浅析粉质砂层桩基础施工技术

李华晶 丁玉武 仇玉生 王晓明

（1.银川科技学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏隆创建业建设有限公司，宁夏 吴忠 751300；3.宁夏伊地地质工程有限公司，宁夏 银川 750004；4.中国电建集团十五工程局有限公司，陕西 咸阳 712000；5.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021）

随着水资源的日益缺乏，各城乡不断建设大型污水处理厂，节约水资源。而建设污水处理厂最重要的部分是土建工程，消化池的桩基施工又是重点和难点。基于此，要采取有针对性的施工技术措施，实现污水处理厂土建工程施工质量、进度、成本、安全的目标。

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。高质量的灌注桩施工对桩基工程的施工目标而言，是必要和先决条件，因此，一向被各施工方高度关注。

1 项目概况及地质状况

1.1 项目概况

某大型污水处理厂位于某地区中东部的地中海滨，距离某市大约140公里。该净化站主要处理来自某城市的污水，设计日处理污水3.12万m3，日产泥浆431m3，日产沼气7 350m3，日发电量4.7万kW·h。主要结构物有初沉池、曝气池、二沉池、储泥池、浓缩池和消化池等，大小结构物32个，设备安装481台套，污水处理厂建成后有3条工艺线运行，分别是污水处理线、泥浆处理线和沼气处理线。布置2个消化池，单个体积容量780m3，消化池直径15m，地面高度22m，每个消化池基础由39根深度37m的灌注桩组成。

1.2 地质状况

通过现场地质补勘和开挖探坑等，取样和揭露后的地层表面呈透镜状，最上面的4～7m由硬度不一的淤泥或砂、或黏土砂沉积层组成，7m以下为粉质砂层，地下水位距地面0.5m，为海水，比重1.35～1.5g/m3，地层平均渗透系数5×10-5m/s。

2 基础降水工艺

地下水(海水)位高，地层为层状粉质砂层，桩密集，造孔深度平均37m，全钢筋笼。需降低地下水，保证桩钻孔、成孔和混凝土浇筑，采用简易井点降水方案。消化池设计降水控制面积1万m2，降水深度在12～15m范围内，共布置16口井。

3 桩基础施工工艺

比重1.35～1.5g/m3，地层平均渗透系数5×10-5m/s。

2 基础降水工艺

地下水(海水)位高，地层为层状粉质砂层，桩密集，造孔深度平均37m，全钢筋笼。需降低地下水，保证桩钻孔、成孔和混凝土浇筑，采用简易井点降水方案。消化池设计降水控制面积1万m2，降水深度在12～15m范围内，共布置16口井。

3 桩基础施工工艺

桩基础施工重点解决钢筋笼加工与安装；泥浆配比和混凝土配合比；钻孔、浇筑和试验检测等方面的工程问题。

3.1 混凝土配合比设计

混凝土技术条款中已明确，型号为B5A，P·O 42.5水泥掺量为400kg，砂子为天然砂，石子为4～15mm、15～25mm粒径，自来水拌和，设计强度等级30MPa。主要验证塌落度、初凝时间、7d强度和28d强度等。经试拌，确定运输至工地的塌落度为19～20cm，初凝时间1.5h，7d、28d强度满足技术要求。

3.2 泥浆配合比设计

泥浆配合比参考井点降水设计，满足要求，具体见表1。

表1 桩基础泥浆配合比

3.3 钢筋笼加工与安装

根据桩的类型，钢筋笼共分为四种类型，分别为P1型、P2型、P3型和P4型，四种钢筋笼全长均为31m，主筋有Ф32、Ф25、Ф20、Ф16、Ф14和Ф12六种规格的二级钢筋。

钢筋笼集中加工，工序分钢筋组装——组装框架——绕螺旋筋——焊接垫块——堆存。定位圆弧筋用弯曲机加工，端头焊接，螺旋筋人工绕装，分段点焊。分节加工好的钢筋笼，在安装前将下面两节拼接在一起，并将声波测试管安装固定，同样将第一节声波测试管一并安装好。

吊装用50t汽车吊，用2根Ф16长度各6m钢丝绳吊装，第一节整体吊装后，用钢管锁定，然后吊装最后一节；在对接最后一节时，需要对接声波测试管和搭接钢筋；对接完成后，将钢筋笼整体放下去，到达设计高程时，用钢管将钢筋笼固定住，检查高程和声波测试管的位置，确定无误后方可完成。

3.4 混凝土浇筑

混凝土浇筑直接用罐车喂料，溜管入仓，溜管安装至桩底，距底部预留0.2～0.5m，溜管顶部安装2m3集料斗，集料口放置封堵球，当混凝土卸满料斗或达到1.8m3时，解开封堵球，混凝土瞬间连续下落，将孔内泥浆全部挤出；此时连续卸料，连续灌注；当灌注完成10m3时，测量混凝土上升高度，计算理论值与实际值是否吻合。若混凝土上升高度低于理论计算高度较大时，说明底部或孔壁塌陷严重，导致混凝土损失严重，需要调整混凝土理论计算量。当混凝土灌注完成理论量后，需要测量混凝土距孔口距离，判断混凝土是否灌注至设计高程（一般包括需要凿除的混凝土高程）。若未达到设计高程，需要继续灌注，直至达到设计高程。

3.5 试验检测

技术要求和合同中规定两种检测试验，一种是声波测试，一种是静载试验。

1#消化池完成8根桩，2#消化池完成14根桩。达到28d强度后，业主组织声波测试检测，共抽查了7根桩(合同规定桩基础声波测试检测数量为总桩数的8%)，其中，2#消化池5根，1#消化池2根，检测结果均合格。

4 现场组织与实施

4.1 主要作业内容及工程量

主要作业内容：场地平整；测量放线；设备、材料准备及进场；钢筋笼加工；钻孔、钢筋笼安装、混凝土浇筑；试验检测等。

完成的主要工程量见表2。

表2 桩基础施工主要完成工程量

4.2 现场人员及设备配置

现场人员配置见表3，现场设备配置见表4。

表3 桩基础施工现场人员配置

表4 桩基础现场设备配置

4.3 现场施工次序

两个消化池分开施工，二者均从外侧P1型桩开始，间隔钻孔灌注。

4.4 现场安全与质量管理

4.4.1 安全管理

现场安全管理分工：钢筋笼加工、混凝土灌注由现场负责人负责；钻孔、泥浆拌制等由钻工带班负责；工地用电由电工负责。

安全管理重点：①钻孔作业：爬高换吊钩、换钻杆、移动钻机。②钢筋笼吊装：吊装钢筋笼的钢丝绳、U型环、吊车停置及作业半径、吊车作业范围内警戒。③混凝土浇筑：溜管安装、吊车作业范围警戒。④施工用电：用电设备漏电保护、电缆安全使用。

采取措施：爬高作业系安全带；吊车作业时有专人警戒及指挥；移动钻机过程有人指挥，随时检查钢丝绳及钻机的位置；钢筋笼吊装过程检查钢丝绳及吊点，吊装过程有人指挥并做好警戒；混凝土浇筑过程有人指挥并警戒；所有用电设备均应安装接地装置，每天检查电缆，及时更换破损电缆。

4.4.2 质量管理

质量管理的重点是钢筋笼加工质量、造孔质量、混凝土浇筑质量等。

钢筋笼加工由技师指导加工，关键工序由技师亲自操作，如定位筋圆弧筋制作、钢筋笼对接等。

造孔主要控制点位、孔的深度、洗孔等。点位由测量人员放样、钢筋桩定位；孔的深度由测绳测量，深度均大于设计深度1m以上；洗孔通过检测循环泥浆的比重及含砂量确定。

4.5 现场进度控制

保证进度的措施：两个消化池桩基同时施工；租用1台吊车，共计2台吊车；分两班作业；集中人员加工钢筋笼。

4.6 现场成本控制

桩基础施工实际成本见表5。

表5 桩基础施工实际成本

混凝土费用 万DT 15 6钢筋费用 万DT 28 7设备摊销费 万DT 5 8设备租赁费 万DT 1 9 管理费用及其他 万DT 5 10 合计 万DT 100 5

5 施工过程特殊情况处理

桩基础施工过程中出现的特殊情况主要有塌孔和孔缩径。

出现塌孔和孔缩径的原因主要有：

（1）地层为含砂层。

（2）地下水位较高。

（3）钢筋笼安装时间太长，期间未进行孔内泥浆循环，固壁泥浆在水压作用下破坏。处理措施：①提前组装好完整的钢筋笼(在旁边预打孔，作为完整钢筋笼组装孔，用旋挖钻机扫孔，一旦孔成型，迅速将钢筋笼安装到位，进行孔内泥浆循环，直到混凝土到位）。②洗孔过程出现流砂时，延长洗孔时间，如泥浆比重增大，添加纤维素，二次形成泥皮固壁。

6 结语

以上针对粉质砂层且地下水位较高的桩基础施工，研究了降水工艺、施工工艺、现场管理、特殊情况处理措施，得出了灌注桩的施工重点主要在降水、泥浆配合比设计和做好泥浆固壁等方面。从污水处理厂桩基工程的整体实施过程来看，方案合理、工艺可靠、按期保质保量完成任务、检测合格，是复杂地质条件下的一次成功实践，值得推广。