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公司名称:福州永年工程技术有限公司
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某冲孔灌注桩在岩溶地质条件下的施工措施
                                    某冲孔灌注桩在岩溶地质条件下的施工措施
一、工程概况
该项目共建高层5幢,编号分别为A1、A2,层数29(H=100-120m),A3—A6四幢,层数均为8层(H=35m),均为两层地下室。本工程桩基采用冲孔灌注桩,桩端持力层为中风化灰岩,本标段桩端进入持力层为不少于0.5m。
二地质条件
建设场地位于龙岩盆地中心西侧边缘、龙津河与陈陂河三角交汇处后缘的冲洪积地貌单元,场地相对较平坦,详勘时场地相对较平坦,整个场地高程介于32.8.067~330.465m,场地高差约2.4m。
根据钻孔揭露场地内岩土层结构主要为人工回填的杂填土,第四系全新统冲洪积形成的粉质粘土,粉砂、卵石、粉质粘土、含角砾粉质粘土、粉质粘土、泥质卵石、泥质砾砂、次生红粘土,第四系残积形成的砂岩残积粘性土,石炭系下统林地组强风化砂岩、强中风化砂岩,二叠系下统栖霞组破碎灰岩及中风化灰岩现分述如下:
1杂填土:褐黄色、浅黄色,稍湿一湿,松散。主要由粘性土、砖瓦碎石及混凝土块组成,硬质含量20-30%分布不均,堆填时间3-5年,欠固结。本层分布于整个场地,层厚0.4-5.5m.
2粉质粘土:桔红色,桔黄色,湿,可塑,层厚0.6-3.2m。
3粉砂:浅黄色,湿,松散,层厚为0.6-3.1m。
4卵石:浅黄色、灰黄色,湿一饱和,以稍密状态为主,层厚0.5-14.5m
5粉质粘土:黄色、褐黄色,湿,可塑,层厚1.7-11.1m
6淤泥质土:灰黑色,饱和,软塑,层厚2.-7.8m。
7含角砾粉质粘土:褐黄色、暗褐色,饱和,可塑-硬塑,厚度为1.8-58.9m。
8粉质粘土:黄褐色、褐黄色、暗褐色,饱和,软塑,厚度3.7-7.1m
9泥质卵石:黄色、,以稍密-中密状态为主,饱和,揭露厚度0.9-16.7m.
10泥质砾砂:黄褐色、褐灰色、暗褐色,饱和,松散,厚度9.1-12.1m。
11次生红粘土:褐红色,湿,可塑-硬塑,揭露厚度1.9-19.9m,
12砂岩残积粘性土:灰黄色、浅灰色、湿,可塑-硬塑,厚度1.9-11.8m
13强风化砂岩:褐黄色、黄色、揭露厚度1.4-21.95m
14强-中风化砂岩:灰黄色,矿物成分主要由石英和长石组成。中细粒结构,中厚层状构造,揭露厚度0.98-7.27m。
15破碎灰岩:呈中风化状态。青灰色、灰白色。隐晶质结构,块状构造,主要矿物成份为方解石,裂隙发育,岩芯多呈碎块状,少量呈短柱状,有明显的溶蚀现象,锤击声较清脆,有回弹,属较硬岩,岩体破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ级,揭露厚度为0.5-27.74。
16中风化灰岩:青灰色、灰白色。隐晶质结构,块状构造,主要矿物成份为方解石,裂隙发育一般,部分裂隙为石英脉充填,脉宽1-3mm,岩芯呈短柱状、柱状,锤击声较清脆,有回弹,属较硬岩,岩体较破碎-较完整,岩体基本质量等级为Ⅲ-Ⅳ级,最大揭露厚度19.07m.
场地环境类型为湿润区Ⅱ类,地层渗透性为A型。地下水类型Ca2+HCO2+SO2-4,地下水对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
3实施的难点和对策
3.1施工扰民问题
本工程桩基采用冲孔灌注桩,施工时施工噪音和环境污染比较大,为了本工程能顺利进行并满足环保要求,本公司对施工扰民问题特制定下列对策:
(1) 施工前要与附近居民或单位进行沟通,说明本工程的重要性。
(2)保证在环保要求的时间进行施工,尽量不影响周围居民的正常生活。
(3)从施工的角度,选用性能良好的施工设备,把施工噪音控制在环保规定范围之内。
(4)严格控制人为噪声,进入施工现场不得大声叫喊,最大限度控制人为噪声。
3.2桩基孔底沉渣的控制问题
本工程必须确保沉渣小于50mm,不确保沉渣厚度满足设计要求,可采用以下措施处理:
(1)调整泥浆参数,泥浆中加入红土或水泥,适当增加泥浆比重和粘度,以增加泥浆的悬浮能力,灌注后回收的泥浆必须经过净化处理,以减少泥浆的含砂率等性能。
(2)灌注后回收的泥浆输入沉淀池,经机械沉淀后合格的泥浆输入供应池,确保从泥浆供应池泵入钻孔的泥浆的含砂量小于8%。
(3)导管下设完成后如果沉渣厚度大于50mm,则采用6PS砂石泵用反循环工艺再次清孔,有效地将孔底的沉渣抽出,采用反循环排渣的施工工艺,对孔底泥渣清除较彻底,从而解决沉渣问题,同时使孔内泥浆上下均匀,降低混凝土灌注难度。
3.3入岩桩基进入持力层部分落在层中风化灰岩中,而本区域属岩溶区,岩溶较发育,存在大小不等的溶洞。根据工程地质报告揭示,有的孔位溶洞呈多层位隐蔽,这给持力层的确定带来很大的困难和不确定性,势必直接影响工程的施工进度。如不能确定该持力层无溶洞存在,则将给工程的施工质量和设计承载力要求带来诸多隐患。为此我们对该工程所有工程桩进行施工前的超前钻探。且本工程的超前钻根据桩机施工顺序在施工准备阶段先行展开。明确了每一根桩的施工下达准确的施工指导书。另外,为节约成本,应将地质勘察报告中的原勘察钻孔按桩基坐标准确的投放到施工平面图上,如钻探点在钻孔中或桩周0.5m以内则可利用。除此之外,均进行了一桩一详察。
3.4桩基施工过程中遇到卵石层的问题
本工程的卵石层厚度不等,其埋深在现有地表下3m~18m之间。该层位易塌孔,掉块,特别是本工程为岩溶区,施工过程如遇溶洞,孔内泥浆漏失是最频繁且必将遇到的,无法回避。当施工遇溶洞或裂隙层位时,泥浆瞬间流失,孔内泥浆急剧下降或全部流失时,孔口补浆必然有一个时间差,势必使孔壁因无泥浆护壁和无侧压力保持平衡而失稳,卵石层最易坍塌。其坍塌又极易造成卡、埋钻事故的发生,使施工难度加大和单桩施工工期延长,进而影响整个施工进度。
   为确保卵石层遇泥浆漏失时尽量少的坍塌,我们采取的应对措施是:
(1)桩位定位用人工引孔素砼护壁,深度为1m,直径为大于桩孔直径150mm-200mm。
(2)当桩孔开始施工时,使用长度为3-6m的钢护筒套在其中,其钢护筒直径比桩直径大100mm,尽可能用钢护筒阻隔卵石层塌落和减少卵石层坍塌的机会,确保施工顺利进行。
3.5桩基施工过程中遇到溶洞和裂隙的问题
溶洞是本工程施工必将遇到的最大难点。根据本公司的施工经验,溶洞在岩溶区遍布且不可避免。局部孔位可能没有溶洞,但在灰岩交界处常伴有大裂隙。遇到溶洞和大裂隙直接造成的后果是:(1)泥浆急剧漏失(2)因泥浆漏失孔壁失稳定而坍塌(3)卡、埋钻。
应对溶洞和大裂隙的主要措施是:
(1)现场应挖设不少于3个的泥浆储备池,其每个池的储备量应不少于50㎡的优质泥浆及相应配备泥浆泵和可拖到该池周围施工桩孔的泥浆管。
(2)现场应配备一台50型铲车,专门用于现场的运输粘土。
(3)现场应储备不少于100㎡的黄粘土,可供泥浆制备和堵漏之用。
(4)现场应存放不少于4t的袋装水泥和若干中微风化块石、片石。
(5)现场应配备不少于6人的粘土袋装工,将粘土袋装入编织袋中,用铲车运输至各施工桩位旁。
溶洞堵漏和施工办法
(1)首先在每个桩孔开钻前,根据施工指导书,判定可能是为漏失泥浆的部位及深度,提前做好准备工作,将袋装粘土用铲车运到孔口旁,基数量应不少于2㎡。一旦发生泥浆漏失时,应第一时间将钻头提升至孔口外,同时将孔口边的袋装粘土及时抛入孔内,并在同一时间从储浆池抽取泥浆注入孔内,并在同一时间从储浆池抽取泥浆注入孔内且通知铲车直接铲黄土倒入孔内,观察泥浆在孔内因泥浆注入而液面上升时,用钻头放入孔底慢慢挤压,直至泥浆安全返浆为止,方可继续施工。如果该部位连续三次堵漏用水泥不少于8袋。用钻头下入孔底上下活动冲压搅拌,之后停机至少12h待其固结,可收到堵漏的良好效果。
(2)当遇大溶洞且溶洞底板呈斜面较大时,其表现为:钻头在孔底突然下降,连续放松钻头其钢丝绳突然偏离桩孔中心,冲击时钢丝绳抖动突然非常厉害。遇此情况时基本可判定其溶洞呈斜面状,钻头在溶洞底板上只有一边的着力点,冲击时会打滑跑位,必将造成斜孔。在这种情况下,首先应进行堵漏,当堵漏完成后,再抛入块石填充,原则为抛边用钻头压实,直至高出原孔0.5-0.8m后再缓慢往下施工,且密切观察。当二次施工至原孔学时,只有桩锤钢丝绳在孔口中心线,冲击时不剧烈抖动方可缓慢进尺。如一次无效则再次按上述办法反复进行。
4检测手段
(1)施工前对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查,对施工方案中制定的施工顺序、监测手段也要进行检查。
(2)施工过程中要对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查,并详细做好隐蔽工程验收记录。嵌岩桩进入势均力敌层深度,在成孔过程中需对每一个桩孔做好施工记录,并经监理和地质专业工程师确认后方可终孔及验收。
(3)对施工完成后的工程桩应进行桩身质量和承载力检验,检验采取钻孔抽芯或可靠动力法或静载试验。
冲孔灌注桩施工过程中具体检测方法及检验标准详见如下表
混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准
项序           检查项目       允许偏差或允许值mm    检测方法
主控项目 1     主筋间距           ±10                用钢尺量
         2     长度的             ±100               用钢尺量
         1    钢筋材质检验       设计要求             抽样送检
一般项目表2    箍筋间距            ±20                用钢尺量
3      直径               ±10                用钢尺量
岩溶地区地层复杂,处理起来有很大的难度和复杂性,某一环节稍有不慎,会造成桩基不同程度的质量缺陷,降低了桩基的承载能力甚至产生重大事故。产品的质量是生产出来的,而不是检查出来的。因此,事先采取各项预防措施和处理方法,加强施工工序的质量控制是提高工程质量的根本。本文结合本工程的具体特征,全面分析复杂地质条件对工程施工的影响,制订了相应的施工措施。最后在实际施工过程中,及时妥善处理了遇到的问题,大大减少事故的发生,保证了工程质量,达到了预计的目标。
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