人工挖孔樁穿過(guò)流砂層的施工

人工挖孔樁穿過(guò)流砂層的施工在山坡地采用人工挖孔樁是近年來(lái)常使用的一種樁基處理方法，具有機(jī)具簡(jiǎn)單、無(wú)噪聲、無(wú)振動(dòng)、對(duì)周?chē)ㄖ餆o(wú)影響、施工速度快、排土少、造價(jià)較低、土層明確、沉渣干凈、能直接判斷持力層地質(zhì)狀況等特點(diǎn)，較廣泛應(yīng)用于山區(qū)工業(yè)與民用建筑，永泰縣近年來(lái)有幾十個(gè)工程采用人工挖孔樁基礎(chǔ)。但當(dāng)?shù)貙邮欠弁痢⒎圪|(zhì)粘土或細(xì)砂組成，且水位高、水量較大或地層中有氣、電危害時(shí)，人工成孔的施工難度就大。人工挖孔樁的施工方法有多種形式，教訓(xùn)也很多，因此施工方法尚需探討、完善。永泰縣工商局綜合大樓工程針對(duì)較復(fù)雜的地質(zhì)條件，在人工挖孔樁施工中先后采用“鋼護(hù)筒沉筒法”和“孔下預(yù)制鋼筋混凝土沉筒法”等技術(shù)，解決了流砂層和地下水量大條件下成孔施工的難題?，F(xiàn)介紹如下，供類(lèi)似工程施工時(shí)借鑒。一、工程概況本工程是集商業(yè)、辦公、住宅于一體的綜合性建筑物，九層框架結(jié)構(gòu)，建筑面積15714m2，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔灌注樁；建筑場(chǎng)地位于大樟溪北岸，屬大樟溪沖積層，地勢(shì)平坦，鉆探資料顯示，場(chǎng)地的地層分布自上而下為；(1)耕植1.11.7m，(2)粉質(zhì)粘土2.55.4m，(3)細(xì)砂3.05.7m，(4)粉質(zhì)粘土1.32.1m，(5)細(xì)砂01.0m，(6)碎卵石層。地下水豐富且埋深較淺，砂層中因與淡水河砂連通，水位隨河水變化而變化，但水質(zhì)對(duì)砼不具侵蝕性。根據(jù)上述地質(zhì)情況，不宜采用淺基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)中采用了人工挖孔樁基礎(chǔ)，但該場(chǎng)地內(nèi)細(xì)砂層較厚，這種砂層在一定的水壓作用下，一被擾動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生液化成為流砂。該工程設(shè)計(jì)為單樁單柱、框架結(jié)構(gòu)，共有挖孔樁142根，樁徑0.81.5m不等，樁端持力層為中密碎卵石層。人工挖孔樁遇到厚層流砂難于成孔，本工程挖孔樁施工對(duì)此作了有益的探討，并取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。二、成孔方法的選擇由于地層復(fù)雜，且工期較緊，在施工中不斷地探索適合于本工程實(shí)際的成孔方法。1.井點(diǎn)降水，帷幕灌漿止水通過(guò)降低地下水位，使細(xì)砂層處于無(wú)水狀態(tài)，但在抽水過(guò)程中，大量的粉細(xì)砂隨水抽出，若大面積的井點(diǎn)降水，可能導(dǎo)致地面塌陷，被迫放棄此方案。至于帷幕止水，我們請(qǐng)教了水利部門(mén)有關(guān)專(zhuān)家，他們認(rèn)為在細(xì)砂層中灌漿，幕墻難以形成，止水效果亦差，且費(fèi)用高，此法也不能采用。2.鋼護(hù)筒護(hù)壁及孔下預(yù)制鋼筋砼沉筒護(hù)壁止水人工挖孔通過(guò)耕植土、粉質(zhì)粘土?xí)r均很順利的挖至細(xì)砂層面，以后通過(guò)多種方法試驗(yàn)通過(guò)流砂層，均未獲得成功。最后對(duì)通過(guò)較薄的流砂層采用鋼筒護(hù)壁，對(duì)較厚的流砂層采用預(yù)制的鋼筋砼沉筒護(hù)壁的止水辦法，阻擋住流砂，然后在筒內(nèi)挖掘至設(shè)計(jì)標(biāo)高，清基后灌筑砼。三、含水流砂層中的成孔施工含水流砂層厚約3.05.7m，根據(jù)各樁孔需穿過(guò)的流砂層厚度，施工時(shí)主要采用兩種護(hù)壁方法成孔。1.鋼護(hù)筒護(hù)壁法：鋼護(hù)筒采用5mm厚鋼板切割拼裝而成。鋼護(hù)筒的整體剛度較差，拼裝大孔徑的樁孔護(hù)壁尤其如此，因而只適宜用于流砂層厚度較小的樁孔。具體做法是根據(jù)樁孔中需要護(hù)壁的上口和下口尺寸，在地面上將鋼板切割成一定形狀和大小的梯形等小塊，加工成適宜弧度，在兩側(cè)拼裝連接邊預(yù)留長(zhǎng)方形連接孔，以便孔下螺檢連接并保證樁孔直徑。鋼護(hù)筒在分片下孔前要試拼裝，當(dāng)樁孔將挖至流砂層上表面時(shí)，將鋼護(hù)筒分塊吊下，在孔下拼裝成型后繼續(xù)下挖，下挖過(guò)程中配以水泵抽水，邊挖邊使護(hù)筒下沉(如圖1)。上下兩相鄰鋼護(hù)筒就位后，在搭接縫隙處可填灌素混凝土，以增加接頭處密封性和縱向穩(wěn)定性。2.孔下預(yù)制鋼筋砼沉筒護(hù)壁法：流砂層厚度大的樁孔鋼筒所受壓力大，易變形，難以阻擋流砂，樁孔尺寸很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，鋼筋籠下放困難，通過(guò)將砼沉井(沉管)加以改進(jìn)，作為護(hù)壁。 本工程中無(wú)法在孔口外或加工廠預(yù)制套管，因?yàn)槿粢箻犊壮叽绮粶p小，預(yù)制套管便無(wú)法從孔口下放，為此提出在處理流砂層時(shí)，提前做擴(kuò)大護(hù)壁，在孔下做砼內(nèi)滑模套管，待此套管砼達(dá)到一定強(qiáng)度后，邊挖邊沉(如圖2)。關(guān)鍵有以下三點(diǎn)：其一，確定提前做大護(hù)壁的準(zhǔn)確位置和合理高度，既要滿(mǎn)足順利通過(guò)流砂層的需要，又要避免因提前擴(kuò)大頭高度過(guò)大，增加樁身砼的澆筑量。經(jīng)分析和實(shí)施比較，提前擴(kuò)大護(hù)壁高度在2m左右較為適宜，有利于孔下制作砼護(hù)筒的支模和澆筑砼及保證形狀的規(guī)則性；其二，預(yù)制砼護(hù)筒的外模支設(shè)既要保證砼護(hù)筒外壁的形狀尺寸和表面基本平滑，還必須在挖取砂層時(shí)保證其容易脫落，使之易于分離，并順利下沉；其三，因所穿越砂層流動(dòng)性很大，故保證上下護(hù)筒的連接牢固和密封性十分重要，將上下兩節(jié)套筒的鋼筋用彎鉤連接，并在圈口做成企口連接，效果較好。孔下預(yù)制鋼筋砼沉筒法的主要施工步驟如下：(1)在流砂層頂面以上約2m位置開(kāi)始做擴(kuò)大護(hù)壁并施工至流砂層頂面以上1020cm處；(2)支設(shè)預(yù)制沉筒外側(cè)模板，綁鋼筋網(wǎng)片；(3)支設(shè)預(yù)制沉筒內(nèi)側(cè)模板，澆筑砼；(4)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求后開(kāi)挖砂層，邊挖邊使沉筒下沉；(5)第一節(jié)沉筒上口沉至流砂層頂面上1020cm時(shí)，按上述方法預(yù)制第二節(jié)鋼筋砼沉筒；(6)重復(fù)以上操作直至樁孔順利通過(guò)流砂層。四、擴(kuò)大頭的成孔擴(kuò)大頭成孔在大直徑樁施工中難度較大，在土層起伏變化較大的情況下，準(zhǔn)確地確定樁端持力層位置及擴(kuò)大部分土層性質(zhì)，是保證擴(kuò)大頭施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵。本工程部分孔樁擴(kuò)大頭下部碎卵石表面有厚度不大的砂層(1m)，此砂層與碎卵石層相連，飽含地下水，砂層部分的成孔如不采取支護(hù)措施，就難以保證孔底擴(kuò)大頭的形成，其處理方法是采用鋼護(hù)筒支護(hù)，下設(shè)由鋼筋焊成的支架進(jìn)行支撐。經(jīng)實(shí)際檢查，證明隨著開(kāi)挖成孔的加深，鋼護(hù)筒支護(hù)情況良好，能較好地起到隔砂作用，使孔底擴(kuò)大頭滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。五、成孔質(zhì)量控制1.樁孔檢查驗(yàn)收：項(xiàng)目主要有樁孔直徑、擴(kuò)大頭直徑、護(hù)孔高度、樁孔垂直度偏差等。樁孔全深范圍內(nèi)分兩次查驗(yàn)進(jìn)行控制，在通過(guò)流砂層時(shí)進(jìn)行第一次檢查，以便護(hù)筒糾偏和保證下部孔壁的位置準(zhǔn)確，在擴(kuò)大頭已支護(hù)成型，準(zhǔn)備突擊開(kāi)挖清底時(shí)進(jìn)行第二次檢查，對(duì)整個(gè)樁孔質(zhì)量進(jìn)行認(rèn)可。2.樁端持力層驗(yàn)收：施工前由勘察和設(shè)計(jì)單位提供中密碎卵石層的直觀標(biāo)準(zhǔn)，樁孔挖至設(shè)計(jì)要求的持力層時(shí)，應(yīng)組織地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、質(zhì)監(jiān)等部門(mén)共同進(jìn)行實(shí)地勘察檢驗(yàn)。六、樁身砼澆筑本工程將樁身砼分兩次澆筑，即先按水下澆筑砼方法澆筑一定量的砼進(jìn)行封底，然后干孔澆筑上部樁身砼。1.水下澆筑封底砼嚴(yán)格按照水下砼澆筑的規(guī)范要求進(jìn)行，即樁孔驗(yàn)收合格后往下澆筑導(dǎo)管，導(dǎo)管下端應(yīng)盡量靠近孔底(距孔底3050cm為宜)連續(xù)澆筑砼，并隨澆筑隨提升導(dǎo)管，但要保證導(dǎo)管下口始終埋于砼中，直至砼澆筑至封底高度。封底高度要滿(mǎn)足兩方面的要求：第一是能有效地封壓地下水；第二是盡量將施工縫留設(shè)在擴(kuò)大頭直徑較大的部位，以增加鋼筋籠的下放深度，也對(duì)施工縫處連接有利；根據(jù)本工程的具體情況，分析確定砼封底高底以下1.52.0m為宜。2.待封底砼終凝后(澆灌后約68小時(shí))，抽去孔內(nèi)積水，將不凝結(jié)的沉淀約20cm厚的水泥漿清理出來(lái)，并將凝固的厚度約15cm的浮漿層全部剔除，至表面露出石子均布的密實(shí)砼層方為合格。砼表面按施工縫的規(guī)范要求處理，經(jīng)查驗(yàn)合格后進(jìn)行下道工序施工。3.樁身砼澆筑雖然為干孔作業(yè)，但孔較深，為避免孔離析，應(yīng)按常規(guī)方法利用串筒或?qū)Ч軡仓?。七、結(jié)語(yǔ)用鋼筒護(hù)壁及預(yù)制鋼筋砼沉管法穿越流砂層，施工簡(jiǎn)單，易于加工，在本工