淺談雙向螺旋擠土灌注樁施工質(zhì)量控制

高正方

(中鐵一局集團(tuán)天津建設(shè)工程有限公司，天津 300250)

1 雙向螺旋擠土灌注樁簡(jiǎn)介

1.1 樁型簡(jiǎn)介

雙向螺旋擠土灌注樁區(qū)別于其他樁基的主要特點(diǎn)為：其適用于標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗(yàn)SPT≤40的填土、黏土、粉土、黃土、砂土、礫砂、角礫、圓礫、碎石、卵石、風(fēng)化巖層和強(qiáng)風(fēng)化巖層等可壓縮巖土地層，且不受地下水位的限制，雙向螺旋擠土樁采用擠土成樁工藝，具有顯著技術(shù)、環(huán)保和成本優(yōu)勢(shì)，具有低噪音、無(wú)振動(dòng)、無(wú)泥漿污染、無(wú)渣土外運(yùn)、穿透力強(qiáng)、施工效率高、節(jié)約人力資源、施工質(zhì)量穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。

1.2 樁型比選

1)工程概況。山東祥海年產(chǎn)6萬(wàn)t氯化法鈦白粉項(xiàng)目，主要工程內(nèi)容為工業(yè)建筑廠房，其中中間罐區(qū)及氧化車間等建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為樁基礎(chǔ)。

2)設(shè)計(jì)選型。由于當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求嚴(yán)，泥漿運(yùn)輸成本高，且地質(zhì)復(fù)雜，廠房對(duì)基礎(chǔ)承載力要求高，結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件，與設(shè)計(jì)單位和業(yè)主單位商定，樁型確定通過(guò)試樁進(jìn)行比選，比選樁型包括鉆孔灌注樁、PHC管樁及雙向螺旋擠土灌注樁。現(xiàn)場(chǎng)施工完成后通過(guò)試驗(yàn)獲取承載力等數(shù)據(jù)(見表1)反饋給設(shè)計(jì)單位，綜合樁基能力及施工環(huán)保等因素，確定采用雙向螺旋擠土灌注樁進(jìn)行施工。

表2為山東祥海生產(chǎn)6萬(wàn)t氯化法鈦白粉項(xiàng)目四氯化鈦中間罐區(qū)擠土樁與管樁經(jīng)濟(jì)型對(duì)比。

表1 試樁試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

表2 山東祥海生產(chǎn)6萬(wàn)t氯化法鈦白粉項(xiàng)目四氯化鈦中間罐區(qū)擠土樁與管樁經(jīng)濟(jì)型對(duì)比

通過(guò)試樁承載力結(jié)果看，雙螺旋擠土灌注樁優(yōu)勢(shì)比較明顯，承載力高，是鉆孔灌注樁的1.67倍，是PHC管樁1.26倍；樁身檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，樁身完整性好，沒有縮徑、夾渣等缺陷；無(wú)土方、和泥漿外運(yùn)，符合環(huán)保要求；施工速度快，平均每天能完成22～25根樁；與PHC管樁及鉆孔灌注樁做經(jīng)濟(jì)對(duì)比，雙螺旋擠土灌注樁單位承載力造價(jià)為5.5元/kN，PHC管樁單位承載力造價(jià)為7.1元/kN，鉆孔灌注樁單位承載力造價(jià)為10.7元/kN，雙螺旋擠土灌注樁相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

綜上，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較分析后,項(xiàng)目樁基工程最終確定采用雙螺旋擠土灌注樁施工工藝。

2 雙向螺旋擠土灌注樁工藝簡(jiǎn)述

2.1 螺旋擠土灌注樁施工工藝流程

地表清理碾壓→測(cè)量放樣→樁機(jī)就位→調(diào)整鉆機(jī)→正式開鉆至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高→邊泵送混凝土邊提拔鉆具至地表→根據(jù)設(shè)計(jì)要求沉放鋼筋籠→鉆機(jī)移位施工下一根樁

2.2 施工步驟

1)定位：根據(jù)控制點(diǎn)，標(biāo)記好樁位位置，移動(dòng)鉆機(jī)至樁中心，調(diào)整鉆機(jī)水平位置及鉆桿垂直度。一般樁位誤差不宜超過(guò)2.0 cm，鉆桿垂直度不超過(guò)1%。

2)鉆進(jìn)成孔：關(guān)閉鉆頭閥門，開動(dòng)鉆桿，開鉆后下鉆速度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況勻速鉆進(jìn)；鉆進(jìn)過(guò)程中，螺旋擠擴(kuò)鉆頭應(yīng)采用正向旋轉(zhuǎn)，直至鉆至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)特殊原因鉆頭不得反鉆和提升。

3)灌料、提升：當(dāng)鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，鉆具應(yīng)反向旋轉(zhuǎn)，開動(dòng)混凝土輸送泵灌料，當(dāng)輸送管及鉆桿芯管充滿混凝土后開始勻速提升鉆具，邊提升、邊灌料。直至施工設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，灌注速度應(yīng)與提鉆速度相結(jié)合，防止提鉆速度過(guò)快，泵送料供應(yīng)不及時(shí)的現(xiàn)象，導(dǎo)致成樁質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，也要防止提鉆速度過(guò)慢，泵送壓力過(guò)大，出現(xiàn)安全事故。

4)灌注至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高后，移動(dòng)鉆機(jī)至下一樁位，控制好樁頂標(biāo)高，保持超灌符合規(guī)范要求500～800 mm即可，減少混凝土的浪費(fèi)。

5)鋼筋籠接頭應(yīng)用焊接或機(jī)械式連接。加勁筋應(yīng)設(shè)在主筋內(nèi)側(cè)，鋼筋籠制作安裝應(yīng)符合規(guī)范要求；搬運(yùn)和吊裝時(shí)應(yīng)注意保護(hù)，防止變形。將振搗桿插入鋼筋籠內(nèi)，同時(shí)吊裝，仔細(xì)檢查鋼筋籠是否對(duì)準(zhǔn)孔位，打開振搗器，慢慢下放鋼筋籠，避免碰撞孔壁或自由落下，鋼筋籠要時(shí)刻保持垂直，防止鋼筋籠傾斜，造成下放困難。

6)施工時(shí)應(yīng)按樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高掌握好混凝土的灌注量，在保證樁頭質(zhì)量的同時(shí)減少混凝土的浪費(fèi)。建議灌注混凝土完成面之標(biāo)高比樁頂?shù)脑O(shè)計(jì)標(biāo)高高出500～800 mm。

7)成孔施工的允許偏差應(yīng)滿足表3要求，待混凝土養(yǎng)護(hù)期后需進(jìn)行樁基檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括樁身完整性(小應(yīng)變檢測(cè))及豎向抗壓承載力(靜載試驗(yàn))。

表3 成孔施工允許偏差

2.3 施工注意事項(xiàng)

1)雙螺旋擠土樁施工應(yīng)考慮成樁擠土效應(yīng)可能對(duì)鄰近建筑物、道路和地下管線所產(chǎn)生的負(fù)面影響，必要時(shí)應(yīng)采取減壓孔和擠土負(fù)效應(yīng)的技術(shù)措施。

2)雙螺旋擠土施工順序應(yīng)符合下列要求。

(1)對(duì)于中心距小于4d的群樁施工，宜由中間向外或由一側(cè)向另一側(cè)施工，且為避免對(duì)已完樁基的影響，施工中宜采用隔樁施工方式。

(2)對(duì)于群樁施工，應(yīng)由中間向四周施工。

(3)對(duì)于一側(cè)靠近現(xiàn)有建、構(gòu)筑物的場(chǎng)地，宜從鄰近建、構(gòu)筑物一側(cè)開始由近至遠(yuǎn)端施工。

3)鉆機(jī)就位后，應(yīng)進(jìn)行樁位復(fù)測(cè)，鉆頭與樁位點(diǎn)偏差不得大于20 mm。

4)鉆機(jī)開孔時(shí)下鉆速度應(yīng)緩慢；鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆頭應(yīng)正向旋轉(zhuǎn)，在達(dá)到設(shè)計(jì)樁端標(biāo)高前，鉆具不得反鉆或提升。

5)在鉆進(jìn)過(guò)程中，如出現(xiàn)卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)生異常響動(dòng)時(shí)，應(yīng)立即停鉆，在查明原因并采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

6)鋼筋籠插放施工完成后，宜使用振搗棒對(duì)樁身頂部混凝土進(jìn)行振搗。

3 雙向螺旋擠土灌注樁質(zhì)量控制

3.1 樁頂混凝土高度施工控制

由于雙向螺旋擠土灌注樁混凝土施工方式為邊提升鉆具，邊灌注混凝土，混凝土灌注高度可以進(jìn)行控制，但為了保證混凝土灌注完成后順利插入鋼筋籠，避免鋼筋籠插入過(guò)程中側(cè)壁泥土掉落摻入樁芯，一般將混凝土灌注至場(chǎng)地地平處。特殊場(chǎng)地條件下難以將場(chǎng)地平整至樁頂超灌頂高程位置，需綜合考慮鉆機(jī)作業(yè)條件。

鈦白粉項(xiàng)目施工后處理車間樁基時(shí)由于場(chǎng)地條件較差，無(wú)法在樁基施工時(shí)平整場(chǎng)地至樁頂超灌頂高程位置，超灌高度接近2 m，混凝土超耗量較大，基于這種情況，需采取有效措施控制樁頂混凝土高度同時(shí)保證樁芯混凝土質(zhì)量。

借鑒鉆孔灌注樁施工所用護(hù)筒形式，結(jié)合雙向螺旋擠土灌注樁施工工藝，現(xiàn)場(chǎng)施工通過(guò)制作鋼護(hù)筒有效保護(hù)樁頂混凝土并控制樁頂混凝土，同時(shí)通過(guò)局部處理發(fā)現(xiàn)，對(duì)軟弱場(chǎng)地進(jìn)行降水可以有效改善場(chǎng)地條件，使場(chǎng)地具備鉆機(jī)作業(yè)條件，先開挖至設(shè)計(jì)高程再進(jìn)行樁基施工。

通過(guò)對(duì)樁頂混凝土灌注高度進(jìn)行控制，僅在后處理車間697根樁施工中，每根樁減少混凝土浪費(fèi)0.4 m3，整個(gè)車間樁基混凝土節(jié)約混凝土278.8 m3。

3.2 鋼筋籠定位控制

由于雙向螺旋擠土樁鋼筋籠采用后插施工，考慮混凝土初凝時(shí)間等影響，對(duì)施工時(shí)間要求較高，且鋼筋籠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，垂直度較難控制，經(jīng)常出現(xiàn)鋼筋籠偏位的情況(見圖1)。

圖1 鋼筋籠偏位

針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合具體施工工藝，對(duì)鋼筋籠偏位問(wèn)題出現(xiàn)的可能原因進(jìn)行分析。首先鋼筋籠尖不對(duì)中時(shí)可能造成鋼筋籠下插過(guò)程中無(wú)法保證下插方向，其次鋼筋籠與振搗桿間沒有采取有效固定措施，容易造成振搗桿在垂直下插過(guò)程中鋼筋籠偏位，最后一點(diǎn)是下插速度過(guò)快，振搗桿的下插方向受樁孔內(nèi)混凝土干擾偏位。通過(guò)以上分析，進(jìn)一步確定現(xiàn)場(chǎng)施工控制要點(diǎn)，具體從以下三個(gè)方面實(shí)施。

1)鋼筋籠加工時(shí)籠尖嚴(yán)格對(duì)中，在鋼筋籠加工平臺(tái)按照籠尖鋼筋位置設(shè)置檢查件，確保鋼筋籠尖加工時(shí)統(tǒng)一對(duì)中。

2)鋼筋籠與振搗桿之間進(jìn)行有效定位卡控，按照2～4 m間距設(shè)置卡具，確保鋼筋籠下插過(guò)程中與振搗桿位置固定。

3)振搗桿下插應(yīng)緩慢并保持豎直，現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)進(jìn)行量測(cè)，發(fā)現(xiàn)偏位及時(shí)進(jìn)行糾偏。

在先期樁基施工完成后發(fā)現(xiàn)鋼筋籠偏位情況較為嚴(yán)重，偏位率高達(dá)20%，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)鋼筋籠加工及下插過(guò)程控制，在后續(xù)樁基施工中偏位情況得到了較大的改善，偏位率僅為1%左右。

4 結(jié) 語(yǔ)

樁基工程為隱蔽工程，且地下施工存在較多難以控制的影響因素，其質(zhì)量無(wú)法直接進(jìn)行外觀檢查。因此，在施工中需采取有效的質(zhì)量控制措施進(jìn)行全過(guò)程控制，以確保成樁質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。特別是對(duì)新樁型或新工藝樁，工藝尚不成熟，對(duì)地質(zhì)及施工要求也較高，尤其需要重視過(guò)程質(zhì)量控制。通過(guò)鈦白粉項(xiàng)目樁基工程施工，雙向螺旋擠土灌注樁在成樁質(zhì)量上比較有保證，經(jīng)樁基試驗(yàn)檢測(cè)，單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)承載力100%滿足設(shè)計(jì)要求，低應(yīng)變檢測(cè)全部合格，其中Ⅰ類樁占比97%，Ⅱ類樁占3%。

本文就雙向螺旋擠土灌注樁在施工過(guò)程中存在的一些質(zhì)量問(wèn)題及材料浪費(fèi)情況進(jìn)行分析并提出解決建議，同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)際施工中進(jìn)行應(yīng)用，效果較好。

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