黄土层和砂层交界面处钻孔灌注桩施工工艺研究

2021-07-19沙鸣芮江

探索科学(学术版) 2021年6期

沙鸣芮江

西安市轨道交通集团有限公司陕西西安 710018

钻孔灌桩因强度高、刚度大、支护稳定性好、振动小、无挤压的优点,适用于黏土、黄土、砂层及淤泥质土等复杂型地基中[1],因此被广泛应用到房建、地铁桥梁等基础工程上。灌注桩成孔过程隐蔽,技术复杂,导致产生各种质量问题。冯居忠研究泥浆护壁对桩身承载力的影响[2],费鸿庆研究成孔时间桩身承载力的影响[3],邵海兵研究钻孔灌注桩在富水砂层中的应用[4]。地质突变地段出现扩孔、缩颈是造成缺陷桩的直接原因。本文依托西安地铁十六号线某项目,研究分析在素填土和砂层两种地层交界面上钻孔灌注桩成桩效果的影响。

1 工程概况

西安某地铁项目,车站主体结构包含土层与砂层交界面的灌注桩有530根,设计桩径为0.6-0.8m,设计桩长范围为15.92-27.92m。该标段位于该车站地质条件复杂,自上至下为:1-1杂填土、1-2素填土、、2-1-2黄土状土、2-4-2细砂、2-4-3细砂、2-5-3中砂。杂填土、素填土呈散体状态,土质很不均匀,力学性质差,稳定性较差,砂层自稳坡率低,稳定性较差。

2 设备选型

灌注桩成孔施工采用SR155旋挖钻机钻进,钻孔时要注重钻机的各项钻进技术参数要求,适当根据地层具体情况及时进行调整。下钻时应注意先将钻头垂直后,再导正下入孔内。进入孔内后,先缓慢钻进,当孔位和钻机的稳定性、钻杆的垂直度确定准确后,再正常钻进。钻进中,当发现塌孔、偏孔、斜孔时,应及时处理。

3 钻孔灌桩施工工艺

3.1 场地准备钻孔灌注桩施工前先场地内多余土方、建筑垃圾和房屋基础清理完成,软弱地层进行换填,并夯实。施工前进行管线调查,发现如有与桩位冲突,及时与产权单位联系,及时改签,以免影响后期施工。

3.2 泥浆制备钻孔时泥浆在孔壁形成膈膜层,从而保持孔内和地下水之间的压力差,防止塌孔,同时泥浆可以带走岩屑、冷却和润滑钻头,因此,无论在成孔阶段还是灌桩阶段,对成桩质量有着重要的影响。本工程围护结构施工前,并在相同质条件下进行试桩,得出不同地质中1m3浆液外加剂使用量:黏土与页岩0.2-0.6Kg淤泥,细到中砂0.3-0.7Kg粗砂、较小的砾石0.4-0.9Kg,卵砾石0.4-0.9Kg。新配置的泥浆指标:泥浆比重1.1-1.25g/cm3,泥浆粘稠度18-28S,泥浆含砂率4-8%,Ph值8-10;循环泥浆的泥浆比重<1.15g/cm3,泥浆粘稠度35S,泥浆含砂率8%,Ph值<8。使用比重计、漏斗计、洗砂平和ph试纸测试泥浆指标。

3.3 钻孔场地平稳完成以后,首先进行桩位放样,加设十字护桩,桩机就位后,根据桩位调整桩机的水平位置和钻杆的垂直度。在成孔过程中,升降钻头时要平稳,不得碰撞护筒或孔壁,并且注意地层变化,在地层变化处应捞取渣样,判明后记入记录表并与地质剖面图核对。时刻关注孔内液面的变化,同时对泥浆的比重、粘度和含砂率进行测量。

3.4 灌桩本工程砼浇注采用导管法施工,砼导管选用D=300mm的钢导管,管节连接应严密、牢固。混凝土浇筑所需的导管及料斗均已进场,且设备性能完好,并对导管进行气密性试验满足施工需要。钢筋笼沉放就位后应及时灌注砼,导管储料斗内砼储量应保证开始灌注混凝土时埋管深度不小于500mm,导管随砼灌注应逐步提升,其埋入砼深度应保持为2.0～4.0m,混凝土超灌高度取50cm,以保证桩顶混凝土强度满足设计要求。

4 结果统计分析

4.1 桩身完整性检测工程施工中采用应力波理论来反演分析实测速度信号、频率信号,从而获得桩身是否完整[5],检测简便,且检测速度较快。桩基分类2类:Ⅰ类桩:桩身完整;Ⅱ类桩:桩身有轻微缺陷,不影响桩身结构承载力[6]。A-D型桩以及F-I型桩都包含土层与砂层交界面,E型桩为位于过街通道下面,不包含土层。随机选取总桩数的20%去掉桩头浮浆和松动开裂的混凝土,打击点磨平。检测结果如表一所示:

有表一可知:A-D型桩以及F-I型桩灌注桩都包含土层与砂层交界面,Ⅰ类桩所占比例为66.7%-75%,E型桩不包含土层,Ⅰ类桩所占比例为87.5%,由此可知,土层与砂层交界面处钻孔灌注桩Ⅰ类桩占比明显降低,Ⅱ类桩占比增加,缺陷桩数量的增加。