冲孔桩在复杂地质条件下的应用

作者:时间:2018-07-13 09:37:32  来源:  阅读次数:39次 ]

摘 要:该地质条件下施工桩基础,必须解决夹层漏浆时卵石层垮塌、斜岩如何修正的问题才能顺利施工。因此只能选用冲孔桩 施工工艺,利用回填狗头石复冲修正斜岩;回填袋装粘土重复造护壁,固定卵石层后,再冲击岩层的办法达到顺利成孔的目的。

关键词:冲孔桩;卵石层;斜岩;夹层

   在目前城市化快速发展的情况下,复杂地质的地块也被利 用建设高层建筑。在成桩困难的情况下,如何利用冲孔桩顺利 成孔成为施工的难点。文章通过实际案例利用冲孔桩在复杂地 质条件下顺利成桩,为今后相似条件的施工提供参考。 本工程为某市某棚户区改造项目,地层自上而下分别为杂 填土、第四系冲积黏土、第四系冲积卵石、奥陶系微风化灰岩。 各地层的厚度情况为 :杂填土层 1.3m、黏土层 5.8m、卵石层 2.4m。平均桩长 38m。 施工的难点在于部分区域卵石层厚度达 9m、岩层倾斜角 度大于 45°、岩层岩溶发育强烈,岩层中溶洞及夹层的层数多 达 15 层,岩石饱和抗压强度达 146MPa。 如果采用人工挖孔桩,因项目临近河道,卵石层渗水无法 抽干,导致无法开挖 ;如果采用旋挖桩,遇到斜岩很难修正, 同时当钻穿夹层后泥浆面急速下落,导致卵石层垮塌,导致需 要重新冲孔 ;二次冲孔时随着卵石层的垮塌,上部黏土层无法 承受旋挖桩机械的重量而下陷,导致成桩极其困难 ;同时下钢 筋笼时,卵石层容易掉落,导致桩底成渣厚度无法满足要求 ; 旋挖机成桩时间较长,平均达 4.2 天,成本远超定额,造成项 目亏损。 该地质条件下施工桩基础,必须解决夹层漏浆时卵石层垮 塌、斜岩如何修正的问题才能顺利施工。因此只能选用冲孔桩 施工工艺,利用回填狗头石复冲修正斜岩 ;回填袋装粘土重复 造护壁,固定卵石层后,再冲击岩层的办法达到顺利成孔的目 的。具体应用如下 :

1 工艺流程

    施工前准备工作——定位放线——开挖泥浆池——桩基就 位——复核钢护筒位置及桩基垂直度——开孔——卵石层(泥 夹石)护壁——冲孔——斜岩修正——溶岩底挤破——夹层(泥 夹石)填充——重复斜岩至夹层处理——成孔清孔——钢筋笼 安装——二次清孔——混凝土浇筑及泥浆处理。

2 护筒要求

(1)卵石层区域护筒长度以 4-5m 为宜。 (2)护筒壁厚以 8-10mm 为宜,护筒上端外侧焊加劲肋。 (3)护筒埋设应准确、稳定,护筒周边用粘土填实。 (4)护筒中心与桩位中心的偏差不得大于 50mm。 (5)护筒内径应大于设计桩径 200mm。 (6)护筒顶部靠泥浆池侧开设 1 个溢浆孔。 (7)护筒顶应高出原地面 300mm。 (8)护筒四周设置截、排水沟。

3 桩机要求

(1)桩机安放场地应垫平、填实。 (2)桩锤钢丝绳位置应与桩心位置一致,偏差小于 50mm。 (3)选用适合岩溶地区的功率较大卷扬机及桩锤,直径 1500 桩宜采用 8t 重桩锤,直径 1200 桩宜采用 6t 重桩锤,并 配备相应的卷扬机。

4 测量要求

(1)桩机就位前应对桩进行定位放线,并换手测量复核。 (2)钢护筒埋设后应对护筒位置进行复核。 (3)桩机就位后应对钢丝绳位置进行复核。 (4)每钻进 4-5m 应复核一次桩位。 (5)成孔后应再次复核桩位,以便调整钢筋笼位置。 (6)每次复核必须用全站仪进行测量,其他过程测量可采 用纵横向护桩进行复核。

5 冲击成孔操作要点

5.1 施工准备要点

(1)认真分析各桩位水文地质资料,制订适当的施工方案 和施工技术保障措施。 (2)根据桩位地质情况确定泥浆制备方案,原位造浆不清 满足泥浆浓度要求时,采取回填膨润土或性能良好的粘土造浆。 具体操作要点如下 :项目操作要点在护筒刃脚以下 2m 范围内 小冲程 1m 左右,泥浆相对密度 1.2-1.5,软弱土层投入袋 装粘土夹小片石 粘性土层 中、小冲程 1-2m 左右,泵入清水或稀泥浆,经常清除钻 头上的泥块 粉砂或中粗砂层 中冲程 2-3m,泥浆相对密度 1.2-1.5,投入袋装粘土,勤冲、 勤清渣 砂卵石层 中、高冲程 3-4m,泥浆相对密度 1.3 左右,勤掏渣 软弱土层或塌孔 回填重钻 小冲程反复冲击,加袋装粘土夹小片石,泥浆相对密度 1.3-1.5 5.2 卵石层钻孔施工要点 (1)卵石层护壁时本工程桩基础施工的关键。 (2)为避免冲孔过程中卵石层塌孔,采用小冲程反复造孔, 形成泥皮充分护壁。 (3)必要时,采用袋装粘土回填。选用块状、粘性强、含 砂率低的优质粘土装入编织袋 ;袋装粘土切忌装满,以 1/3- 1/2 为宜,并将袋口绑扎牢固。 (4)反复冲孔时,应采取小于 1m 的小冲程方式进行冲孔。

5.3 溶洞桩钻孔施工要

(1)钻孔前认真分析桩位地质资料,详细掌握溶洞出现的 位置,并推断其范围大小。每个孔位的地质柱状图和施工方案 都单独列出,发给有关人员,让具体操作者、技术人员、作业 队长都知道溶洞的位置、大小、充填情况以及应采取的施工方 案。 (2)钻进过程中反复对比核对地质勘察资料,施工人员勤 测量成孔进尺,在距离设计溶洞顶部 1m 左右时,提高警惕, 通过分辨落锤声音,估算溶洞顶岩层厚度(落锤时岩层厚、薄 的声音有区别,作业人员应注意分辨)。 (3)备足成孔用水、粘土、片石等必备材料,确保溶洞钻 穿时迅速补水、补浆,预防坍孔,并及时抛填粘土、片石,以 恢复正常钻孔作业。 (4)根据溶洞填类型选择洞顶击穿方案:对全填充型深洞, 在距设计洞顶 1m 左右时,变换冲程,采用 1m 短冲程,轻锤 慢打,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻 ;针对无填充或半填充溶 洞,洞顶采取挤破方式穿过,严禁击破,即 :临近洞顶时,按 一层袋装粘土、一层片石的回填方式进行回填(回填厚度不小 于 1m),用回填泥夹石将岩底挤破,以防止卡钻。 ①粘土选用块状、粘性强、含砂率低的优质粘土,装入编 织袋;袋装粘土切忌装满,以 1/3-1/2 为宜,并将袋口绑扎牢固。 ②片石应选用小片石,粒径以 300mm 左右为宜。 ③钻入卵石层厚应一层袋装粘土、一层片石的回填方式进 行回填,回填厚度应不小于 1m 厚。 (5)根据钻孔的进尺情况,在击穿洞顶之前,要有专人观 测护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降,应迅速从泥浆池或 中转泥浆池抽泥浆,补入桩内。 (6)击穿洞顶后,在溶洞内钻进时,根据填充物的不同, 要采取不同的钻进方法。当充填物为软弱粘性土或淤泥时,向 孔内投入袋装粘土、片石,冲砸固壁 ;当为砂层、卵石层时投 入袋装粘土反复造孔。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入 正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。 (7)为防止泥浆突然流失,造成孔壁坍塌,孔口宜设 4 米 护筒。 (8)对小型或多层溶洞,为防止其不与相邻孔窜孔或成孔 后孔型有葫芦状,必要时可灌注低标号砼进行填充,等强后再 钻进。

5.4 斜岩面钻孔施工要点

(1)钻孔时要加强观察和测量。严密观察落锤后钢丝绳是 否向一侧晃动,如钢丝绳向一侧晃动,即可认为已发生偏孔, 必须采取措施及时纠偏,以免生产严重偏孔。 (2)发生偏孔后,及时在孔内回填高强度的大块片石和袋 装粘土,“轻锤快打”,采用小冲程、高频次锤击的方式纠偏, 利用提、放锤时钢丝绳的旋转带动桩锤转动,逐步修正斜岩。 一次纠偏不到位,反复几次回填袋装粘土和片石,达到破碎斜 面,校正偏孔。 (3)施工时应严格控制提锤时机,应在桩锤与斜岩接触后 迅速提锤,避免桩锤滑入溶洞软弱填充层,导致卡锤 ; (4)落锤时钢丝绳不晃动后,方可加大冲程高度,正常钻进。

6 清孔施工

(1)本工程桩长设计严重滞后,开孔后应及时确认桩长。 (2)桩长最后 1m 的进尺记录应如实填写,发现进尺过快 时应及时通知现场管理人员,以便于设计、勘察单位会商处理。 (3)达到设计深度后,应严格控制冲程,将桩底冲平。 (4)清孔时应严格控制泥浆比重,避免泥浆稠度偏低导致 塌孔,如有必要回填粘土造浆清渣。 (5)清渣完成后及时通知管理人员,以便各责任主体单位 及时参与验桩,降低塌孔风险。

7 其他措施

(1)冲孔桩属于部分挤土桩,桩心距离小于 4 倍桩径时, 应间隔施工,避免钻进或浇筑混凝土时串孔。 (2)桩基施工时,严格按先大后小、先深后浅的原则规划 桩基施工顺序。 (3)配备用桩锤,按总冲孔桩机数量的 50% 配置备用桩锤; 桩锤使用过程中锤齿损耗较大,避免焊接锤齿时间过程导致塌 孔。 (4)钢护筒不宜超过 5m,冲孔过程中钢护筒内壁易形成 泥皮,浇筑混凝土过程中泥皮掉落易导致断桩。 (5)泥浆箱及泥浆池的沉渣应及时清理。采用水泥拌和固 结后及时清运,避免污染场地。 (6)中转泥浆池的泥浆处理应及时,避免处理不及时导致 泥浆外溢污染场地。 (7)泥浆池、护筒周边均应设置截、排水沟 ;避免泥浆外 溢污染场地、避免地表水渗入护筒,导致塌孔。 (8)泥浆密度应根据排渣情况进行调整,排渣颗粒与瓜米 石粒径差不多时,即认为泥浆稠度适宜 ;如排渣颗粒过细,即 认为泥浆稠度偏低,及时调整泥浆稠度。 (9)斜岩面钻进不及时提锤、岩层底直接击破、卵石层及 夹层护壁未做好等 3 个因素,是本工程卡锤的主要原因。现场 应高度警惕。 (10)夹层、斜岩、岩层底钻进时,桩锤应挂保险钢丝绳。 (11)桩基成孔后应做好准备工作,如修理便道、钢筋笼 验收及转运、吊车、泵车、商品混凝土等。 (12)钻进记录表时冲孔桩出现问题后,分析原因、签证 的主要依据,作业人员应及时、按实填写。

8 结语

   采用较长护筒尽可能的避免塌孔,同时避免护筒过长使内 壁形成泥块,浇筑混凝土时泥块极易掉入桩内,导致影响桩身 质量。利用较大卷扬机及桩锤有利于挤破夹层顶部的岩层、加 快提锤的速度,尽量减少卡锤的情况发生。卵石层回填袋装粘 土,采用小冲程二次成孔,利用编织袋的纤维及粘土在卵石层 面形成护壁,解决夹层漏浆时卵石层塌孔的问题,同时漏浆后 需及时回填或补充泥浆,尽量避免水头压力差导致塌孔的情况 发生。“轻锤快打”是修正斜岩最有效、最经济的方式,但对 卷扬机损伤较大,需要做好作业班组的安抚工作。夹层顶部“轻 锤慢打”,采用挤破岩层的方式,能尽可能的避免卡锤,需提 醒工人多注意落锤时的声音变化。加强工人教育,督促工人将 以上几项要点落到实处,是冲孔桩工艺在复杂地质条件下保证 施工进度最有效的办法,通过以上工艺,某市某棚户区改造项 目桩基础施工进度达到有效、稳定、快速、高产的目的,为按 期交付提供保障。

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