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摘要:芜湖五期工程2×660MW机组厂址位于芜湖市北约16km,西临长江,可用地面积约55公顷。由于芜湖五期工程厂址在原三期灰场里,灰渣下面是5~12米深的软塑粉质粘土、粉土等,满足不了660MW机组对地基强度和变形的要求,因此,主厂房、烟囱等主要建(构)筑物及部分附属建(构)筑物须采用桩基。
关键词:桩基;PHC管桩;冲孔灌注桩;水泥搅拌桩;施工技术
作者简介:孙家华(1976-),男,山东日照人,中电投电力工程有限公司芜湖项目安工部主任,工程师;侯敏(1975-),女,吉林磐石人,中电投电力工程有限公司芜湖项目部计财部主任。(安徽 芜湖 241009)
中图分类号:TU74 文献标识码: A 文章编号:1007-0079(2011)09-0111-03
一、概述
桩基定义:指由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。
在芜湖五期工程地基处理中华东电力设计院设计了PHC管桩、灌注桩、水泥搅拌桩、高压旋喷桩、压密注浆、木桩和碎石换填等方式。
二、桩基施工技术
1.PHC管桩施工技术
PHC管桩,即预应力高强度混凝土管桩。是采用先张预应力离心成型工艺,并经过10个大气压、1800℃左右的蒸汽养护,制成一种空心圆筒型混疑土预制构件,标准节长为10m,直径300mm~800mm,混凝土强度等级≥C80。
(1)桩位测量放线。桩位由中间向四周对称施打,为避免桩位偏差过大,打桩时桩位用全站仪进行测放,每次放一排桩,以避免因挤土效应造成桩位偏差。施工控制点采取严密的防护措施,防止机械或人员扰动,并且不定期进行复检,发现异常或偏差超出规范要求之后要立即进行纠正,施工过程中覆盖的测量标志应妥善移出,施工完成后准确将原标志恢复。
桩位测放前,应根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和桩位的坐标,向全站仪内输入坐标时两人进行复核,防止出错。桩位可根据施工进展用极坐标法分批测放,采用Φ12钢筋做标识,入土深度不少于30cm。
(2)底桩就位。预应力高强混凝土管桩型号采用PHC-AB600(130)型,底桩就位前在桩身上画出以米为单位的长度标记,并从下至上表明桩的长度,观察桩的入土深度和记录每米沉桩锤击数;用单点吊浆管桩吊直,先将管桩头部插入桩锤下面的桩帽套内,接着人工扶住管桩下端,将管桩尖就位在白灰圈内;桩身一经调直,在施打过程中不可轻易摆动导杆和走动打桩架,打桩机上应配备长条水准尺,以便随时量测桩身的垂直度。严禁桩机远距离强行拉桩。桩起吊时要轻吊轻放,防止碰撞,较少振动,防止桩身裂损。
(3)沉桩。对于浅层地基土比较松软的情况,底桩沉入时不打开柴油锤油门,通过锤的自重把底桩压入土中。开始沉桩时应采取低提锤、轻打下的措施,随着沉桩加深,沉桩速度减慢,起锤高度可逐渐增加。打桩时桩帽与桩周围的间隙应控制在5~10mm之间,锤与桩帽、桩帽与桩之间垫弹性垫,锤击压实后的厚度不小于120mm。锤、桩帽以及桩身应在同一中心线上。
(4)接桩。当底桩桩顶露出地面0.5-1.0m时暂停锤击,进行管桩接长工序。PHC管桩焊接采用CO2气体保护焊接。焊接前,要清除桩接头处的泥渣、除锈,表面应清洁干净,露出金属光泽;PHC管桩接头按要求进行分三层焊接,内层焊渣必须清理干净后方可焊外一层,焊缝应连续、饱满,且根部必须焊透。焊缝焊好后,焊工应敲掉焊缝表面的焊渣进行自检,不合格的部分应及时补焊,经专检员和监理确认后才能进行施打,并且做好电焊隐蔽记录。焊接接头应在自然冷却后才可继续沉桩,冷却时间不宜少于8min,严禁用水冷却或焊接后立即沉桩。
(5)送桩。焊接完成后,让焊缝冷却8~10min后应立即施打,中途不得人为停锤。在送桩之前,应预先算好送桩深度,并选择合适的送桩器,在送桩器上作明显标志。送桩杆与桩身应在同一中心线上,送桩杆上的桩帽与桩周围间隙控制在5~10mm之间,送桩杆与桩之间垫有一定厚度的平整弹性垫。送桩时要做好锤击数、锤跳高度、贯入度等原始记录。用水准仪控制桩顶设计标高的偏差。桩位偏差、桩顶标高偏差应符合相关要求。
(6)停锤标准。管桩停锤标准应符合以下原则:桩顶达到设计标高即可停锤,以桩端进入持力层的深度为主进行控制。桩顶未达到设计标高,但最后三阵贯入度小于10cm/10击时,可通过跟桩检测判断单桩承载力是否达到设计要求,从而确定是否可以停锤,并总结经验作为类似情况的收锤标准。
2.灌注桩施工技术
灌注桩施工,即直接在所设计的桩位上开孔,其截面为圆形,然后在孔内加放钢筋骨架并灌注砼而成。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点,灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。根据成孔工艺的不同,灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。
本工程地质特殊,灌注桩成孔采用旋挖钻机成孔工艺,根据施工经验,旋挖钻机要快速、安全穿越粉煤灰层,就必须埋设长护筒,同时采用优质膨润土,集中制备泥浆,严格控制泥浆指标,保证整个工程的泥浆性能稳定。灌注桩施工采用旋挖钻机成孔、水下浇注混凝土的施工工艺。混凝土灌注过程见图1。
(1)测量放线。桩位可根据施工进展分批测放。桩位采用Φ12钢筋作标识,入土深度不少于30cm。钻孔桩桩位:群桩20mm;单排桩或边桩10mm。
(2)泥浆系统的组成与布置。泥浆系统由泥浆池、沉淀池、废浆池、泥浆泵、泥浆处理设备等组成。采用集中处理、排放的方式。沉淀池、泥浆池用砖块和水泥砂浆砌筑牢固,不得有渗漏或倒塌。本工程地层为淤泥质粉质粘土、粉土和风化岩层,施工时以制备泥浆为主,泥浆材料采用膨润土。泥浆的日常维护主要做到:经常测定泥浆参数,掌握其性能,然后根据测定的泥浆参数确定对泥浆的调整。施工时按钻机分片布置的原则,布置泥浆集中池,泥浆集中池与泥浆集中处理系统相连。
(3)泥浆制备。制浆材料:膨润土、纯碱、纤维素(必要时)。性能指标:根据本工程地层条件及试桩经验,泥浆按国家规定性能指标制备。本工程配置泥浆可采用以下比例:膨润土∶水∶纯碱 = 80㎏∶1000㎏∶4㎏。施工时可根据现场情况对比例参数进行调整。
(4)泥浆处理与排放。施工时要及时清除沉淀池内沉淀的钻渣,泥浆处理配备机械钻渣分离装置。清出的钻渣应及时运出现场,防止钻渣废浆污染施工现场及周围环境。由于灌注过程中混凝土的污染,泥浆会逐渐失去原有性能而产生变质,所以在施工过程中要不断除去所含泥砂,并调整泥浆性能指标在规定范围内。为此设置泥浆处理系统,对从孔口灌注砼后回收的泥浆进行处理。
(5)护筒埋设。为使旋挖钻机顺利通过上部的粉煤灰层,本工程采用预埋3m长的钢护筒,必要时采用振动锤沉拔钢护筒成桩工法埋设长护筒。在沉入护筒时使用水平尺测定护筒的垂直度,使之能够控制在规定范围内。当施工至粉煤灰层较薄处,旋挖钻机自行埋设护筒即可。
(6)成孔。本工程钻孔灌注桩桩径为800mm。根据地层条件,桩孔成孔施工采用旋挖钻机成孔工艺,钻机对位应以控制桩拉十字线控制,钻头对准十字线交点,符合偏差要求后开始钻进。成孔采用泥浆护壁钻进。钻进过程中,钻杆加压保持转动,保证取土斗底部土体不被挤压破坏,顺利进入斗体中,确保钻进过程中土体不形成失稳的滑弧面,有利于钻孔钻进。钻进过程中及时更换适合于不同地层的钻头,钻头以砂钻和泥钻为主。
关键词:桩基;PHC管桩;冲孔灌注桩;水泥搅拌桩;施工技术
作者简介:孙家华(1976-),男,山东日照人,中电投电力工程有限公司芜湖项目安工部主任,工程师;侯敏(1975-),女,吉林磐石人,中电投电力工程有限公司芜湖项目部计财部主任。(安徽 芜湖 241009)
中图分类号:TU74 文献标识码: A 文章编号:1007-0079(2011)09-0111-03
一、概述
桩基定义:指由设置于岩土中的桩和与桩顶连接的承台共同组成的基础或由柱与桩直接连接的单桩基础。
在芜湖五期工程地基处理中华东电力设计院设计了PHC管桩、灌注桩、水泥搅拌桩、高压旋喷桩、压密注浆、木桩和碎石换填等方式。
二、桩基施工技术
1.PHC管桩施工技术
PHC管桩,即预应力高强度混凝土管桩。是采用先张预应力离心成型工艺,并经过10个大气压、1800℃左右的蒸汽养护,制成一种空心圆筒型混疑土预制构件,标准节长为10m,直径300mm~800mm,混凝土强度等级≥C80。
(1)桩位测量放线。桩位由中间向四周对称施打,为避免桩位偏差过大,打桩时桩位用全站仪进行测放,每次放一排桩,以避免因挤土效应造成桩位偏差。施工控制点采取严密的防护措施,防止机械或人员扰动,并且不定期进行复检,发现异常或偏差超出规范要求之后要立即进行纠正,施工过程中覆盖的测量标志应妥善移出,施工完成后准确将原标志恢复。
桩位测放前,应根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和桩位的坐标,向全站仪内输入坐标时两人进行复核,防止出错。桩位可根据施工进展用极坐标法分批测放,采用Φ12钢筋做标识,入土深度不少于30cm。
(2)底桩就位。预应力高强混凝土管桩型号采用PHC-AB600(130)型,底桩就位前在桩身上画出以米为单位的长度标记,并从下至上表明桩的长度,观察桩的入土深度和记录每米沉桩锤击数;用单点吊浆管桩吊直,先将管桩头部插入桩锤下面的桩帽套内,接着人工扶住管桩下端,将管桩尖就位在白灰圈内;桩身一经调直,在施打过程中不可轻易摆动导杆和走动打桩架,打桩机上应配备长条水准尺,以便随时量测桩身的垂直度。严禁桩机远距离强行拉桩。桩起吊时要轻吊轻放,防止碰撞,较少振动,防止桩身裂损。
(3)沉桩。对于浅层地基土比较松软的情况,底桩沉入时不打开柴油锤油门,通过锤的自重把底桩压入土中。开始沉桩时应采取低提锤、轻打下的措施,随着沉桩加深,沉桩速度减慢,起锤高度可逐渐增加。打桩时桩帽与桩周围的间隙应控制在5~10mm之间,锤与桩帽、桩帽与桩之间垫弹性垫,锤击压实后的厚度不小于120mm。锤、桩帽以及桩身应在同一中心线上。
(4)接桩。当底桩桩顶露出地面0.5-1.0m时暂停锤击,进行管桩接长工序。PHC管桩焊接采用CO2气体保护焊接。焊接前,要清除桩接头处的泥渣、除锈,表面应清洁干净,露出金属光泽;PHC管桩接头按要求进行分三层焊接,内层焊渣必须清理干净后方可焊外一层,焊缝应连续、饱满,且根部必须焊透。焊缝焊好后,焊工应敲掉焊缝表面的焊渣进行自检,不合格的部分应及时补焊,经专检员和监理确认后才能进行施打,并且做好电焊隐蔽记录。焊接接头应在自然冷却后才可继续沉桩,冷却时间不宜少于8min,严禁用水冷却或焊接后立即沉桩。
(5)送桩。焊接完成后,让焊缝冷却8~10min后应立即施打,中途不得人为停锤。在送桩之前,应预先算好送桩深度,并选择合适的送桩器,在送桩器上作明显标志。送桩杆与桩身应在同一中心线上,送桩杆上的桩帽与桩周围间隙控制在5~10mm之间,送桩杆与桩之间垫有一定厚度的平整弹性垫。送桩时要做好锤击数、锤跳高度、贯入度等原始记录。用水准仪控制桩顶设计标高的偏差。桩位偏差、桩顶标高偏差应符合相关要求。
(6)停锤标准。管桩停锤标准应符合以下原则:桩顶达到设计标高即可停锤,以桩端进入持力层的深度为主进行控制。桩顶未达到设计标高,但最后三阵贯入度小于10cm/10击时,可通过跟桩检测判断单桩承载力是否达到设计要求,从而确定是否可以停锤,并总结经验作为类似情况的收锤标准。
2.灌注桩施工技术
灌注桩施工,即直接在所设计的桩位上开孔,其截面为圆形,然后在孔内加放钢筋骨架并灌注砼而成。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小、宜于在城市建筑物密集地区使用等优点,灌注桩在施工中得到较为广泛的应用。根据成孔工艺的不同,灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。
本工程地质特殊,灌注桩成孔采用旋挖钻机成孔工艺,根据施工经验,旋挖钻机要快速、安全穿越粉煤灰层,就必须埋设长护筒,同时采用优质膨润土,集中制备泥浆,严格控制泥浆指标,保证整个工程的泥浆性能稳定。灌注桩施工采用旋挖钻机成孔、水下浇注混凝土的施工工艺。混凝土灌注过程见图1。
(1)测量放线。桩位可根据施工进展分批测放。桩位采用Φ12钢筋作标识,入土深度不少于30cm。钻孔桩桩位:群桩20mm;单排桩或边桩10mm。
(2)泥浆系统的组成与布置。泥浆系统由泥浆池、沉淀池、废浆池、泥浆泵、泥浆处理设备等组成。采用集中处理、排放的方式。沉淀池、泥浆池用砖块和水泥砂浆砌筑牢固,不得有渗漏或倒塌。本工程地层为淤泥质粉质粘土、粉土和风化岩层,施工时以制备泥浆为主,泥浆材料采用膨润土。泥浆的日常维护主要做到:经常测定泥浆参数,掌握其性能,然后根据测定的泥浆参数确定对泥浆的调整。施工时按钻机分片布置的原则,布置泥浆集中池,泥浆集中池与泥浆集中处理系统相连。
(3)泥浆制备。制浆材料:膨润土、纯碱、纤维素(必要时)。性能指标:根据本工程地层条件及试桩经验,泥浆按国家规定性能指标制备。本工程配置泥浆可采用以下比例:膨润土∶水∶纯碱 = 80㎏∶1000㎏∶4㎏。施工时可根据现场情况对比例参数进行调整。
(4)泥浆处理与排放。施工时要及时清除沉淀池内沉淀的钻渣,泥浆处理配备机械钻渣分离装置。清出的钻渣应及时运出现场,防止钻渣废浆污染施工现场及周围环境。由于灌注过程中混凝土的污染,泥浆会逐渐失去原有性能而产生变质,所以在施工过程中要不断除去所含泥砂,并调整泥浆性能指标在规定范围内。为此设置泥浆处理系统,对从孔口灌注砼后回收的泥浆进行处理。
(5)护筒埋设。为使旋挖钻机顺利通过上部的粉煤灰层,本工程采用预埋3m长的钢护筒,必要时采用振动锤沉拔钢护筒成桩工法埋设长护筒。在沉入护筒时使用水平尺测定护筒的垂直度,使之能够控制在规定范围内。当施工至粉煤灰层较薄处,旋挖钻机自行埋设护筒即可。
(6)成孔。本工程钻孔灌注桩桩径为800mm。根据地层条件,桩孔成孔施工采用旋挖钻机成孔工艺,钻机对位应以控制桩拉十字线控制,钻头对准十字线交点,符合偏差要求后开始钻进。成孔采用泥浆护壁钻进。钻进过程中,钻杆加压保持转动,保证取土斗底部土体不被挤压破坏,顺利进入斗体中,确保钻进过程中土体不形成失稳的滑弧面,有利于钻孔钻进。钻进过程中及时更换适合于不同地层的钻头,钻头以砂钻和泥钻为主。