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浙江外经贸广场综合楼钻孔灌注桩施工技术

时间:2008-04-14  来源:  浏览:918次
①—素填土灰黑色灰色,松散,含有机质和少量砂粒碎石,以粉质粘土为主…①—淤填土灰黑色黑色,流塑,以淤泥质土为主,含植物根茎腐蚀物有机质及砖瓦碎片…在钻头的结构设计上,要减少钻头构件,采用腰带翼板间不加焊肋板,确保液流畅通,保证翼板表面光滑,上边缘薄,呈锋刃状,有利于土屑成条移动与折断,提高钻进速度…④—淤泥质粘土灰色,流塑,含云母碎片少量贝壳碎屑腐植质和未完全分解
浙江外经贸广场综合楼钻孔灌注桩施工技术摘要:介绍了钻孔灌注桩在浙江外经贸广场综合楼桩基工程中的应用情况,对施工中出现的主要问题进行了分析和处理,并提出了解决措施。

关键词:钻孔灌注桩,施工;浙江外经贸广场综合楼

钻孔灌注桩具有施工方便,设备简单,施工噪音低,无振动,无挤压,对相邻建筑物影响小等优点,且能适应各种地质条件,因而在土木建筑,水利水地以及港口,交通等各种工程中被广泛利用,但因钻孔灌注桩往往需要穿越多层地层及复杂地层,成孔时间较长,且都需要采用泥浆护壁成孔,又是地下工程,对桩基的垂直度,对钢筋笼的制安,沉渣沉淀,灌注砼高度的测定,都有较高需求,施工难度相对较大,本文结合浙江外经贸广场综合楼桩基工程实例,介绍钻孔灌注桩的施工技术。

1、工程概况:

浙江外经贸广场综合楼是集购物,娱乐,办公于一体的综合建筑,工程位于杭州市凤起路以北,外运大楼及皇亲苑社区以西,西北为市府综合楼,总用地面积为11820m2,总建筑面积47000m2,地上主楼高18层,高度69m,裙房为3层和4层,地下3层,开挖地下室最深为14.5m.

本工程基础采用钻孔灌注桩,桩径分别为Φ600,Φ700,Φ800mm,孔深44—47m,单桩竖向承载力特征值分别为2500KN,3200KN,3800KN,持力层为⑩—C中等风化角砾安山玢岩进入5N(原设计持力层为⑩—C中等风化泥灰质粉砂岩)。基坑支护采用Φ1000mm钻孔灌注桩作挡土,外侧Φ600mm双排水泥搅拌桩作为水中位幕及三道水平支持的支护体系。

2、工程地质条件:

该场地地层自上而下分述如下:

①—1杂填土:褐灰色、灰黑色、杂色,松散,主要由碎石、碎砖、砂砾等建筑垃圾组成,含生活垃圾和溏渣,该层原有旧基础有一层20~40cm不等的混凝土地坪,其下大多有50~100cm厚的碎石垫层。

①—2素填土:灰黑色、灰色,松散,含有机质和少量砂粒、碎石,以粉质粘土为主。

①—3淤填土:灰黑色、黑色,流塑,以淤泥质土为主,含植物根茎腐蚀物、有机质及砖瓦碎片。

②粉质粘土:灰褐色、灰黄色,软塑~可塑,局部夹少量粉土,含铁锰质斑点和云母碎片;切面稍光滑,干强度中等,韧性中等。

③粉土:黄灰色、灰色,很湿,稍密,含铁锰质斑点和云母碎片,局部夹粉质粘土;稍有摇振反应,无光泽反应,干强度低,韧性低。

④—1淤泥质粘土:灰色,流塑,含云母碎片、少量贝壳碎屑、腐植质和未完全分解的植物残骸,局部为淤泥质粉质粘土和淤泥;切面光滑,干强度中等,韧性中等。

④—2淤泥质粉质粘土:灰色,流塑,含云母片,腐植质和未完全分解的植物残骸;切面稍光滑,干强度中等,韧性中等。

⑤粉土:灰色、深灰色,很湿,稍密,含云母片和氧化铁,局部夹淤泥质粉质粘土,呈薄层状;无光泽反应,摇振反应较迅速,干强度低,韧性低。

⑥淤泥质粘土:灰色,流塑,含云母碎片、少量贝壳碎屑、腐植质和未完全分解的植物残骸,局部为淤泥质粉质粘土和淤泥;切面光滑,干强度中等,韧性中等。

⑦—1粉质粘土:灰黄色、青灰色,可塑,局部软塑,含高岭土团块和氧化铁斑点及少量腐植质,局部夹有少量粉土;切面稍光滑,干强度高,韧性中等。

⑦—2粉质粘土:黄褐色、灰黄色,硬可塑~硬塑,含高岭土团块和氧化铁斑点,局部夹有粘土;切面稍光滑,干强度高,韧性中等。

⑦—3粉质粘土:黄褐色、浅黄色、灰黄色,硬可塑,含高岭土团块和氧化铁斑点及少量腐植质;切面稍光滑,干强度中等,韧性中等。

⑧粉质粘土:浅黄色,灰褐色、灰黄色,可塑,局部为软塑,含氧化铁和高岭土团块;切面稍光滑,干强度中等,韧性中等。

⑨粉质粘土:灰黄色、浅灰绿色、灰绿色,硬可塑~硬塑,含氧化铁和高岭土团块,局部为粘土;切面稍光滑,干强度高,韧性中等。

⑨—1灰黄色、灰绿色,可塑,含氧化铁和高岭土团块;切面稍光滑,干强度高,韧性中等。

⑩—a全风化角砾安山玢岩:灰绿色、灰黄色、紫红色,硬可塑~硬塑,风化后呈粘土状,原岩结构已破坏。

⑩—b强风化角砾安山玢岩:紫红色、灰绿色、灰黄色,颜色多样,岩石风化强烈,呈颗粒和碎块状,裂隙发育,手掰易碎,岩母成分已强烈风化,但其结构可见,夹中等风化岩块。

⑩—b—c强~中等风化角砾安山玢岩:紫红色,灰绿色、灰黄色,颜色多样,呈颗粒和碎块状,裂隙发育,手掰易碎,原岩结构明显,夹大量中等风化岩石,中等风化岩芯最长达50cm.

⑩—c中等风化角砾安山玢岩:紫红色、红褐、灰黄、灰白色,岩芯呈柱状,局部呈块状,裂隙一般发育,岩石部分具角砾结构,无定向构造,由大小不等的安山玢岩角砾组成,角砾多呈尖棱角状,锤击声脆、易碎,属软岩,Ⅳ类。

(11)—b强风化泥灰质粉砂岩:砖红色、紫红色、暗红,风化后呈碎块状为主,裂隙发育,手掰可碎,母岩成份已强烈风化,但其原岩结构可见,偶夹中等风化岩块。

(11)—c中等风化泥灰质粉砂岩:紫红色,砖红色、暗红,灰黑色,岩芯呈柱状,发育有微裂隙,由大量正常沉积分散碎屑物质组成,以粉砂级碎屑为主,充填铁质氧化物,岩石结构较均一,锤击易碎,泥质胶结,属软岩,Ⅳ类。

3、施工技术

3.1施工准备

3.1.1图纸会审

本工程开工前我们认真仔细的对图纸进行熟识,特别是对地质勘察报告进行了认真研究,发现地质报告有疑问,然后查阅大量资料后基本认定该疑问的存在,该问题在图纸会审时作为一个重点向勘察,建设,设计,监理等单位提出,建设单位对此相当重视,马上研究后进行补勘,最后设计单位采纳了我方的意见,将原持力层(11)—c中风化泥灰粉砂岩更改为⑩—c中风化角砾安山玢岩,具体以试桩报告为准。

3.1.2场地平整及施工机械

现场做好“三近一平”,四周挖好排水沟,截面为1m×1m,大门口出口处修建洗车台和沉淀池,整个场地一周修建施工道路,道路宽4m,砼厚度为30cm,场地纵横修建若干条施工主干道与场地一周道路相通,便于施工车辆随意进出,整个场地进行“硬地化”,厚为10cm,根据现场桩位布置情况,设量泥浆循环系统9套,每套系统含泥浆池一个,容积为2m×4m×2m.沉淀池一个,容积为3.5m×6m×2m,现场另设储浆池3个,容积为300m2,用于存积废浆以利外运。

由于该桩基工程工期紧迫,且周边情况复杂(夜间不能连续施工),为此,根据工程地质条件和施工条件,参照设计要求和桩孔深度,选用的主要设备如下:GPS—10型钻机9台,3PNI型泥浆泵10台,6BS砂石泵12台,QY—25型25T汽车吊1台,HP—750WCN型空压机2台,BX—300—1型电焊机12台,J2经纬仪2台,DS—3型水准仪1台,PC—200型挖土机1台。

3.2施工工艺

根据本工程地质特点,采用泥浆护壁反循环回转钻进成孔、二次正循环清孔排渣、导管法灌注水下砼的施工工艺。其工艺流程为:测定桩位→埋设钢护筒(包括挖泥浆沟槽)→复测桩位→安装钻机就位→(包括接通电源)→钻进成孔(包括供给泥浆护壁)→冲孔(第一次清孔)吊接钢筋笼→下放导管→清孔(第二次清孔)→水下导管法灌注砼→清洗机具→移至新桩位。

钻机安装就位后,用水平尺校正水平,保证钻机、天车、转盘和桩位中心在同一铅垂线上,钻机在开钻前必须空载运转,以检查机械性能。根据试桩时地层情况,选用单腰带三翼硬质合金钻头钻进。开孔后先用正循环轻压慢转的钻进参数钻进,缓慢注水,使冲洗液达到密度为1.15~1.25Kg/L,粘度为20~22s时,开始正常钻进,正常钻进中,泥浆性能保持不变,采用中等转速(23r/min),较大泵量,,保持适当钻速进行钻进。在淤泥层中,采用中压慢转小泵量。钻进至强风化基岩后,随时注意钻机运行情况及返出钻渣岩性,准确判断中风化残留体情况。钻进至设计要求的桩底标高,用测量绳准确测量孔深,符合要求后,停止加压,采用慢转速、大泵量进行最后一次清孔,清孔持续时间20~30min,并检测泥浆中含砂率指标(≤8%),合格后结束该道工序。

钢筋笼主筋连接采用搭接电焊连接,下放钢筋笼时应对准孔位,吊直扶稳,缓慢下放,若遇阻应正反旋转,不得猛放,防止钢筋笼上浮下窜。

本工程采用商品砼,塌落度20~22cm,砼登记为水下C30,采用砼车直接运至孔口进行水下灌注。灌注前要检测砼的塌落度,并取样做好砼试块,试块制取按规定要求进行,做好灌注施工记录。为确保初灌质量,保证砼初灌埋深在0.8m以上,采用大漏斗初灌方法,大漏斗直接灌注方量为6m3,初灌后用小漏斗直接灌注。砼灌注必须连续进行,要求商品砼供应时间间隔不得超过30min,灌注中及时测量管内外砼面高度,并做好灌注记录。

4、施工中出现的问题及解决措施

4.1糊钻、埋钻

在粘土层钻进时,因泥浆太稠,进尺太慢,造成钻头糊粘。

处理方法是提高转速,加大泵量,稀泥浆钻进,选择合理的钻进参数。在钻头的结构设计上,要减少钻头构件;采用腰带翼板间不加焊肋板,确保液流畅通;保证翼板表面光滑,上边缘薄,呈锋刃状,有利于土屑成条移动与折断;提高钻进速度。

4.2断钻杆

钻杆折断主要集中在钻杆加强筋根部,造成钻杆脱落,原因一是钻杆壁厚度太薄,强度不够;二是部分钻杆本身及焊接质量不合格,造成应力过于集中形成裂纹;三是地层复杂,钻杆在孔内的受力状态变化大。钻杆在回转过程中,当钻头冲切不平整孔底岩石时,钻头及钻杆的重力作用迫使钻头中心线偏离钻孔轴线,钻杆带动钻头回转使钻杆环截面产生周期性拉压交变应力,且应力集中在钻具最大过渡断面,在回转扭矩的同时作用下造成疲劳折断。

解决办法主要有:将原来的壁厚12mm钻杆换成16mm钻杆;选择合理的钻进工艺参数;掉入孔内应及时打捞。可采用2块厚20mm以上的钢板(长度一般为20~25cm,宽10~15cm,割成像立式电扇风叶的形状,一般稍尖一点,另一端割成与钻杆半径相同的圆弧),把2块钢板制成弯钩,下入孔内打捞钻杆。

4.3浮笼

浮笼现象主要是砼灌注过程中速度过快或导管埋深太深造成,个别也因导管挂住钢笼提升时造成的上浮。

防止措施是商品砼一次性下砼方量较大,应适应控制砼关注速度,减小砼面对笼底的冲击;堪深砼面高度,及时拔除导管。

发现导管挂笼可转动导管使之脱离钢筋笼。

4.4灌注砼面高度确定

根据设计要求,采用地下连续墙的基坑(深12.5m),砼超灌1.5m,仍还有1m左右的上部钻孔为空灌段,用传统的探绳探测存在较大的误差。因此怎样确定砼的灌注深度,是一个必须解决的问题。我们采用打捞砼骨料的方法确定砼面的高度。

4.5商品砼的质量控制

砼质量直接影响到成根质量,现场专设一名质检员检查砼质量。做到测量砼塌落度,发现不合格则马上退货。同时砼灌注时检查砼中是否含有砼块等较大固体物,防止堵管。

5、桩基检测

本工程共设2根Φ700mm的试桩,进行单桩竖向抗压,静荷载实验。通过试验,2根桩单桩竖向抗压极限承载力均大于7000KN,满足设计需求。本工程工程桩全部做低应变检测,共检测1236根桩,一类桩217根,占92%,二类桩19根,占8%,均满足设计要求,试桩检测见表1.

表1静荷载试验表

桩号S1S2

桩长46.12m46.65m

桩径700mm700mm

荷载7000KN7000KN

沉降15.07mm14.34mm



6.结束语

(1)认真熟悉施工图纸,熟悉地质情况,便于施工控制。

(2)尽可能的减少第二次清孔至水下砼灌注的时间间隔,有利于孔壁稳定,降低孔底沉渣厚度。

(3)在施工中取舍,缩短各道工序的作业时间,各施工段平行作业等措施,取得了良好的经济和社会效益。

(来源:建设工程教育网)

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