淺析粉質(zhì)砂層樁基礎施工技術(shù)

李華晶 丁玉武 仇玉生 王曉明

（1.銀川科技學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏隆創(chuàng)建業(yè)建設有限公司，寧夏 吳忠 751300；3.寧夏伊地地質(zhì)工程有限公司，寧夏 銀川 750004；4.中國電建集團十五工程局有限公司，陜西 咸陽 712000；5.寧夏大學土木與水利工程學院，寧夏 銀川 750021）

隨著水資源的日益缺乏，各城鄉(xiāng)不斷建設大型污水處理廠，節(jié)約水資源。而建設污水處理廠最重要的部分是土建工程，消化池的樁基施工又是重點和難點?；诖耍扇∮嗅槍π缘氖┕ぜ夹g(shù)措施，實現(xiàn)污水處理廠土建工程施工質(zhì)量、進度、成本、安全的目標。

灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。高質(zhì)量的灌注樁施工對樁基工程的施工目標而言，是必要和先決條件，因此，一向被各施工方高度關(guān)注。

1 項目概況及地質(zhì)狀況

1.1 項目概況

某大型污水處理廠位于某地區(qū)中東部的地中海濱，距離某市大約140公里。該凈化站主要處理來自某城市的污水，設計日處理污水3.12萬m3，日產(chǎn)泥漿431m3，日產(chǎn)沼氣7 350m3，日發(fā)電量4.7萬kW·h。主要結(jié)構(gòu)物有初沉池、曝氣池、二沉池、儲泥池、濃縮池和消化池等，大小結(jié)構(gòu)物32個，設備安裝481臺套，污水處理廠建成后有3條工藝線運行，分別是污水處理線、泥漿處理線和沼氣處理線。布置2個消化池，單個體積容量780m3，消化池直徑15m，地面高度22m，每個消化池基礎由39根深度37m的灌注樁組成。

1.2 地質(zhì)狀況

通過現(xiàn)場地質(zhì)補勘和開挖探坑等，取樣和揭露后的地層表面呈透鏡狀，最上面的4～7m由硬度不一的淤泥或砂、或黏土砂沉積層組成，7m以下為粉質(zhì)砂層，地下水位距地面0.5m，為海水，比重1.35～1.5g/m3，地層平均滲透系數(shù)5×10-5m/s。

2 基礎降水工藝

地下水(海水)位高，地層為層狀粉質(zhì)砂層，樁密集，造孔深度平均37m，全鋼筋籠。需降低地下水，保證樁鉆孔、成孔和混凝土澆筑，采用簡易井點降水方案。消化池設計降水控制面積1萬m2，降水深度在12～15m范圍內(nèi)，共布置16口井。

3 樁基礎施工工藝

比重1.35～1.5g/m3，地層平均滲透系數(shù)5×10-5m/s。

2 基礎降水工藝

地下水(海水)位高，地層為層狀粉質(zhì)砂層，樁密集，造孔深度平均37m，全鋼筋籠。需降低地下水，保證樁鉆孔、成孔和混凝土澆筑，采用簡易井點降水方案。消化池設計降水控制面積1萬m2，降水深度在12～15m范圍內(nèi)，共布置16口井。

3 樁基礎施工工藝

樁基礎施工重點解決鋼筋籠加工與安裝；泥漿配比和混凝土配合比；鉆孔、澆筑和試驗檢測等方面的工程問題。

3.1 混凝土配合比設計

混凝土技術(shù)條款中已明確，型號為B5A，P·O 42.5水泥摻量為400kg，砂子為天然砂，石子為4～15mm、15～25mm粒徑，自來水拌和，設計強度等級30MPa。主要驗證塌落度、初凝時間、7d強度和28d強度等。經(jīng)試拌，確定運輸至工地的塌落度為19～20cm，初凝時間1.5h，7d、28d強度滿足技術(shù)要求。

3.2 泥漿配合比設計

泥漿配合比參考井點降水設計，滿足要求，具體見表1。

表1 樁基礎泥漿配合比

3.3 鋼筋籠加工與安裝

根據(jù)樁的類型，鋼筋籠共分為四種類型，分別為P1型、P2型、P3型和P4型，四種鋼筋籠全長均為31m，主筋有Ф32、Ф25、Ф20、Ф16、Ф14和Ф12六種規(guī)格的二級鋼筋。

鋼筋籠集中加工，工序分鋼筋組裝——組裝框架——繞螺旋筋——焊接墊塊——堆存。定位圓弧筋用彎曲機加工，端頭焊接，螺旋筋人工繞裝，分段點焊。分節(jié)加工好的鋼筋籠，在安裝前將下面兩節(jié)拼接在一起，并將聲波測試管安裝固定，同樣將第一節(jié)聲波測試管一并安裝好。

吊裝用50t汽車吊，用2根Ф16長度各6m鋼絲繩吊裝，第一節(jié)整體吊裝后，用鋼管鎖定，然后吊裝最后一節(jié)；在對接最后一節(jié)時，需要對接聲波測試管和搭接鋼筋；對接完成后，將鋼筋籠整體放下去，到達設計高程時，用鋼管將鋼筋籠固定住，檢查高程和聲波測試管的位置，確定無誤后方可完成。

3.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑直接用罐車喂料，溜管入倉，溜管安裝至樁底，距底部預留0.2～0.5m，溜管頂部安裝2m3集料斗，集料口放置封堵球，當混凝土卸滿料斗或達到1.8m3時，解開封堵球，混凝土瞬間連續(xù)下落，將孔內(nèi)泥漿全部擠出；此時連續(xù)卸料，連續(xù)灌注；當灌注完成10m3時，測量混凝土上升高度，計算理論值與實際值是否吻合。若混凝土上升高度低于理論計算高度較大時，說明底部或孔壁塌陷嚴重，導致混凝土損失嚴重，需要調(diào)整混凝土理論計算量。當混凝土灌注完成理論量后，需要測量混凝土距孔口距離，判斷混凝土是否灌注至設計高程（一般包括需要鑿除的混凝土高程）。若未達到設計高程，需要繼續(xù)灌注，直至達到設計高程。

3.5 試驗檢測

技術(shù)要求和合同中規(guī)定兩種檢測試驗，一種是聲波測試，一種是靜載試驗。

1#消化池完成8根樁，2#消化池完成14根樁。達到28d強度后，業(yè)主組織聲波測試檢測，共抽查了7根樁(合同規(guī)定樁基礎聲波測試檢測數(shù)量為總樁數(shù)的8%)，其中，2#消化池5根，1#消化池2根，檢測結(jié)果均合格。

4 現(xiàn)場組織與實施

4.1 主要作業(yè)內(nèi)容及工程量

主要作業(yè)內(nèi)容：場地平整；測量放線；設備、材料準備及進場；鋼筋籠加工；鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑；試驗檢測等。

完成的主要工程量見表2。

表2 樁基礎施工主要完成工程量

4.2 現(xiàn)場人員及設備配置

現(xiàn)場人員配置見表3，現(xiàn)場設備配置見表4。

表3 樁基礎施工現(xiàn)場人員配置

表4 樁基礎現(xiàn)場設備配置

4.3 現(xiàn)場施工次序

兩個消化池分開施工，二者均從外側(cè)P1型樁開始，間隔鉆孔灌注。

4.4 現(xiàn)場安全與質(zhì)量管理

4.4.1 安全管理

現(xiàn)場安全管理分工：鋼筋籠加工、混凝土灌注由現(xiàn)場負責人負責；鉆孔、泥漿拌制等由鉆工帶班負責；工地用電由電工負責。

安全管理重點：①鉆孔作業(yè)：爬高換吊鉤、換鉆桿、移動鉆機。②鋼筋籠吊裝：吊裝鋼筋籠的鋼絲繩、U型環(huán)、吊車停置及作業(yè)半徑、吊車作業(yè)范圍內(nèi)警戒。③混凝土澆筑：溜管安裝、吊車作業(yè)范圍警戒。④施工用電：用電設備漏電保護、電纜安全使用。

采取措施：爬高作業(yè)系安全帶；吊車作業(yè)時有專人警戒及指揮；移動鉆機過程有人指揮，隨時檢查鋼絲繩及鉆機的位置；鋼筋籠吊裝過程檢查鋼絲繩及吊點，吊裝過程有人指揮并做好警戒；混凝土澆筑過程有人指揮并警戒；所有用電設備均應安裝接地裝置，每天檢查電纜，及時更換破損電纜。

4.4.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理的重點是鋼筋籠加工質(zhì)量、造孔質(zhì)量、混凝土澆筑質(zhì)量等。

鋼筋籠加工由技師指導加工，關(guān)鍵工序由技師親自操作，如定位筋圓弧筋制作、鋼筋籠對接等。

造孔主要控制點位、孔的深度、洗孔等。點位由測量人員放樣、鋼筋樁定位；孔的深度由測繩測量，深度均大于設計深度1m以上；洗孔通過檢測循環(huán)泥漿的比重及含砂量確定。

4.5 現(xiàn)場進度控制

保證進度的措施：兩個消化池樁基同時施工；租用1臺吊車，共計2臺吊車；分兩班作業(yè)；集中人員加工鋼筋籠。

4.6 現(xiàn)場成本控制

樁基礎施工實際成本見表5。

表5 樁基礎施工實際成本

混凝土費用 萬DT 15 6鋼筋費用 萬DT 28 7設備攤銷費 萬DT 5 8設備租賃費 萬DT 1 9 管理費用及其他 萬DT 5 10 合計 萬DT 100 5

5 施工過程特殊情況處理

樁基礎施工過程中出現(xiàn)的特殊情況主要有塌孔和孔縮徑。

出現(xiàn)塌孔和孔縮徑的原因主要有：

（1）地層為含砂層。

（2）地下水位較高。

（3）鋼筋籠安裝時間太長，期間未進行孔內(nèi)泥漿循環(huán)，固壁泥漿在水壓作用下破壞。處理措施：①提前組裝好完整的鋼筋籠(在旁邊預打孔，作為完整鋼筋籠組裝孔，用旋挖鉆機掃孔，一旦孔成型，迅速將鋼筋籠安裝到位，進行孔內(nèi)泥漿循環(huán)，直到混凝土到位）。②洗孔過程出現(xiàn)流砂時，延長洗孔時間，如泥漿比重增大，添加纖維素，二次形成泥皮固壁。

6 結(jié)語

以上針對粉質(zhì)砂層且地下水位較高的樁基礎施工，研究了降水工藝、施工工藝、現(xiàn)場管理、特殊情況處理措施，得出了灌注樁的施工重點主要在降水、泥漿配合比設計和做好泥漿固壁等方面。從污水處理廠樁基工程的整體實施過程來看，方案合理、工藝可靠、按期保質(zhì)保量完成任務、檢測合格，是復雜地質(zhì)條件下的一次成功實踐，值得推廣。