張建強 ZHANG Jian-qiang;袁天晉 YUAN Tian-jin
(中核勘察設(shè)計研究有限公司,鄭州 450002)
①預(yù)應(yīng)力管樁樁身強度高,強度高達80MPa,錘擊管樁采用的是沖擊荷載,管樁能穿透較厚的粗砂、圓礫和強風(fēng)化巖層,對入土深度或持力層有要求的施工有更大的保證。
②質(zhì)量的控制點較為明確,對質(zhì)量的主控和監(jiān)控較為有利。
③施工速度快、功效高,對工期有保證。
④噪聲大,容易產(chǎn)生噪聲污染,夜間禁止施工。
⑤有孤石、堅硬隔層、障礙物多的地層中,不適宜用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工。
錘擊樁沉樁工藝流程圖如圖1。
圖1 錘擊樁沉樁工藝流程圖
湖南省長沙市某廠房項目采用液壓錘擊施工工藝,采用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁,十字形鋼樁尖,以入持力層深度和貫入度雙控為主。貫入度控制標(biāo)準(zhǔn):錘擊3 陣,并按每陣10 擊的貫入度不應(yīng)大于20mm。圖2 為廠房平面布置圖,表1 為管樁布樁數(shù)量參數(shù)。
表1 廠房樁型參數(shù)一覽表
圖2 某項目廠房平面布置圖
場區(qū)大部分范圍屬于填方區(qū)域,填方區(qū)域厚度7.8~14.0m,平均厚度10.8m,已經(jīng)過強夯處理。局部為挖方區(qū),最大挖方厚度約15.0m。表2 為基樁試樁設(shè)計參數(shù),場地地層情況如下:
表2 基樁試樁設(shè)計參數(shù)
①層回填土:項目開工后進行的回填,并進行了強夯,該回填土層未進行勘察?;靥钔林饕煞譃轲ば酝痢⑷L(fēng)化板巖,含強風(fēng)化板巖碎塊,土質(zhì)不均勻。
②層粉質(zhì)黏土:黃褐色~棕褐色,局部灰褐色,可塑~硬塑狀態(tài)。該層為風(fēng)化殘積土,原巖組織結(jié)構(gòu)全部破壞,土質(zhì)不均勻,含礫石、粗砂等顆粒。切面稍有光澤,干強度及韌性中等,屬中壓縮性土。勘察范圍大部分揭露,分布不均勻,厚度0.60~13.10m,平均厚度3.97m。
③層全風(fēng)化板巖:褐黃色~棕褐色,局部棕紅色,巖芯呈土狀,原巖結(jié)構(gòu)基本破壞,礦物成分大部分已風(fēng)化成黏土礦物,斑狀結(jié)構(gòu),巖體極破碎,部分呈碎塊狀,手能掰斷、捏碎。屬極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級??辈旆秶鷥?nèi)大部分揭露,層厚0.70~19.50m,平均厚度6.81m。
④層強風(fēng)化板巖:原巖結(jié)構(gòu)大部分破壞,風(fēng)化較顯著,節(jié)理裂隙很發(fā)育,巖體破碎,巖芯大部分呈碎塊狀,變余結(jié)構(gòu),板狀構(gòu)造。屬極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為V 級。
該工地A、B 廠房采用液壓錘擊方式共施工1326 根管樁(A 廠房737 根管樁,B 廠房589 根管樁),其中有132根管樁未達到設(shè)計要求,管樁入持力層深度不夠,該132根管樁采用了補樁方式進行處理如圖3。
圖3 廠房A、B、C、D 區(qū)域典型工程地質(zhì)剖面圖(單位:m)
原因分析:
①回填層平均厚度達10m 以上,且經(jīng)過了強夯處理,回填層產(chǎn)生的測阻力較大,致使管樁入持力層深度不夠。
②現(xiàn)場后期補勘及土建開挖揭露,部分區(qū)域回填土土質(zhì)達不到設(shè)計要求,局部存在大塊孤石、磚渣、廢舊基礎(chǔ)等情況,前期勘察未有效揭露,管樁難以穿越障礙物,造成管樁樁長較短。
處理方法:采用長螺旋鉆機引孔,保證管樁入持力層深度滿足設(shè)計要求。長螺旋鉆孔直徑采用350mm,根據(jù)地勘報告情況,引孔至相應(yīng)深度,然后采用液壓錘擊方式施工。
鑒于直接采用液壓錘擊工藝無法有效滿足預(yù)制管樁入持力層深度要求,采用長螺旋鉆機進行引孔,提前在需要進行預(yù)制樁施工的位置成孔,有效解決原有的地質(zhì)土層難以穿透的難題,削減地層對預(yù)制樁的施工摩擦力,可以使預(yù)制樁在較小的壓力下,順利進入持力層。
4.2.1 施工工藝流程
鉆機組裝調(diào)試→施工放線定位樁位及高程→相關(guān)人員復(fù)核、驗收樁定位→長螺旋鉆機就位→鉆桿對正樁位→調(diào)整鉆桿垂直度→開動電機鉆孔→鉆至設(shè)計要求深度→提鉆→移位→錘擊管樁施工。
4.2.2 引孔施工優(yōu)點
①長螺旋鉆機成孔不用泥漿或套管護壁,施工無噪聲、無振動,對環(huán)境無泥漿污染。
②采用長螺旋鉆機預(yù)先引孔,可以探明地下是否有障礙物。當(dāng)有障礙物時,可以調(diào)整位置,保證成樁。
③可以改善擠土效應(yīng),減少對已沉入樁的擠推和上浮。
④根據(jù)地勘報告情況,引孔深度達到設(shè)計要求的最小有效樁長,給后續(xù)打樁施工做好準(zhǔn)備,保證管樁入持力層深度滿足設(shè)計要求。
4.2.3 引孔施工情況
采用長螺旋鉆機引孔施工后,B(剩余915 根管樁)、C、D 廠房管樁均能正常施工,管樁入持力層深度均能滿足設(shè)計要求,后經(jīng)靜載試驗,承載力能夠滿足設(shè)計要求。
但在E、F 廠房區(qū)域施工時,出現(xiàn)了“吊腳樁”現(xiàn)象,管樁的入土深度小于引孔深度如圖4 所示。
圖4 廠房E、F 區(qū)域典型工程地質(zhì)剖面圖(單位:m)
圖5 復(fù)合管樁立面示意圖
圖6 復(fù)合管樁橫斷面示意圖
原因分析:E、F 區(qū)域全風(fēng)化板巖層厚不一,大部分在2-3m,長螺旋鉆機按照入持力層深度引孔,持力層已進入強分化板巖層內(nèi)2-3m,采用液壓錘擊方式施工時,管樁在強分化板巖層內(nèi)就會錘擊困難,出現(xiàn)“吊腳樁”現(xiàn)象。
處理方法:根據(jù)設(shè)計要求,當(dāng)④層全風(fēng)化板巖層厚度小于5.0m 時,樁端以④層強風(fēng)化板巖為持力層,進入的長度不低于0.5m。施工時,對比勘察報告,長螺旋引孔至④層強風(fēng)化板巖層后,或者是鉆機鉆進出現(xiàn)鉆進困難時,不再繼續(xù)引孔,之后采用液壓錘擊方式施工,保證進入④層強風(fēng)化板巖的長度不低于0.5m。
改進施工方法后,進行了靜載試驗驗證,承載力可以滿足設(shè)計要求。
“植入法”就是預(yù)制樁施工時,按照設(shè)計要求的樁長,預(yù)先采用旋挖鉆孔設(shè)備鉆孔至設(shè)計標(biāo)高,再植入預(yù)制樁的施工方法。若在鉆孔內(nèi)注入水泥土、混泥土或其他固樁液,再植入預(yù)制樁,可以形成復(fù)合管樁。
4.3.1 施工工藝流程
施工準(zhǔn)備工作→定樁位→鉆機就位→埋設(shè)護桶→成孔→測孔深、清孔→下導(dǎo)管→灌注填充料→導(dǎo)管起卸→鉆機移位→錘擊管樁施工。
4.3.2 “植入法”錘擊管樁施工優(yōu)點
①管樁樁身強度高,一般為C80,也可采用C105、C125。
②與灌注樁相比,孔底沉渣少,成樁質(zhì)量有保障,不存在常見的塌孔、縮頸等質(zhì)量通病,由于管樁是工廠化預(yù)制,施工質(zhì)量可靠、可控。
③施工工期短、不需要28 天齡期。
④施工現(xiàn)場文明整潔。
⑤配合超高強管樁使用,能充分發(fā)揮樁身高承載力特點。
4.3.3 “植入法”錘擊管樁施工情況
G 廠房區(qū)域以及地下車庫區(qū)域為挖方區(qū),出露地面的為強風(fēng)化板巖層,直接采用液壓錘擊方式施工困難,采用長螺旋引孔方式施工易出現(xiàn)“吊腳樁”現(xiàn)象。經(jīng)與設(shè)計院溝通,采用“植入法”錘擊管樁施工工藝,先用旋挖鉆機成孔至設(shè)計樁長,然后灌入C25 細石混凝土,再用液壓錘擊方式施工。旋挖鉆孔直徑為600mm,管樁采用PHC-500AB-125 預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁。樁端持力層為強風(fēng)化板巖,樁進入持力層不小于6m。針對局部土層特殊情況,限值最小樁長位12m,進入持力層深度不變。
南方的地層情況比較復(fù)雜,地層薄厚不一,持力層深度差別較大,采用錘擊管樁施工時常會遇到錘擊困難,樁長入持力層深度達不到設(shè)計要求等問題。針對施工時遇到的問題,本項目采用了長螺旋鉆機引孔、“植入法”錘擊管樁施工等工藝很好的解決了施工時遇到的難題。并針對長螺旋鉆機引孔施工時產(chǎn)生的“吊腳樁”現(xiàn)象,根據(jù)勘察報告提供的持力層情況,改變長螺旋鉆機引孔深度解決了“吊腳樁”現(xiàn)象。
施工前,針對不同區(qū)域、不同場地的地質(zhì)情況的差異性應(yīng)提高警惕,注重現(xiàn)場踏勘、組織技術(shù)人員熟悉勘察報告及搜集區(qū)域樁基施工經(jīng)驗,提前找出施工中可能遇到的問題及應(yīng)對措施。
施工過程中,及時復(fù)核實際施工情況是否滿足設(shè)計要求,若不滿足,分析原因提出解決辦法。針對復(fù)雜地質(zhì)情況,必須第一時間反饋至監(jiān)理單位、設(shè)計單位、業(yè)主單位等參建方,共同分析原因并制定解決方案,在問題未能妥善解決之前,不可盲目施工,做到及時止損。