摘要本文主要以我公司在北方某市某商业广场的深基坑工程为案例,主要介绍了灌注桩施工技术在该工程中的应用。

关键词灌注桩;深基坑

中图分类号 TU753.1 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)031-0097-01

1 工程概况

1)建筑物及场地概况。我公司在北方施工的某市某大型商业广场位于市区繁华地段的街道交汇处。拟建建筑物由一栋高层及周围多层裙房组成,高层部分为地上26层,地下2层,基础埋深8.5m,呈正方形,边长36m;裙房部分为地上5层,地下1层,基础埋深4m。该建筑物总建筑面积40000m2,建筑物场地地形平坦,原有建筑已被铲平,经勘察场地南高北低,最大高差为1.45 m,场地在地貌划分上为高漫滩。地层岩性特征为江冲积形成的第四系粉质粘土砂类土,具有典型的冲积成因特点,底部为白至系泥岩。

该工程于2006年7月中旬开工,于2007年9月初基础工程竣工,深基坑支护工程共历时近六个月,气温低于-8℃,其中2007年1-3月夜间最低气温更是出现了连续一周以上低于-10℃这样罕见的低温天气。在这种恶劣的环境下,如何既能克服严寒气候保证深基坑支护工程顺利进行,又能利用低温对地层的冻结作用节约施工成本,无疑是很具有意义的课题。

2)支护结构体系。由于周围是主要街道和相邻建筑物,开挖深度较大,而上部建筑物深度较薄,其下粉细砂较松散,易产生滑塌,故必须对边坡进行支护。采用钢筋混凝土灌注护壁桩,配以土层锚杆作为支护结构体系。其中,裙房部分基坑采用桩径为400mm的钢筋混凝土钻孔压浆桩支护,桩长10.3m,高层部分基坑开挖11.2m ,采用桩径为400mm的钢筋混凝土钻孔压浆桩结合土层锚杆,桩长16.7m。桩身混凝土强度等级均为C20。护壁桩顶部设有一道冠梁。

3)土方开挖本工程土方开挖分为两步进行:第一步挖除地表2m杂填土,然后,第二步开挖到-7.2m,在此期间通过流水施工完成两道锚杆的设置。由于地下水位较低,故在第二步开挖结束后设置管井井点,将地下水稳定降至基坑底面以下2.0米(即-13.2m)处,井点管的施工采用泥浆护壁成孔反循坏施工工艺。

2混凝土灌注桩在深基坑中的施工应用

2.1技术概述

钻孔压浆桩施工法是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度,在提升钻杆的制备泥浆同时通过设在钻头上的喷嘴向孔内高压灌注制备好的以水泥浆为主剂的浆液,至浆液达到没有塌孔的危险位置或地下水位以上0.5-1.0m处,起钻后向孔内放入钢筋笼,并放入孔内至少一根直通孔底的高压注浆管,然后投放粒料至孔口设计标高以上0.3m处;最后通过高压注浆管在水泥初凝之前多次重复地向孔内补浆,直至孔口冒浆为止。

这种成桩工艺振动小,噪音低。由于钻孔后的土柱和钻杆是被孔底的高压泥浆置换后提出孔外的,所以能在流砂、淤泥、砂卵石、易塌孔和地下水的地质条件下采用水泥浆护壁而顺利成桩。对周围地层有渗透加固加密作用,可解决断桩、颈缩、桩底虚土等问题。还有局部膨胀扩径现象,可以提高桩承载力。施工速度快,工期短。

2.2施工工艺要点

1)稳钻。钻机就位对准桩点后必须调平,确保成孔的垂直度,结合场地的实际情况铺设枕木或钢板使钻机支撑稳固,如施工地面为软土不利于钻机行走,可在施工前浇注一层强度大于C15厚度为15-20cm的素混凝土垫层,这样既有利于钻机行走,又可作为基础承台、板下垫层使用。

2)成孔。开钻时,钻头应离开地面不小于20cm。钻机启动空转20s后下钻。下钻速度要平稳,严防钻进中钻机倾斜错位。钻进中当发现不良地质情况或地下障碍物应立即通知建设单位与设计单位,确定处理方法,修正工艺参数或更改桩长等。

3)注浆。(1)钻机顺利钻至设计标高后泵车开始高压灌注水泥浆,根据注浆排量和不同地质条件控制在5-15Mpa之间。(2)开始注浆时,钻具在孔底旋转1min,然后边提钻边注浆确保钻头始终埋在水泥浆中不小于lm。当水泥浆面超过足够支撑孔壁稳定的位置时,或超过地下水位以上0.5-1.0m 处停止注浆,将孔口周围残土清理干净,提出钻具,防止孔口周围的泥块等杂质掉入孔中。(3)泥浆制备。制备浆液用的水泥采用425普通硅酸盐水泥,水泥浆液掺加减水剂、增强剂、速凝剂、缓凝剂或磨细粉煤灰等。浆液应通过14mm×14mm-18mm×18m筛子,以免掺入水泥袋屑或其他杂物。(4)补浆。安放补浆管时,其下端距孔底lm;安放一长一短2根补浆管,长管下端距孔底lm,短管出口在1/2桩长处;补浆管组数视桩径而定。在距孔口3-4m段,采用专门措施使该部分混凝土密实。对桩进行数次补浆,补浆压力为2-10Mpa;先用长管补浆2次后,方可采用短管补浆,一直到水泥浆不再渗透时方可终止补浆,取出补浆管;全部补浆必须在水泥终凝前完成。钻孔压浆的施工顺序,根据桩间距和土层渗透情况,采用凝固时间间隔进行,防止桩孔间窜浆。

2.3冬期施工技术

当室外气温连续五天稳定低于5℃时即进入冬期施工,钻孔压浆桩施工应按照冬期施工的规律执行。结合本商业广场的施工经验,总结冬期施工的规律,可以归纳为如下几方面:

1)土方开挖。本工程的护壁桩和工程桩均在浇注桩身混凝土时在桩顶预留2.0m的范围,现场土方开挖初期保留该段,暂不开挖。这种作法使桩顶保留在冻深以下,有利于桩顶的养护。参照相关施工经验,在冬期施工基坑工程应该对护壁桩和工程桩的桩顶预留1.5-2.2m,以保证桩的顶部不受冻害。若桩头混凝土处于冻深范围内时,应采用蓄热法养护桩头混凝土。

由于钻孔压浆桩施工过程中,钻头螺旋叶片有大量返土的现象,从桩孔返出的土体与水泥浆混和并凝结硬化。这部分土体可以在地面上凝结出几百毫米的一层硬壳,对以后的清理工作造成不便。该商业广场工程钻孔压浆桩施工过程中形成的这部分虚土竟厚达近半米,在土方开挖阶段,施工人员不得不动用一吨重的大铁球将其击碎后清除。本人认为,这种现象是由于施工组织的问题造成的。通过对这部分土体的清理工作的工程量的估算,发现可以通过设立专人清除的办法解决这个问题。通常施工过程中,每台钻机除设有两名跟钻力工外,再增加一力工随时作清除工作,通过定额计算对比,这种办法可节省总的开挖费用。

2)桩身混凝土受冻临界强度。当采用普通硅酸盐混凝土时,桩身混凝土受冻临界强度不低于混凝土强度标准值的30%,当采用矿渣硅酸盐混凝土时,桩身混凝土受冻临界强度不低于混凝土强度标准值的40%。

3)混凝土原材料。冬期搅拌水泥浆时,必须对施工用水进行加热,加热温度经过热工计算,但水温不可低于60℃。水泥浆出罐温度不低于10℃,施工时应随搅随运。所采用的碎石不应含有冰雪,在桩孔内与水泥浆混合后的温度不应低于5℃。

4)设备的保养。施工设备、水泥浆输送管路应采取保温防冻措施,水泥浆设备输送系统(高压泵站)应搭设暖棚,棚内温度不低于5℃。

应根据气温按出厂要求选用燃料及冬用润滑油。本工程施工期间由于遇到了极低的气温,在基坑开挖期出现了数次设备(诸如水泥浆泵车、内燃机等)受冻害而停工的情况。(1)柴油机在最低气温-14℃以上的情况下,应采用0-20号柴油;当最低气温为-14～-29℃时,可采用35号柴油;在最低气温为-30℃以下时,应采用50号柴油。如在低温条件下,确实缺少低凝度柴油,应用预热方法方可使用高凝度柴油。(2)内燃机应采用在低温情况下粘度增加率小并具有较低凝固温度的薄质机油。(3)使用蓄电池的机械,蓄电池液浓度不得低于1.25,发电机电流应调整到15A以上。当遇到极低温度时,应考虑加装蓄电池保温装置。

3结语

锚杆支撑的混凝土灌注桩支护体系具有较高科学性、较强的适用性,施工方便,边壁变形小,适合当地的土质条件,为当地深基坑工程应用较广的支护体系,对它的设计与施工问题进行研究具有十分重要的意义。在工程实践中,设计与施工人员运用优化方法,不仅保证了工程的安全可靠,而且降低了造价,节约了工期,使基坑工程的设计与施工更趋于合理。

参考文献

[1]哈尔滨工业大学主编.建筑基坑工程施工操作规程[S].2005.

[2]宁仁岐.建筑施工技术[M].北京高等教育出版社.2006.

[3]高大钊.深基坑工程[M].北京:机械工业出版社.2004.