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      淺談球閥在微型鋼管樁施工中的應用

      發布者:admin 時間:2017-3-9 13:50:03
      引言
          在我國,尤其是在城市建設中,在軟弱地基或者特定場所興建大型、高聳、重型的結構物,如工業廠房、高層樓宇、碼頭涵閘、橋梁簡倉等的情況越來越多,因此這類工程的基坑支護技術得到了全面的發展。微型鋼管樁作為一種“小徑高強”樁在一些特定場合以其獨特的優勢開始逐漸受到設計人員的重視。對微型鋼管樁的施工研究,對現場施工具有一定的指導意義。
          1 工程概況
          山大二院外科病房樓基坑支護工程,地處濟南市北園大街247號,擬建外科病房樓長80m寬40m高約95m,其中主樓長80m寬23m高約95m,地上二十三層,地下兩層,裙樓長80m,寬17m,高約20m,地上五層,地下兩層,地下車庫兩層,長80m寬20m;建筑面積約為56106平方米,其中地下室面積約為9543平方米?;悠矫骈_挖尺寸約99.1m×81.6m,基坑擬開挖深度12.0-15.1m。外科病房樓坡道支護工程,位于正在建設的外科病房樓東北側,長31.2m,寬約10m。地下車庫入口坡道從自然地坪到最深5.3m,成自然坡度。該工程建設單位為山東大學第二醫院。
          2 工程地質條件
          該場地勘察單位為山東省深基礎工程勘察院,場地地層主要以雜填土?淤泥?粉土?粉質粘土?卵石?粉質粘土混碎石及全-中風化輝長巖為主,上部為河流沖擊和湖泊沉積,下部為山前沖洪積,下伏基巖為燕山晚期侵入輝長巖。各層如下:
          ①層雜填土:雜色,松散,稍濕-濕;主要又粘性土混碎磚塊?碎礫石組成。場區普遍分布,厚度:1.60-2.50m,平均1.9m。
          ②層淤泥:灰黑色,流塑,干強度中等,韌性中等,富含有機質,有腥臭味,見貝殼碎片。場區普遍分布,厚度:0.50-3.40m,平均1.06m。
          ③層粉質粘土:灰黑色,可塑,富含有機質,有腥臭味,見貝殼碎片。場區普遍分布,厚度0.60-1.70m,平均1.04m。
          ③-1層粉土:黃褐色,濕,稍密;厚度:0.80m。
          ④層粉土:黃褐色,很濕,稍密;厚度:0.60-2.00m。平均1.16m。
          ⑤層粉質粘土:灰黑色,可塑,富含有機質,有腥臭味,見貝殼碎片。場區普遍分布,厚度0.30-1.80m,平均1.03m。
          ⑥層粉土夾粉質粘土:灰褐色,可塑,夾薄層粉土。場區普遍分布,厚度:0.80-2.90m,平均1.62m。
          ⑦層粉土:黃褐色,濕,稍密;場區普遍分布,厚度0.60-3.50m,平均1.48m。
          ⑦-1層粉質粘土:灰褐色,可塑,厚度:0.60m。
          ⑧層粉質粘土:灰黑色-灰綠色,可塑-硬塑,底部混少量姜石。場區普遍分布,厚度:1.70-4.00m,平均2.46m。
          ⑨層粉土:灰綠色,濕,稍密;厚度:0.50-1.10m,平均0.78m。
          ⑩層粉質粘土:灰綠色,可塑-硬塑,干強度高,含約10-20%的姜石,粒徑0.2-3.0cm。場區普遍分布,厚度:1.80-4.40m,平均3.14m。
          ⑩-1層姜石:黃綠色,中密,很濕,含量70-80%,粒徑0.5-4.0cm,最大8cm。厚度:0.60-2.00m,平均1.16m。
          ?層粉質粘土:褐黃色,可塑-硬塑,混少量小姜石。場區普遍分布,厚度4.2-7.00m,平均5.63m。
          ?層卵石:青灰色,中密,卵石成分灰質巖,粒徑0.2-2.0cm,呈亞圓狀,含量50-70%,粒間充填礫石,鈣質膠結。厚度:0.40-2.20m,平均1.51m。
          ?-1層粉質粘土混碎石:褐黃色,硬塑,礫石成分灰質巖,粒徑0.2-4cm,含量10-20%,鐵錳質侵染。厚度:0.90m。
          ?層粉質粘土混碎石:褐黃色,硬塑,礫石成分灰質巖,粒徑0.2-5cm,含量10-20%,鐵錳質侵染。厚度:0.60-5.20m,平均2.65m。
          ?層卵石:青灰色,中密,卵石成分灰質巖,粒徑0.2-3.0cm,呈亞圓狀,含量50-70%,粒間充填礫石,鈣質膠結。場區普遍分布,厚度:0.10-1.80m,平均0.87m。
          ?-1層粉質粘土混碎石:褐黃色,硬塑,礫石成分灰質巖,粒徑0.2-3cm,含量10-20%,鐵錳質侵染。厚度:1.30m。
          ?層全風化輝長巖:灰綠色,硬塑;原巖結構,構造不清,礦物成分已風化成土狀?砂狀,局部碎塊狀。場區普遍分布,厚度:1.60-4.70m,平均3.40m。
          ?層強風化輝長巖:灰綠色;中粗粒結構,塊狀構造,主要礦物成分為輝石?斜長石及角閃石,為硬質巖,場區普遍分布,厚度:1.40-11.40m,平均6.84m。
          層中風化輝長巖:灰綠色;細粒結構,塊狀構造,主要礦物成分為輝石?斜長石及角閃石,為硬質巖,該層未穿透。
          本區地下水類型為第四系孔隙潛水及基巖風化裂隙水,該處地下水埋深約1.8m。
          3 基坑設計方案
          (1)基坑南側為原有支護樁支護。
          (2)東北側施工微型鋼管樁,樁徑220mm,合計37棵,樁長分別為18棵12m,10棵9m,9棵6m,間距500mm,復合水泥注漿。冠梁截面高300mm,寬500mm,支護樁鋼管進入冠梁深度不少于250mm。
          (3)工程樁及支護樁:工程樁為12棵,支護樁1棵,樁徑800mm,配筋12Φ16(三級鋼),長12.6m,預留筋600mm,加強筋Φ12@2000,環筋φ8@200,混凝土為C⒊0.
          (4)東北及東側由于相對較淺,故采用自然放坡,只做帷幕用于截水。
          (5)止水帷幕采用高壓旋噴樁,封閉除南側以外的部分,樁徑600mm,樁間距0.4m,樁頂標高為-1.5m,旋噴樁采用雙重管法,每延米噴射水泥量不少于200Kg,水泥漿的水灰比為0.8-1.0(具體根據現場試驗調整),水泥采用32.5復合水泥。
          (6)降水設計
          在基坑內開挖較深的部分布置1個降水井,用以疏干地下水。開挖后在基坑深處設置集水坑,用以排水施工。降水井,外徑600mm,內徑500mm,井深15m。
          4 微型鋼管樁施工方法
          采用DPP-3B-100汽車鉆機成孔,采用魚尾合金鉆頭正循環全面鉆進,施工工藝為注水泥漿。
          4.1 測量放線
          據甲方提供的基準點和高程點,利用全站儀測放所有樁位,并用水準儀測定所有標高,驗收后,正式施工。
          4.2 鉆機就位
          鉆機就位時,鉆頭尖對準樁位,對位誤差≤2.0cm通過調整液壓支腿調整鉆機平整穩定。保證主動鉆桿垂直地面,既主動鉆桿垂直度偏差<15%L。
          4.3 鉆孔孔徑控制
          微型樁是先成孔再在孔內成樁,成孔孔徑的大小直接關系到成樁的直徑。為避免施鉆過程引起的動應力影響相鄰孔壁的穩定,施工時采用跳孔分批實施的方案。鉆孔過程中針對不同地層的穩定情況,主要采用調整鉆進速度、泥漿比重控制、復核鉆頭直徑等鉆進工藝來保證成孔孔徑滿足設計要求。
          4.4 樁長控制
          設計微型樁作為一個復合受力結構,需要承受抗拉,抗壓,抗剪等應力,樁長穿過軟弱面深入下部穩定地層,如樁長不足將達不到預期的效果。為控制鉆進深度,鉆機就位后及時復核鉆具的總長度并作好記錄,以便在成孔后根據鉆桿在鉆機上的機上余尺來校驗成孔達到的深度。如孔壁穩定情況較差,提鉆過程中碰撞了孔壁,將發生塌孔現象,并在孔底形成沉渣,則在下鋼管前應對鉆孔進行清孔,以保證樁長。
          4.5 成樁質量的保證
          為確保成樁質量,除嚴格檢查進場原材料的質量外,應控制孔內注漿的工藝。為了保證注漿質量,等待高噴施工完畢后再進行注漿,采用純水泥漿,水灰比0.8:1.1。微型樁注漿采用孔底返漿法,每孔的注漿過程應連續一次完成。將注漿管鋼管下放至孔底,在孔底進行注漿排水灌注,一般注漿壓力不低于0.6-0.8MPa并應控制漿液的水灰比,以保證注漿飽滿,密實。為防止發生斷樁,夾泥,堵管等現象,要控制好灌注工藝及操作,有序的拔管和連續注漿是保證成樁質量的關鍵,灌漿速度應適宜,速度太快孔內水及灰漿不易排出,形成斷樁;提拔注漿管時速度和力度均應適中,如注漿速度過快,提升幅度過大,水泥砂漿直接沖刷孔壁,形成孔壁土體塌落,導致樁身夾泥,這種現象在砂質地層尤其容易發生。經過兩個孔的實驗,效果不好如圖1,水泥漿上返包漿不飽滿,不充盈;此時工地現場將立即啟動QC小組研究制定對策。
          4.6 技術措施
          4.6.1 鋼管制作
          鋼管使用直徑?168*6的焊管,鋼管之間的聯接采用焊條焊接如圖2,達到規范要求。鋼管上端焊接法蘭盤,便于連接送漿管如圖3。上法蘭盤上焊接短管連接球閥,球閥上再連接短管及彎頭短管如圖4,便于連接藍水帶排漿。送漿管長度接近鋼管樁長度,用白塑料管連接到法蘭盤鐵管上。

          4.6.2 鋼管安裝
          當鉆孔達到設計深度后,清孔,提鉆,鉆機移位,用吊車吊放鋼管如圖5。鋼管下放必須居中,鋼管通長,孔口按照設計標高安放,并固定。鋼管入孔時按2m左右間隔在鋼管外焊耳環定位器,保證鋼管位于孔中央。固定鋼管,露出墊層25cm如圖6。

          4.6.3 注漿
          上法蘭盤上焊接短管連接球閥,球閥上再連接短管及彎頭短管,便于連接藍水帶排漿。送漿管長度接近鋼管樁長度,用白塑料管連接到法蘭盤鐵管上。注漿前應先把送漿管送入鋼管內如圖7,用螺栓把上法蘭和鋼管法蘭加膠墊連接,密封堵住如圖8。球閥打開,開動往復式注漿泵,水泥漿從鋼管底端向四周注漿,水泥漿從球閥及鋼管壁出漿如圖9,待鋼管內的泥漿和水泥漿混合液通過球閥排出,有新鮮水泥漿流出時關閉球閥。水泥漿在壓力的作用下從鋼管外圍大量出漿,把泥漿頂出。注漿終止標準為:當孔口鋼管周邊有溢出新鮮水泥漿漿液時,停止注漿如圖10。若漿體硬化不能充滿孔中時,應進行補漿??卓诓糠只靥钍又恋孛嫫揭蕴岣咚酀{的強度。(根據現場條件試驗確定)持壓,已達到漿液對周圍土壤縫隙的充分滲透。卸下螺栓拔出送漿管,用水泥漿灌滿送漿管處的空缺部分如圖11。

          5 取得的效果
          通過改進球閥在注漿過程中起到排空鋼管內泥漿,使水泥漿在壓力作用下充滿鋼管,關閉球閥后,在壓力作用下水泥漿通過管底向四周土壤縫隙進行充分滲透,返漿飽滿如圖12。微型鋼管樁施工后冠梁澆筑,經過開挖,鋼管樁的效果良如圖13好通過驗收。車庫坡道順利開挖。

          6 結語
          通過山大二院外科病房樓基坑支護工程的施工,及時啟用QC小組,找出原因,研究制定對策,采用技術革新,因地制宜,達到優良施工的目的。
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