针对复杂地质条件下桩基需运用的应对施工技术

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  摘 要:桩基施工对于如今不断变高的建筑工程来说有着极为重要的作用,因此,必须保障其施工的质量,特别是在复杂地质条件的施工过程中。我们需要认真掌握和了解施工的难点和关键,并采取相应有效的技术进行工程施工,笔者以实例来分析,供同仁参考。
  关键词:复杂地质;桩基;施工技术
  一、工程概况
  某大厦基坑周长约610m,基坑面积约25200m2,基坑平均开挖深度为14.4m,局部核心筒电梯井最大开挖深度为18.45m。本工程的基坑支护方案采用水泥搅拌桩(内插超前钢管)+上部放坡+地下连续墙+2道钢筋混凝土内支撑形式;钢格构立柱桩采用旋挖(冲孔)灌注桩(见图1)。
  二、工程特点及地质水文状况
  本工程采用冲孔灌注桩基础和扩展基础,桩基础部分共设计有195根桩,其中核心筒部分桩径2.2m,核心筒以外部分桩径1.2m和1.4m,净桩长8~32m(见图2),所有桩基础的设计持力层均为微风化泥质粉砂岩。
  场地内地下室主要为上层滞水与基岩裂隙水,主要赋存于上部各土层和基岩裂隙中。较低矮的平地,地下水位较低,而山丘处地下水位较深。地下水位受季节及气候影响,主要接受大气降水补给。地下水位埋深为0.4~6.3m。
  三、施工难点和关键
  (一)核心筒区域桩施工关键
  本工程塔楼部分核心筒共设计有21根桩,外围共设计有24根桩,合计45根。其中,塔楼部分工程桩桩径2.2m,且桩距小于3倍桩直径,为确保现场生产要素有效布置,安全施工,桩施工必须采取跳挖方式。
  (二)软土地基上冲孔施工
  根据地质勘察报告,本工程基坑底地质多为冲击成因的淤泥质土、粉细砂,尤其南面区域甚为明显。在这种软土地基上进行桩机布置及冲孔施工是工程的难点。
  (三)内支撑区域下的冲孔桩施工及钢筋笼吊装
  由于本工程基坑支护形式为地下连续墙加内支撑支护,基坑四角内均设置有2道内支撑,其中第2道内支撑距基坑底高度为6.5m,在桩施工时,对冲孔桩机的规格形式有了限制和要求,且桩钢筋笼在支撑梁底下的吊装下放过程也是一个施工难点。
  (四)桩端平均进入微风化深度大,桩孔洞预留时间长,容易引起塌方
  本工程冲孔灌注桩持力层为微风化岩,根据设计桩表可知,桩端平均进入微风化深度约10m,施工难度大,孔洞预留时间长,容易引起塌方等现象;且工期紧,投入机械多,平面管理难度大。
  四、复杂地质情况下桩基施工技术
  (一)核心筒区域冲孔施工
  因核心筒区域桩桩距小于3倍桩直径,桩施工采取跳挖的方式,根据实际情况,需要分4批开挖,桩孔开挖顺序如图3。
  (二)软弱土层上冲孔施工
  现场实际施工情况为,西北角、东南角为淤泥质土层,西南角为粉细砂土层,由于内支撑梁限制原因,冲孔桩机集中进入施工困难,且因软弱土层无法有效稳固桩机冲孔。为有效提高冲孔施工,必须对该部分表层约40cm土层进行换填,同时合理进行生产要素调度。于基坑南面支撑梁中间位置留设车道,提供挖掘机、混凝土泵车等机械设备行走,桩施工从北往南后退施工,最后施工车道口位置桩。由于软弱土层关系,为提高桩施工效率,务必对每根桩的混凝土泵车行走路线规划合理,确保泵车正常运输,实践证明,经过对表层40cm土层进行砖石换填,冲桩机可顺利正常开展作业,同时对泵车计划行走路线进行砖渣铺填,不仅有利于桩机平面调度运输,同时对起重机行走进行了有效施工衔接,保证了软弱土层下的桩基施工节点。
  (三)内支撑区域下的冲孔施工
  本工程基坑内设置有2道内支撑,其中第2道内支撑距基坑底高度为6.5m,在桩基础施工时,需特别注意机械不得与其产生碰撞。故现场选用的所有冲孔桩机均根据现场施工需要进行了改装,改装后高度不超过6.5m,满足上述施工要求。
  (四)清孔
  钻孔达到设计深度时,应采用清孔钻头进行清孔。灌注混凝土前,孔底500mm以内的泥浆相对密度应<1.25,含砂率不得大于8%,黏度不得大于28s。捞渣清孔是冲孔桩常用的一种清孔方法,清孔过程应边捞渣边向孔内注水,并保持孔内水头高度1.5~2.0m,防止发生塌孔事故,并应随时观测孔底沉渣厚度和观测冲洗液含渣量,当冲洗液含渣量<4%时,孔底沉渣符合规定即可停止清孔。
  (五)钢筋笼吊装
  本工程桩身钢筋笼采用35t履带式起重机进行吊装,为保证钢筋笼吊装时受力均匀,减少变形,采用双吊点吊装,钢筋笼在下放入孔过程中应对准孔位,保证垂直、轻缓放入桩孔中,然后用水准仪测量护筒顶高程,确保钢筋笼顶端满足设计要求。为保证钢筋笼主筋的保护层厚度,在钢筋笼周圈焊接Φ18钢筋头,每周圈至少焊10个钢筋头。本工程桩桩长均超过6.5m,对应钢筋笼的长度也超过内支撑下净空高度,第2道内支撑与桩基础水平位置关系情况如图4所示。
  对于上述情况下的钢筋笼,可分段进行加工,每段长度不超过6m,并在钢筋笼四周纵筋上设置吊环,吊环距该段钢筋笼上端距离不超过500mm,在第1段钢筋笼吊放至桩孔内后,采用I14穿过吊环,将该段钢筋笼固定住,再采用汽车式起重机/塔式起重机/电动葫芦将第2段钢筋笼吊至第1段钢筋笼上方,并立即安排焊工对钢筋笼进行焊接,待冷却并达到强度后再抽出固定用工字钢,将第2段钢筋笼吊放至桩孔内。重复上述步骤直至钢筋笼下方至设计深度。
  (六)水下混凝土浇灌
  桩芯混凝土采用商品混凝土,并一次性连续浇筑完成。本工程施工场地有限,投入机械多,交叉作业工序多,平面管理紧凑,主要通过混凝土泵车直接浇灌水下混凝土。通过现场平面合理布置,车辆行走路线的有效规划,实现将混凝土泵车直接驶进桩孔施工现场浇灌桩。对于支撑梁区域及靠近基坑边位置桩,则直接通过天泵输送进行混凝土浇灌。
  五、结语
  综上所述,随着如今建筑工程多往高层及超高层发展,桩基的施工成为了建筑工程中最为关键的一部分。因此,我们必须要了解桩基施工的难点和关键,特别是在复杂地质条件下,并采取有效技术做好施工,从而保障桩基工程的施工质量。
  参考文献
  [1] 闫飞.浅谈复杂地质条件下深桩基础施工技术[J].技术与市场,2010(10).
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