长螺旋灌注桩在仰光粉磨站工程中的应用

2022-08-22李德余周娟英吴宏旻张思蒙中国中材国际工程股份有限公司南京江苏南京211100

水泥工程 2022年2期

李德余，周娟英，吴宏旻，张思蒙（中国中材国际工程股份有限公司（南京），江苏南京 211100）

0 前言

长螺旋灌注桩适用土层类地基，和短螺旋、旋挖桩类似，都是摩擦端承型灌注桩，其长度介于短螺旋钻和旋挖灌注桩之间，施工原理同短螺旋灌注桩。可将长螺旋灌注桩设计成普通钢筋混凝土桩基，也可以利用桩土共同作用设计成复合地基，处理后的复合地基承载力可达500～800kPa，比短螺旋CFG复合地基承载力高，基本满足水泥工程所有车间承载力要求。长螺旋与旋挖灌注桩相比，成桩直径更小（可充分发挥摩擦桩的特性），在承载力相同条件下可节约20%～30%混凝土量，所以在土层类地基处理时，可优先使用长螺旋灌注桩。

1 长螺旋后插筋灌注桩施工技术

长螺旋后插筋灌注桩采用专用长螺旋钻孔机钻至设计深度，在提钻的同时利用混凝土泵通过钻杆中心通道，以一定压力将混凝土压至桩孔中，混凝土灌注到设定标高后，再借助钢筋笼自重或专用振动设备将钢筋笼插入混凝土中至设计标高成桩，是一新型的桩基施工工艺，其特点施工速度快、成桩质量好、工程造价低。其桩型适用于填土层、淤泥土层、沙土层及卵石层等，不受土中地下水位限制，亦可在软土层、流沙层等不良地质条件下直接成桩。桩径一般采用500～800mm，桩长30～38m，后插钢筋笼长度依据不同土层可达15～25m

长螺旋后插筋灌注桩可用于各类建（构）筑物基础桩和基坑、深井支护的支护桩。当用作建（构）筑物基础时有2种处理方法：一种是当做刚性摩擦桩基桩使用，此时后插钢筋的长度要满足摩擦桩的构造要求，基桩上面再设置承台。另一种是和地基土共同作用形成复合地基，此时后插筋长度可以以穿过淤泥、流砂层厚度为依据，当地基土较好时也可不插钢筋，在桩顶设置300～450mm褥垫层使之桩土共同承受上部建筑物的荷载。长螺旋后插筋灌注桩技术施工工艺流程见图1。

图1 长螺旋后插筋灌注桩技术施工工艺流程

2 长螺旋后插筋灌注桩设计

2.1 长螺旋灌注桩与普通灌注桩特性比较

长螺旋灌注桩适用于各种土层地基，是一种摩擦端承桩；由于施工机具原因无法嵌入较深岩层，故不能作为嵌岩桩设计。在同样土层条件下选取短螺旋和旋挖两种桩型进行比较，见表1，长螺旋与旋挖灌注桩比较见表2。

表2 长螺旋与旋挖灌注桩比较

由表1可见，长、短螺旋灌注桩成桩工艺、受力特性、适用条件等基本相同；但长螺旋灌注桩由于施工机具型号更大，其施工的桩较长、直径较大，因此承载力也较高，在土层类地基中水泥厂项目的全部车间，均可用采用长螺旋灌注桩进行处理。

由表2可见，在桩长相同条件下，与旋挖灌注桩相比，长螺旋成桩直径更小（可充分发挥摩擦桩的特性）、施工速度快、综合单价低。

3 长螺旋灌注桩在缅甸仰光粉磨站中的应用

仰光粉磨站位于缅甸联邦共和国仰光市东北约18km，拟建场地地貌类型为河流冲积平原地貌单元；年平均气温27℃，年均降雨量为2500mm；抗震设防烈度8度（0.2g），基本风压0.6kN/m²。该项目是公司在缅甸的又一个总包项目。

本项目主要车间为水泥磨、水泥库、粉煤灰库、熟料储存库、空压机站、水泥配料站、机修车间、综合材料库、石膏及混合材堆棚、汽车衡、熟料卸车等建（构）筑物，其中水泥磨、水泥库、粉煤灰库、熟料储存库等大重型建（构）筑物荷重较大，其余辅助建筑荷载较轻。

3.1 基桩承载力计算

工程地质详堪报告（见表3～5）显示，钻孔深50 m未见基岩，土层分布为：淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉土夹粉砂、中细砂等，标贯2.5～23击；承载力70～210kPa。

表3 项目岩土工程特征

表4 承载力特征值综合确定

表5 桩基础设计参数

根根据详勘报告，取孔BH09为基准计算单桩竖向承载力特征值，长螺旋后插筋桩直径D=0.500 m，桩身长度L=38.000m，基桩承载力计算如下：

其中，Ra—单桩竖向承载力特征值；ψsi—桩侧阻力尺寸效应系数；ψp—桩端阻力尺寸效应系数；qsik—桩侧第i层土极限侧阻力标准值；qpk—极限端阻力标准值；li—桩周第i层土的厚度；Ap—桩端面积；竖向承载力特征值Ra取为Ra=1690kN。

3.2 基桩静载试验

对拟采用长螺旋灌注桩的重要车间，现场对基桩进行了破坏性静载试验，为设计提供依据，全厂共进行4根试桩，其中水泥磨、水泥库各1根，2个熟料库各1根，试桩结果见表6。

表6 试桩结果

试桩承载力特征值Ra有2根为1800kN，2根为2250 kN，比计算数值1690 kN提高了6.5%和33%。

3.3 实际应用效果

根据详勘报告和基桩静载试验结果，经方案研究决定，熟料库、水泥库、水泥粉磨、水泥调配、粉煤灰库等大重车间采用直径500 mm长螺旋后插筋灌注桩复合地基；水泥包装及成品、水泥散装、石膏混合材储存、堆棚、中控室、总降压等中型车间采用直径400 mm短螺旋灌注桩复合地基；地坑由于地下水抗浮需要采用直径400 mm短螺旋后插筋灌注桩；其余单层车间采用天然地基。

施工阶段各车间桩基混凝土工程量见表7。

表7 施工图阶段各车间桩基混凝土工程量

2020年度仰光粉磨站项目原方案大型车间采用直径700mm灌注桩并采用后注浆工艺，小车间采用400mmCFG桩，经过初步统计，桩基混凝土量将超过40000m3，地基处理成本将远超相应合同额，明显不满足公司需求。由表7可见，采用长螺旋地基处理方案，与之前总造价省约30%，同时施工工期缩短2个月，效益显著。