某中原地区地基处理工程后压浆灌注桩施工实例

2014-06-06陈永学赵晓旭

山西建筑 2014年16期

陈永学赵晓旭

(1.北京振冲工程股份有限公司，北京 100102;2.大亚湾核电运营管理有限责任公司，广东深圳 518124)

1 工程概况

某工程为中原地区规划容量2×660 MW超临界燃煤发电机组扩建项目，场地大部分为一般耕地，少部林地，自然地面高程78.13 m～79.63 m，无高大建筑物，地下无管网设施，交通便利，工程条件良好。地貌上处于太行山山前冲洪积缓倾斜平原中下部，地形平坦开阔。地基处理工程压浆灌注桩总数为1 336根，桩长31 m，桩径700 mm，桩数1 336根，桩身混凝土标号C35。

1.1 场地地层条件

工程地质勘察报告显示，场地内地基土主要由第四系冲洪积的粉质黏土、粉土和粉细砂组成。地层分布从平面上和竖向上都非常不均匀，厚度变化较大。勘探深度范围内分为6个主层:①层粉质黏土。灰褐色、褐黄色、灰黄色，可塑，具中压缩性。层厚1.50 m～8.10 m，层底埋深1.80 m～8.50 m。②层粉土。褐黄色、灰黄色，中密～密实，湿～很湿，具中压缩性。层厚1.30 m～7.20 m，层底埋深7.50 m～12.10 m。③层粉细砂:褐黄色、灰黄色、褐灰色，成分以石英、长石和云母为主，密实，饱和，具低压缩性。层厚4.10 m～23.10 m，层底埋深14.70 m～33.10 m。④层粉质黏土:黄褐色、灰黄色、灰褐色，可塑～硬塑，具中压缩性。层厚0.70 m～12.30 m，层底埋深26.90 m～36.50 m。⑤层粉细砂:黄灰色、黄褐色、灰褐色，成分以石英、长石和云母为主，密实，饱和，具低压缩性。层厚1.00 m～11.10 m，层底埋深31.60 m～45.80 m。⑥层粉质黏土:灰黄色、灰褐色，硬塑，具中压缩性。最大揭露厚度22.50 m，层顶埋深37.40 m～45.80 m。

1.2 水文地质条件

场地地下水为第四系松散层孔隙潜水，地下水位埋深0.8 m～2.3 m，水位高程76.89 m～78.58 m，丰水期水位埋深0.5 m～1.0 m。地下水水量丰富，水位变化与大气降水密切相关。地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，基础长期浸水时对钢筋具有微腐蚀性，干湿交替条件下对钢筋具有中腐蚀性。

2 后压浆灌注桩施工工艺

2.1 施工工艺特点

根据工程特点及现场条件，选择旋挖钻机成孔施工工艺。本工程施工工艺特点主要有:旋挖钻孔灌注桩施工工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。旋挖钻孔灌注桩仅需要静压泥浆护壁，所用泥浆一般用膨润土、纯碱、纤维素等配制，在孔壁不形成厚的泥皮。钻头多次上下往返，使孔壁粗糙，增强了桩土之间的咬合，大大提高桩侧摩阻力。旋挖钻头可形成平底钻孔，有利于桩端阻力的发挥。后压浆灌注桩是用高压注入浆液，在桩周土中渗透至一定程度后，沿桩周孔壁上返，密实桩周土体，恢复被扰动和软化的松散土体强度和内聚力，加强了土体的粒状骨架，使土体具备更坚实的结构，并且桩端可形成一定的扩大头，改善桩的工作状态，提高钻孔灌注桩的承载力，降低沉降量。

2.2 施工工艺流程图

施工工艺流程图如图1所示。

图1 后压浆灌注桩施工工艺流程图

3 施工过程

1)测量定位、埋设护筒。使用全站仪进行测量定位。钻机就位须平正、稳固、钻塔垂直，以免造成桩孔的偏斜。护筒用12 mm厚钢板卷制而成，内径比桩径大50 mm。钻机就位后钻进成孔3 m～4 m，将护筒放入钻孔中，进行桩位校核，利用护筒驱动器或钻杆下压护筒至预设深度，用钻杆将护筒周围土捣实，避免漏浆。利用水准仪和水平尺对护筒的标高和垂直度进行测量，偏差在允许范围内。下护筒前预先引出四个控制桩，护筒埋设完毕后仔细进行校核，防止发生桩位偏差。

2)泥浆护壁。孔口采用钢护筒护壁，并配备相应的备用护筒。同时，护筒口应高出自然地面不低于30 cm，以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中，并兼起钻进导向固定桩位作用。泥浆制备采用优质膨润土，集中制备，保证性能稳定，同时建立泥浆净化处理系统防止泥浆恶化。施工过程中应随时调整泥浆稠度，经常检测和控制泥浆比重，防止地下水渗入孔内，造成塌孔。动态控制泥浆在孔内高度，保证泥浆液面不低于护筒口1 m。针对实际情况，制浆材料使用:a.膨润土;b.淡水;c.分散剂选用工业用纯碱;d.增粘剂用CMC。对于一般地层或易漏失的砂层，选用表1中两种配合比制浆，其他地层参照调整。

表1 泥浆性能指标

3)旋挖钻孔。钻进前向护筒内注入泥浆，钻进过程中经常检查钻头通气孔，保持通气孔畅通，避免形成“活塞”造成缩径与孔壁坍塌;控制泥浆在孔内高度，保证泥浆液面不低于地下水位1.5 m，防止孔内形成负压，地下水涌入孔内造成孔壁坍塌。砂层钻进和清孔必须采用捞砂斗，防止砂大量悬浮在泥浆中，造成沉渣过厚;粘性土或淤泥层可采用锥形挖泥斗防止甩土困难，以提高钻进工效。孔底沉渣厚度不大于规范和设计要求。终孔前应控制取土器提升速度，防止塌孔。

4)钢筋笼制作与安装。后压浆灌注桩中主筋和加劲箍采用HRB335钢筋，螺旋箍筋采用HPB300钢筋。纵向钢筋接长采用焊接。螺旋箍筋制作在自制模具上进行，各模具的平直预先调好，人工在平台上把箍筋缠绕成螺旋状。所用的钢筋笼较长，施工时分段制作。场内运输采用自制钢筋笼炮车运至现场，以保证入孔前钢筋笼主筋的平直。钢筋笼制作场地准备、材料保护、焊接工艺、成品堆放和保护、运输等各环节严格遵照技术要求实施，以保证钢筋笼质量。钢筋笼加工成形后，在钢筋笼内侧对称安装4根压浆管，两根桩底压浆管采用DN25钢管，两根桩侧压浆管采用DN20压浆管。压浆管之间用套管连接再加焊或用丝扣连接，压浆管与钢筋笼加强筋每2 m固定一次，绑扎或焊接。在钢筋笼入孔前安装桩端压浆阀，每根管底连接压浆阀门。后注浆阀应能承受1 MPa以上的静水压力，外部保护层应能抵抗砂石等硬质物的刮撞，应具备逆止功能。钻机成孔后，用吊车吊装安放钢筋笼，保证钢筋笼不变形。钢筋笼吊入孔前应检查压浆阀包裹物，如有破损应及时修复。钢筋笼入孔后不得悬吊，还应避免反复冲撞孔底。在下设钢筋笼过程中，钢筋笼要保持竖直挺立，钢筋笼中心线与桩中心尽量重合，向下放送时速度要慢，减少剐蹭。

5)混凝土浇筑。下导管浇筑水下混凝土。导管下设完成后及时测量沉渣厚度，若沉渣厚度不满足要求，需进行二次清孔。浇筑全过程严格控制施工工艺，保证成桩质量。灌注完成后，起拔钢护筒，起拔要缓慢，升力要适中。

6)后压浆施工。a.作业起始时间、顺序和速率。泥浆护壁钻孔灌注桩压浆时间可在灌注混凝土后2 d～5 d内进行。压浆过早，将会因为桩体强度、桩侧阻力过低而导致浆液溢出地面造成压浆失败;压浆太晚，会因桩身泥皮硬化而影响向上泛浆，导致浆液向远处流失达不到最佳压浆效果。压浆顺序为:先压桩侧，后压桩端。桩侧压浆1 d～2 d后，待桩侧经过一定凝固后再进行桩端压浆，可提高桩底压浆效果。桩端注浆应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆，桩群注浆宜先外围后内部。b.压浆工艺参数。水泥浆水灰比不大于0.5。压浆压力。对于饱和土层压力一般控制在2 MPa～4 MPa，压浆压力太小，浆液在土层中不能较好地扩散，不能达到预期效果;压力过大，设备负荷大，并且会导致以下两种情况出现:形成裂缝破坏土体原有结构，造成压浆量过大，费用增加;浆液扩散到相邻待施工的桩位处，使得邻孔成孔困难或邻桩压浆受阻。压浆量应由桩端、桩侧土层类别、渗透性能、桩径、桩长、承载力增幅要求、沉渣量等诸因素确定。c.压浆过程控制。采用压力、注浆量双控法控制，以水泥压入量控制为主，压力控制为辅。桩侧压浆和桩底压浆终止压力不宜超过4 MPa。压浆时应注意观察是否有浆液上溢，一旦发现上溢返浆，即可停止。d.终止注浆。最终压浆压力要求小于桩上抬的摩阻力，即压浆时不能使桩向上过大位移;不能破坏桩端与桩身混凝土;要使压浆量达到设计要求，形成扩大头，使桩端加固明显。当满足下列条件之一时可终止注浆:a.注浆总量和注浆压力均达到设计要求;b.注浆总量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值;c.注浆总量超过2倍后。