高，經建設單位、監理以及設計同意后，進行相應處理。
4.5鋼筋籠制安。
工程樁鋼筋籠采用全長配置，制作鋼筋籠的原材料必須符合設計要求，并按國家工程質量規范要求進行驗收。
經驗收合格的成品鋼筋籠內放入導管，鋼筋籠及導管與振動錘連接，使用吊車吊起鋼筋籠及振動錘，將鋼筋籠調整垂直，緩慢下放至剛成樁的樁位，啟動振動錘，振入鋼筋籠至設計標高，提升導管成樁，在提升導管過程中不得停錘，提升速度應緩慢勻速。
在吊運過程中，為減少鋼筋籠變形并確保垂直度，應在起吊點增設起吊桿以增加起吊點受力面積，在增設的起箍筋上對稱設置起吊點來調整起吊時鋼筋籠的垂直度。若發生鋼筋籠未垂直下放，應提出后重新垂直吊放。
4.6及時清理施工場區內廢土，對已完的樁位作出標識，避免挖機在清理中損傷鋼筋籠和樁身砼。
5. 工程質量檢驗
工程于2007年1月6日開工至2月9日完工，累計完成工程樁458棵，13017m，3225.8m3施工完畢后，由云南省建設工程質量檢測中心，進行了靜荷載試驗檢測和低應變動力檢測，對172棵工程樁（占總樁數的37%）進行了樁身完整性檢測，其中低應變檢測反射波，波形規則，波列清晰，樁底反射明顯，Ⅰ、Ⅱ類樁占90.5%；有9.5%的樁在一定的區域內出現明顯的阻抗性；隨機抽測了6棵（包括阻抗性明顯的）樁，做單樁豎向靜荷載試驗，單樁豎向極限承載力均達到1700KN，沉降量為3.85~14.42mm，承載力極差不超過30%，滿足設計要求。沒有出現影響正常使用的樁。
6. 結束語
(1)長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土——后植鋼筋籠成樁技術施工是一個系統工程，施工環節較多，制約工程質量的因素多，不同的工程，影響質量的因素各不相同。因此在工程施實中要認真分析，根據實際情況采取相應的技術控制措施，從而保證成樁質量達到驗收標準；特別是在項目部的組成、人員素質、技術水平、材料質量、施工工藝、灌注操作等方面須加強管理把好關，并對針對施工中發生的問題及時采取相應的處理措施，確保成樁質量達到設計要求，滿足建設工程的需要。
(2)由于該工程樁采用取土樁施工工藝，成樁時須穿越較厚且是極其軟弱的泥炭質土地層、液化粉土層、軟塑～可塑的高壓縮性飽和粉土層，加上成樁過程中的振動和砼出管的自流壓力作用，工程樁出現充盈系數較大（充盈系數介于１.7～２.２之間）的情況，增加了一定的工程造價。
(3)長螺旋鉆孔管內泵壓混凝土——后植鋼筋籠成樁技術具有低嗓音、低振動、適應性強，不受地下水水位的限制；不容易產生斷樁、縮徑、塌孔等質量問題，樁體材料自行護壁，無須附加其它護壁措施，免除泥漿污染、處理及外運工作，對環境污染小等優點。我公司采用此工法順利完成施工任務，在昆明地區來說屬于較特殊的工程樁工程案例。
除此之外，運用長螺旋鉆孔取土，能大幅度減小了沉樁區及其附近土體變形和超靜孔隙水壓力，有效的削減靜壓樁施工中產生的擠土效應對周圍建筑和地下管網的不利影響。
我公司在距該工程800m左右（場地地質情況況基本相似）的另一靜壓樁工程施工，由于樁長范圍內粉土層厚，局部較密實，給沉樁施工帶來一定困難，通過采用長螺旋鉆孔機（鉆桿400）對樁長27m，樁型為PHC-AB500（125）的管樁進行引孔取土（引孔深度15m）；使靜壓樁施工較為順利，施工效率大幅度提高，取得了良好經濟效益。工程于2007年11月24日開工至12月20日結束，共完成引孔247個3705m，取土近465.6m3；靜壓管樁247棵，6669m；經對工程樁進行質量檢測表明，成樁深度及單樁豎向承載力均滿足設計要求（單樁承載力特征值1400KN。沉降量11.24～13.68mm）。對場地周邊進行變形和沉降觀測，觀測結果：現場地面最大隆起4mm，周邊建（構）筑物無明顯變化。
［文章編號］1619-2737（2011）05-09-022
［作者簡介］周仁明(1962.8- )，男，1998年畢業于云南理工大學城鄉規劃專業，工程師，就職于云南官房地基基礎有限公司，現從事地基與基礎施工技術研究。
