喀斯特地貌中嵌巖灌注樁基礎(chǔ)施(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上喀斯特地質(zhì)嵌巖灌注樁基礎(chǔ)施工李明輝(云南省第四建筑工程公司，昆明 )摘 要 介紹國(guó)家經(jīng)貿(mào)委昆明培訓(xùn)中心工程30m深喀斯特地質(zhì)嵌巖灌注樁的施工技術(shù)。關(guān)健詞 喀斯特地質(zhì)；人工挖孔；沖擊成孔；水下混凝土灌注；事例處理；技術(shù)措施The Technology of the Embedded Impregnation Piles in Karst AreasLi Ming-Hui(No.4 Yunnan Construction Engineering Company，KunMing YunNan )Summary：This article presents an introdu

2、ctioa to the technology of the 30-meter deeply embedded impregnation piles which is used by the State Economic Commercial Commission Kunming Training Center in Karst areas.Key Words： Karst area；man-made hole；punched hole；underwater concrete impregnation； case treatment；technical measures喀斯特是云貴高原特有的地

3、質(zhì)形態(tài)，地處昆明湖積盆地邊緣與駱峰山斜坡交接地帶的昆明園通山，就屬于典型的喀斯特地質(zhì)地貌。 其周邊的高層建筑，設(shè)計(jì)因考慮建筑物不均勻沉降及基礎(chǔ)承載力因素，普遍采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)。由于喀斯特地質(zhì)的特殊性和復(fù)雜性，它給施工帶來(lái)極大的困難和挑戰(zhàn)。早期一些工程因?yàn)闆]有施工經(jīng)驗(yàn)，未能夠選擇適當(dāng)?shù)氖┕すに?，施工反?fù)折騰工期長(zhǎng)達(dá)一年之久。位于昆明市青年路北段西側(cè)緊鄰園通山的國(guó)家經(jīng)貿(mào)委昆明培訓(xùn)中心工程嵌巖灌注樁基礎(chǔ)，采用 “人工成孔+沖擊成孔+導(dǎo)管法水下混凝土灌注”的施工工藝，克服并解決了該地質(zhì)中溶洞、裂隙、流泥、地下水以及塌孔、偏孔、成孔不圓、墜錘和混凝土流失等施工難題，僅四個(gè)月就成功完成了該項(xiàng)工程嵌巖灌注

4、樁施工。1 工程及地質(zhì)情況1.1工程情況：該工程為27層（地下兩層）框剪筒體結(jié)構(gòu)建筑，總建筑面積29670，樁箱復(fù)合型基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)為一柱一樁嵌巖灌注樁。設(shè)計(jì)要求樁穿過中等風(fēng)化巖2層上部的裂隙發(fā)育帶和溶洞，樁端置于厚度4m的中等風(fēng)化完整基巖且嵌入深度500mm，樁徑分別為1000mm、1200mm、1300mm、1800mm、2000mm五種類型，共81根，孔深6.2m32.6m。1.2地質(zhì)情況：層人工填土；層粉質(zhì)粘土；層粉質(zhì)粘土；層圓礫；層粉質(zhì)粘土；1、2層灰?guī)r?；?guī)r溶洞及裂隙發(fā)育層頂面起伏，深度在4.9m32.5m，裂隙中含承壓水且與古暗河相通，地質(zhì)情況異常復(fù)雜。在樁位成孔時(shí)出現(xiàn)以下幾種情況

5、： 50個(gè)樁位（占61.7%）揭露有地下水且具承壓性，給成孔帶來(lái)了流泥排水難題； 31個(gè)樁位揭露有洞高為0.2m6.0m的52處溶洞，溶洞中大多填充可塑狀粘土； 36個(gè)樁位揭露有厚度2m10m的溶蝕裂隙和巖體破碎層41處；特別是部份樁在深度范圍內(nèi)溶洞呈串珠分布，其內(nèi)填充軟塑可塑性粘土、碎石塊?？伤闶悄壳霸颇鲜?nèi)施工難度最大的基礎(chǔ)工程之一。1.3施工情況：圖1該基礎(chǔ)共81棵樁中，有34棵樁地下涌水量較小，采用人工成孔完成；有47棵樁采用沖擊成孔（如圖1所示涂黑樁位）。改為沖擊成孔原因：a、地下水涌水量大難以抽干人工無(wú)法繼續(xù)挖進(jìn)（31棵）；b、遇溶洞無(wú)法通過（8棵）；c、遇流泥無(wú)法處理（6棵）；d

6、、側(cè)壁涌水大無(wú)法澆護(hù)壁（2棵）。由此可見，地下水及地質(zhì)狀況是決定成孔工藝的主要因素。2 樁成孔施工技術(shù)該工程采用“人工成孔”和“人工成孔+沖擊成孔”施工方法完成。人工成孔每個(gè)孔采用13臺(tái)潛水泵抽水排水。當(dāng)每個(gè)孔潛水泵數(shù)量大于3臺(tái)，已影響到取土?xí)r判定為地下水抽不干，改為沖擊成孔。2.1 人工成孔施工2.1.1人工成孔施工方法人工成孔按常規(guī)方法施工，主要是針對(duì)喀斯特地質(zhì)中不同的地質(zhì)情況，對(duì)溶洞、裂隙和流泥及地下水的處理；2.1.2人工成孔技術(shù)措施（1）穿越層堅(jiān)硬土層，采用鋼釬按50mm150mm分層破除；（2）遇大塊石及層灰?guī)r層時(shí)，采用水下爆破方法穿越；（3）在穿越、層粉質(zhì)粘土和層粘土粉土?xí)r，由于

7、地下水原因，土質(zhì)呈流塑狀，采取邊支護(hù)邊挖、孔周圍設(shè)支擋、注入水泥漿凝結(jié)土體以及沉入鋼護(hù)筒等措施通過；（4）在穿越層灰?guī)r層遇有溶洞時(shí)分三種情況處理（圖3）：a、當(dāng)溶洞完全在樁孔內(nèi)：溶洞深度在1m2m時(shí)，填入碎石后開挖通過；溶洞深度大于2m3m時(shí)，分段攪入水泥漿成凝結(jié)體后開挖；b、當(dāng)溶洞在樁位側(cè)面且溶洞直徑小于0.5倍孔徑時(shí)，設(shè)置支護(hù)措施澆混凝土護(hù)壁通過，若溶洞深度大于3m，上述措施難以奏效時(shí)可改為沖擊成孔；c、當(dāng)溶洞在樁位側(cè)面且溶洞直徑大于0.5倍孔徑時(shí)，溶洞深度小于2m時(shí)可攪入水泥漿凝結(jié)后開挖，在側(cè)壁設(shè)置支擋澆筑護(hù)壁通過；溶洞深度大于2m且出現(xiàn)地下水時(shí)，可改為沖擊成孔；（5）出現(xiàn)灰?guī)r層裂隙時(shí)，

8、裂隙寬度大于0.5m按溶洞處理；裂隙寬度小于0.5m，設(shè)置支護(hù)措施通過；（6）灰?guī)r層裂隙發(fā)現(xiàn)承壓水時(shí)，改為沖擊成孔。2.2 沖擊成孔施工2.2.1沖擊成孔施工方法 該工程采用了4臺(tái)25KL5型鋼繩沖擊式鉆機(jī)及配套設(shè)施、四翼十字帶副刃的沖擊錘頭和撈碴筒進(jìn)行施工。施工順序：確定機(jī)械開行路線設(shè)備就位沖擊鉆進(jìn)造漿成孔排碴換漿終孔驗(yàn)收準(zhǔn)備澆樁芯混凝土。(1)確定機(jī)械開行路線：即確定成孔順序，同直徑樁盡量由一臺(tái)鉆機(jī)施工，避免換錘及往復(fù)行走；(2)設(shè)備就位：采用散裝拖移方法，坑邊組裝48鋼管架高位施工；(3)沖擊鉆進(jìn)造漿成孔：設(shè)備就位錘頭校正無(wú)誤后開始，先低錘多擊，錘高0.5m1m；成孔深2m3m后，錘高控

9、制在1m進(jìn)行正常沖擊；進(jìn)入灰?guī)r層后，錘高2m3m進(jìn)行高錘沖擊。成孔作業(yè)中要視地質(zhì)情況及時(shí)投入塊石或粘土，填充溶洞裂隙和造漿護(hù)壁，并保證泥漿濃度。(4)排碴換漿：沖擊成孔要適時(shí)排碴換漿，保持泥漿比重和避免重復(fù)破碎而影響效率，正常情況下一般土層2m3m排碴換漿一次，巖石層0.5m1.5m排碴換漿一次，泥漿比重保持為1.01.5；(5)終孔驗(yàn)收：關(guān)健是孔底積碴和泥漿比重的控制，采取撈碴筒吸撈、補(bǔ)漿或加水來(lái)實(shí)現(xiàn)泥漿比重1.11.25，保證孔底沉碴厚度50mm；(6)驗(yàn)收后2h內(nèi)應(yīng)立即組織進(jìn)行樁芯混凝土澆灌，以防孔壁泥漿護(hù)壁坍塌和泥漿沉淀。2.2.2沖擊成孔技術(shù)措施（1）穿越粉土和、層粘土?xí)r發(fā)生泥漿過濃

10、現(xiàn)象，采取打漿注水稀釋、沖洗錘頭、勤掏勤洗措施；（2）穿過層灰?guī)r層時(shí)采取的措施：a.遇有石筍、石芽等斜面堅(jiān)石時(shí)，先投石塊和粘土，輕錘慢擊，斜面擊平后轉(zhuǎn)為正常沖擊;b.遇有溶洞裂隙時(shí)，要大量投入塊石碎石，擊沖填實(shí)以防止灌混凝土?xí)r混凝土流失；c.開挖到灰?guī)r層改為沖擊成孔，要先投入粘土沖擊造漿后再正式?jīng)_擊;(3)在沖擊鉆進(jìn)過程中,必須把泥漿液面保持在最下面兩節(jié)護(hù)壁之上(1.5m)。3 樁芯結(jié)構(gòu)施工3.1樁鋼筋籠制安制作成形后，采用一次吊裝并結(jié)合搭設(shè)48鋼管架分節(jié)綁扎、分節(jié)吊裝。3.2樁芯混凝土施工3.2.1混凝土為泵送商品混凝土，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土施工工藝進(jìn)行施工。設(shè)備包括250導(dǎo)管、2.0m

11、³料斗、水泥隔水栓、升降設(shè)備。施工順序：準(zhǔn)備工作終孔驗(yàn)收安放鋼筋籠設(shè)置導(dǎo)管及料斗儲(chǔ)料澆筑混凝土。 3.2.2準(zhǔn)備工作：配制符合質(zhì)量要求的混凝土?；炷良夹g(shù)指標(biāo)：塌落度16.020.0cm，含砂率4045%(中砂)，粗骨料粒徑d30mm；混凝土輸送設(shè)備及澆注設(shè)備就位；備料；3.2.3終孔清碴驗(yàn)收，安鋼筋籠，要求成孔后1.5h內(nèi)完成；3.2.4安裝導(dǎo)管、儲(chǔ)料斗。技術(shù)要求：導(dǎo)管底部距孔底0.3m0.5m，連接螺栓松緊自如，密封膠圈應(yīng)完好無(wú)損，隔水栓距水面0.2m0.3m，要求操作時(shí)間在0.5h以內(nèi)；(4)儲(chǔ)料。首批混凝土必須確保導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)0.8m以上，因此要計(jì)算好首批混凝土儲(chǔ)量?；炷?/p>

12、土儲(chǔ)量經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：V(0.8+0.5).(D/2)² .a式中：V混凝土儲(chǔ)量（m³）；D樁孔實(shí)際直徑（m）；a充盈系數(shù)，取1.11.2，實(shí)際施工中儲(chǔ)料為2.0m3，澆筑后通過泵送混凝土連續(xù)供應(yīng)，確保斗內(nèi)混凝土1.0m³。3.2.5澆灌水下混凝土。灌入首批混凝土后要連續(xù)灌注，澆筑過程中要經(jīng)常探測(cè)混凝土面上升高度，適時(shí)提升和逐級(jí)拆除導(dǎo)管，始終保持導(dǎo)管埋入混凝土深度大于1.0m。4 導(dǎo)管法水下混凝土澆灌技術(shù)措施4.1 控制成孔完成至澆注混凝土之間的時(shí)間小于2h，以防止泥漿沉淀、孔側(cè)壁水頭破壞泥漿護(hù)壁影響樁身質(zhì)量，否則應(yīng)重新制漿檢查后再澆注混凝土；4.2 灌注的商品混凝

13、土必須有適當(dāng)?shù)木從龝r(shí)間：t(H·R²/V+t1+t2).b式中：t混凝土所需緩凝時(shí)間（h），實(shí)際按68h考慮；H最下一節(jié)混凝土灌注高度，可取3.0m；R樁孔實(shí)際半徑（m）；V每小時(shí)混凝土灌注量（m³）；t1 混凝土運(yùn)送時(shí)間（h）；t2 反插處理時(shí)間，考慮2h；b調(diào)整系數(shù)（考慮溫度等因素影響），取1.01.1；4.3樁孔柱狀圖中反映有溶洞的樁孔，在澆注混凝土?xí)r應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視水面情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)液面下降時(shí)應(yīng)及時(shí)探測(cè)混凝土面和反插導(dǎo)管，防止因混凝土流失發(fā)生斷樁現(xiàn)象；4.4 泵送混凝土不能直接送入導(dǎo)管內(nèi)，以避免高氣壓擠出導(dǎo)管節(jié)間橡膠墊形成漏水，影響樁身質(zhì)量；4.5 施工中要勤

14、測(cè)勤察做好記錄，出現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，防止斷樁現(xiàn)象，確保樁身混凝土一次成型。5 施工過程中特殊事例處理類型產(chǎn)生原因處理方法防治措施特例孔壁坍塌護(hù)壁垂直度控制差；孔壁偏差未及時(shí)糾正；初始沖擊時(shí)投入石塊、粘土量不夠；周邊樁孔抽水過量；孔內(nèi)回填粘土以及支護(hù)鋼護(hù)筒做好護(hù)壁質(zhì)量，護(hù)壁翻邊500mm（圖4）；先做墊層砼防止地下水浸泡；及時(shí)糾偏；投入足量的石塊、粘土；周邊樁孔回灌地下水；15#樁48#樁偏孔遇有石筍、石芽等堅(jiān)硬斜面巖石回灌混凝土低錘密擊通過施工中注意觀察吊繩擺動(dòng)情況并及時(shí)處理15#樁孔壁障礙成孔不圓大直徑樁采用“十”型錘頭沖擊回填粘土，采用“米”型錘頭沖擊D1.8m樁孔采用“米”字型錘頭沖擊

15、(圖5)59#樁墜錘錘頭焊接密度不夠127鋼管灌漿止水護(hù)壁后打撈(圖6)錘頭勤洗勤焊勤檢查59#樁砼流失孔側(cè)壁與溶洞串通導(dǎo)管反插連續(xù)澆灌溶洞D1m時(shí)大量投石填塞；溶洞D2m時(shí)在該位置加設(shè)簿壁鋼護(hù)筒(圖7)11#樁6 質(zhì)量控制措施6.1 人工成孔的嵌巖灌注樁，除了按常規(guī)方法控制孔徑、垂直度外，在嵌入基巖500mm范圍內(nèi)不應(yīng)采用爆破開挖。6.2 沖擊成孔嵌巖灌注樁質(zhì)量控制: 控制泥漿比：采用比重計(jì)測(cè)量，注漿加水確定泥漿比1.11.25; 控制終孔驗(yàn)收至澆注混凝土之間的間隔時(shí)間2h，防止孔側(cè)壁水頭破壞泥漿護(hù)壁和泥漿沉淀，影響嵌巖灌注樁質(zhì)量及承載能力； 控制孔底沉碴層厚度50mm：采用具有抽吸功能的撈

16、碴筒反復(fù)打撈可達(dá)要求。施工過程中對(duì)31#樁進(jìn)行鋼護(hù)筒內(nèi)強(qiáng)行抽水檢查，檢查結(jié)果孔底沉碴厚度為2030mm，沉碴基本是碎石，說(shuō)明只要認(rèn)真反復(fù)打撈沉渣即可滿足工程要求。6.3 混凝土連續(xù)灌注工程中導(dǎo)管始終埋入混凝土深度0.8m。7 安全措施7.1 制定防止坍塌、觸電、墜錘、機(jī)械傷人、孔內(nèi)窒息、中毒、爆炸、水下爆破傷害等各類安全事故防治措施，以及從人工挖孔、沖擊成孔到樁身結(jié)構(gòu)施工各階段技術(shù)措施；7.2設(shè)立施工安全領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)安全措施履行情況、技術(shù)措施執(zhí)行情況、現(xiàn)場(chǎng)安全存在情況進(jìn)行監(jiān)督檢查，發(fā)現(xiàn)安全設(shè)施不符合要求、安全操作不符合規(guī)范以及技術(shù)措施可操作性差時(shí)立即糾正；7.3 按建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行職能

17、分解，建立安全體系、工長(zhǎng)責(zé)任制及班組安全值班制，堅(jiān)持安全教育、技術(shù)交底、持證上崗、現(xiàn)場(chǎng)十不準(zhǔn)及檢查制度；（4）創(chuàng)建安全文明工地，創(chuàng)造安全良好施工環(huán)境。8 嵌巖灌注樁成樁質(zhì)量評(píng)價(jià) 采用RSM12G樁基動(dòng)測(cè)儀抽測(cè)，結(jié)果表明樁身完整性良好，未發(fā)現(xiàn)斷樁、縮徑、空洞等質(zhì)量卸陷，樁身混凝土強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，工程竣工后基礎(chǔ)最終沉降量為5.0mm。9 喀斯特地質(zhì)中嵌巖灌注樁施工的體會(huì)9.1在喀斯特地質(zhì)中的嵌巖樁施工，應(yīng)堅(jiān)持“一樁一勘”的制度，通過“一樁一勘”取得具體的地質(zhì)資料，作為確定樁底標(biāo)高和指導(dǎo)每根樁施工的科學(xué)依據(jù)和保證質(zhì)量的前提條件；9.2“人工成孔+沖擊成孔+水下混凝土澆注”結(jié)合的施工工藝適用于喀斯特地質(zhì)嵌巖樁施工，具有經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)便優(yōu)點(diǎn)；9.3沖擊成孔在喀斯特地質(zhì)中有如下優(yōu)點(diǎn)：利用錘頭自由下落沖擊巖土成孔，對(duì)孔底操作要求易于保證，且有利于控制樁身垂直度；無(wú)須泥漿循環(huán)；通過沖擠孔壁可有效減少混凝土超量；利用撈渣筒抽吸功能可使樁底沉渣層厚度50mm，大大提高樁尖質(zhì)量和樁端巖層承載能力；施工安全操作性強(qiáng)；9.4 導(dǎo)管法灌注水下混凝土，具有能向水深處迅速灌注大量混凝土、不用排水、不需專門養(yǎng)護(hù)、作業(yè)設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；9.5控制好終孔驗(yàn)收至混凝土澆灌之間的間隔時(shí)間，在喀