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地鐵工程中明挖區間抗拔樁施工質量控制要點

作者:來源:日期:2020-1-10 9:28:25人氣:1196
      0引言

      本段區間明挖段設計樁基礎兼抗拔樁,局部增加獨立抗拔樁。由于現場已經完成了冠梁擋土墻工程,施工場地狹窄,大型樁機無法施工,故抗拔樁采用沖擊鉆工法施工,混凝土采用C45 P10水下混凝土。根據地勘資料,明挖段巖層的單軸飽和抗壓強度在8.5 MPa~35 MPa范圍內。明挖段區間距已建成并投入運營地鐵線較近。左線鉆孔樁距離該地鐵線結構3.46 m~8.90m,右線距離8.9 m~10.5m,施工過程中須時刻關注在運地鐵線的運營動態,并設立了動態監測點。


      本區間抗拔樁設計共有80根,左右線各40根,每根抗拔樁間距4.2m,樁直徑1m,樁長10m,樁頂標高(絕對) - 10.388 m~- 12.500m??拱螛兜匿摻罨\主筋20C25,加強箍筋A20@2 000 mm,螺旋箍筋A12@100/150 mm,加密區間100 mm,非加密區間150 mm,定位鋼筋i4 A18@3 000 mm,抗拔樁采用C45 P10混凝土水下灌注。

      1地質情況簡介

      1.1地形地貌

      地貌類型為剝蝕斜坡地貌,擬建場地地勢較平坦,地面標高約4.90 m~5.10 m。

      1.2地層特征

      經鉆探揭示,場區第四系厚度約18m,主要由第四系統全新人工填土層(Q4ml)、海積層(Q4m)、洪沖積層(Q4al+pl)及上更新統洪沖積層(Q3 al+pl)組成?;鶐r為白堊系青山群流紋巖、安山巖、凝灰巖和王氏群泥質砂巖及火山角礫巖等。受斷裂影響,部分地段揭露砂土狀~塊狀碎裂巖、糜棱巖等構造巖。

      1.2.1第①.層, 雜填土(建筑垃圾為主)

      該層分布較為局限,多為新近堆積的建筑垃圾為主,揭露層厚1.10 m~3.20 m,層底標高1.29 m~5.31 m;顏色以褐色為主,稍濕~濕,松散,由碎石、混凝土塊、磚.塊等組成;雜填土以新近堆填為主,成分雜,壓縮性高,自穩性差。

      1.2.2第①2層, 雜填土(生活垃圾為主)

      該層分布較為局限,多為新近堆積的生活垃圾為主,揭露層厚3.70 m~11.30m,層底標高- 5.99 m~-2.41 m;顏色為雜色,以灰黑色為主,稍濕~濕,松散,由塑料帶、生活垃圾等組成;雜填土以新近堆填為主,成分雜,壓縮性高,自穩性差。

      1.2.3第⑥層、含有機質粉質黏土

      該層為第⑥層海濱淤泥質土,是經填海造地再經上部荷載固結后的地層,局限分布于東側填海造地沖填土下方,海積成因;顏色呈灰色~深灰色,飽和,流塑~軟塑,較均勻,切面光滑,干強度高,韌性中等;局部含有粉細砂薄層或透鏡體,干強度中等,物理力學性質差;揭露厚度1.60m~5.20 m,底層標高-9.62 m~-6.71 m。1.2.4第①層,粉質黏土

      該層分布在剝蝕堆積斜坡地貌段較廣泛,但在局部不連續,揭露層厚0.40 m~22.30 m,層底標高-30.87 m~11.48 m,其他主要分布在海城東側及東側陸城;顏色呈黃褐~禍黃色,可塑~硬塑,含少量砂粒,有光澤反應,切面光滑,見有鐵鉆氧化物及結核,夾有灰白色高嶺土條帶,韌性較高干強度高,局部相變為黏土。1.2.5第09層, 強鳳化火山角礫巖

      該層為紅褐色,角礫結構、塊狀結構,膠結程度低,成分復雜,主要為玄武巖塊。砂巖碎塊,粒徑3 cm~5 cm,偶見安山巖塊,次棱角狀,巖石風化強烈,巖體破碎,巖芯呈碎石狀;巖體屬極破碎~破碎的軟巖,依據GB 50021- -2012 《巖土工程勘察規范》規定,巖體基本質量等級V級。.

      1.2.6第101-層, 碎裂巖

      該層分布于F1、F2和F3構造破碎帶內;顏色呈紅褐色,塊狀結構,膠結程度低,風化強烈,原巖結構、構造已不清晰,呈砂土、土狀,手將易碎;成分復雜,主要為玄武巖塊、碎巖碎塊,粒徑3cm~5 cm,巖體基本質量等級V級。

      1.2.7第0_層, 強風化泥質粉砂巖

      該層厚度0.50 m~19.90m,揭露層頂標高為-55.27 m~- 14.94 m;顏色呈棕紅色,粉砂泥質結構,塊狀構造;巖石主要由泥質和砂屑組成,泥質呈隱晶狀及顯微鱗片狀集合體,砂屑呈次棱角,散布于泥質中,主要為長石和巖屑,顆粒以粉砂為主,原巖結構已破壞,但尚可辨認,土質較松散,泥質膠結,膠結程度差,近黏土狀,巖石遇水軟化現象比較明顯;巖體屬極破碎~破碎的軟巖,巖體基本質量等級V級。

      1.2.8第0.層, 泥巖

      該層為泥質結構,塊狀構造,礦物成分以黏土礦物為主,揭靄厚度0.50 m~19.90m,層高2.10 m~8.20 m,層頂標高-17.40 m~-7.36 m;顏色呈淺紅~棕褐色,可見原巖結構,礦物均已風化成土狀,濕時易軟化星可塑狀;該層巖體為極破碎的軟巖,巖體基本質量等級V級。

      經過以上分析表明,樁持力層位于0g. 0u小函。.構造巖;本施工段地質結構較為復雜,施工過程中需多種工法交替操作。

      1.3 水文地質

      1.3.1地表水及地下水的賦存

      該區間地下水主要賦存在第四系松散士層及基巖的裂隙中。

      1.3.2沿線地下水類型及富水性

      場區地下水主要有兩種類型:松散土層孔隙水和基巖裂隙水。.

      1.3.3松散土層孔隙水

      主要分布在第四系洪沖積層,屬松散層孔隙潛水。該區間含水層以雜填士為主,松散士層孔隱水發育,富水性中等。

      1.3.4基巖裂隙水

      基巖裂隙水可分為風化裂院水及構造裂院水。經過以上分析表明,本區間富水性中等。

      2質量控制參數

      (1)依據GB 50202 - 2002《地基與基礎工程施工質量驗收規范》要求,抗拔樁允許偏差如表1所示。


      (2)依據JGJ94- 2008 《建筑樁基技術規范》,施工中鋼筋籠安裝到位后必須二次清孔,保證孔底沉渣厚度< 100 mm。

      (3) 對于泥漿用點土的選擇主要通過現場試驗的方法確定,其主要技術指標包括:膠體率不低于95%,含砂事不大于4%,造漿能力不低于2.5 L/kg,塑性指數大于17。

      3施工質量和安全控制的重點、難點,控制措施及效果

      3.1樁身垂直度控制措施

      施工場地位于困護樁內部區問,施工空間過于狹窄,樁身外緣距圍護樁冠梁距離為300 mm。同時,由于鉆孔深度達到26 m左右,2/3孔深段為填?;靥畹碾s土,成分復雜,各層地質軟硬相差懸殊,軟地基、淤泥層等交叉出現,施工過程的成孔質量控制難度較大,為保證樁的重直度,采取如下措施:

      (1)首先保證護簡安放的穩定性,護簡外部回填土均勻夯實,保證護筒中心與樁孔中心重合,并保證施工過程中不因沖擊力振動和地下泥漿浸泡而造成護簡位移、下沉和傾斜;

      (2)增加樁孔施工過程中檢測次數,保證每次進深2 m~3 m,即采用垂直度檢測器(孔徑與設計樁徑相同的特制檢測籠)進行- -次重直度檢測,在定位準確后,檢測籠進出順暢,即可判斷垂直度和樁徑指標合格。

      采取上述控制措施后,達到以下良好效果。

      (1)由于及時檢測,井采取行之有效的防料措施。樁孔垂直度及樁徑均達到了設計要求,合格率達100%。

      (2)樁孔施工至較深點位時,特別在由軟巖入持力巖時應及時檢測,終孔必須檢測。

      (3)孔底檢測:將提引環改到檢驗器底部,上部用活環導正檢驗器以防傾斜,避免刮掛孔壁。

      (4)檢驗器的加強筋應視樁孔直徑大小增加或減少,確保檢驗器的剛度;如感到檢驗器過輕時,可在底部加配重物。

      (5)采用等孔徑垂直度檢測籠進行檢驗的優點:在檢測重直度的同時,還可檢測孔徑是否滿足設計要求;可就地取材,隨時加工制作,經濟實惠;方便、簡單、適用,可隨時檢測任何高度孔段的垂直度和樁徑指標。

      3.2持力層入巖深度控制措施

      抗拔樁設計持力層位于地層代號0.等安山巖(秒土狀碎裂巖)構造巖,鉆孔揭示巖層垂直厚度3 m~14.7 m,顏色呈褐色或灰褐色。在實際操作中,由于采用沖擊鉆孔泥漿護壁,樁孔內注滿了工藝泥漿,無法采用取樣判斷巖層情況,實際操作中采取分析泥漿顏色變化的方法,當泥漿中出現褐色或灰褐色時即可判斷已鉆至持力巖層,現場施工員記下孔深,并繼續施工至設計孔深,保證入巖深度符合設計要求。

      3.3混凝土澆筑時控制鋼筋籠不 上浮措施

      在抗拔樁施工過程中,由于鋼筋籠在樁孔內處于懸掛狀態,澆灌水下混凝土時,經常會發生鋼筋籠上浮,從而引起樁身配筋發生改變,影響鉆孔灌注樁施工的順利進行和質量。鉆孔灌注樁施工過程中采取鋼筋籠上浮的措施十分必要。防止鋼筋籠上浮的以下措施。

      (1)澆筑混凝土前,將鋼筋籠與鋼護筒頂口連接井焊接牢因。.

      (2)在混凝土灌注前,應先通過置換孔內泥漿來進行清孔作業,使孔內殘留的鉆渣能夠盡量隨泥漿排出孔外,以免在混凝土表面形成“墊層”,從而導致鋼筋籠因托起而上浮。

      (3)調整好混凝土的坍落度。澆注樁基的混凝土坍落度應控制在16 cm~20 cm,要求澆筑樁基的混凝土要有很好的和易性,以此來保證混凝土在澆注的過程中能有很好的“泛漿”, 否則就會降低混凝土的和易性和流動性。先澆筑的混凝土已經快要凝因成整體,而將鋼筋籠子整體托起,從而引起其上浮。

      (4)澆灌混凝土時,合理控制導管埋置深度。若導管埋置深度過大。則會導致鋼筋篷上浮。灌注混凝土時,應隨時掌握混凝土澆筑的標高及導管埋深,當混凝土面低于鋼筋籠底端2m~3m時,應及時減緩混凝土灌注速度,待混凝土埋過鋼筋籠底端4m后,方可恢復正常灌注速度,井根據導管埋至深度,適當提升導管,以避免鋼筋骨架上浮。導管的埋置深度-般控制在 2m~3m為宜。當發生鋼筋籠上浮時,應立即停止灌注混凝土。并準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高,將導管提升后再進行澆注。

      (5)在鋼筋籠制作中,將對稱的4根主筋的下部各加長3m~4m,延長至孔底,并將加長鋼筋末端彎起或加工成圈狀,以加強混凝土灌注初期對鋼筋籠下部的握裹力。在設計要求允許范圍內,適當減少鋼筋籠下部的箍筋和加強筋的數量。待鋼筋籠就位后,在鋼筋籠頂部用鋼筋或鋼管將上部主筋與鉆臺架連接頂牢,或將鋼筋籠頂部固定在鋼護筒上,以防鋼筋籠上浮。

      (6)可以采用在主筋上焊“倒刺” 的方法,防止鋼筋籠上浮。在鋼筋籠同-截面上焊接3~4個“倒刺”,每個籠子設兩道即可。

      (7)以φ42鋼管作為吊筋,在井口加配重,或將定位好的吊筋直接焊在護筒上進行可靠定位。

      (8)當灌注到鋼筋籠底部時,應緩慢放料。緩慢放料能減少對鋼筋籠的沖擊力,直到埋住鋼筋籠并且導管口也在鋼筋籠內,方可加大放料速度。

      (9)無論是鋼管或導管,向孔內下放時,必須保證位置都不能發生偏位,否則就會造成鋼筋籠上浮。

      (10)連續澆筑并盡可能減少混凝土澆筑時間,爭取在最短時間灌注完混凝土,以防止混凝土表面形成硬殼帶動鋼筋籠上浮。.

      3.4清孔工序的控制措施

      3.4.1泥漿護璧抗拔樁清孔

      (1)鉆孔達到設計標高后先進行初次清孔,待接近規范取值時進行鋼筋籠的吊裝,經終孔檢查后,立即進行二次清孔,除去孔底沉淀的鉆碴和泥漿。

      (2)清孔方法是用原漿換漿法清孔,清孔后泥漿指標比重1.15~1.20之間,含砂量小于4%6,黏度18"~22",孔底沉渣不大于10cm。3.4.2清孔注意事項

      (1)在清孔過程中,要及時向孔內注入清水,保持孔內壓力及水面高度,鉆孔內水位應高出地下水位1.5m,以避免塌孔。

      (2)進行清孔的操作人員要認真負責,不允許以加鉆孔深來替代清孔,避免造成孔柱標高移位現象。

      (3)清孔達到要求,由監理工程師再次驗收孔深。泥漿比重和沉流厚度。經現場監理工程師簽證,待隱蔽工程.驗收合格后,方可進入下道工序。3.4.3二次清孔

      二次清孔的目的是將孔底沉渣清除到設計要求,降低泥漿含砂率及泥漿比重,以達到混凝土灌注要求。清孔后及時用測繩測量孔深,用檢孔器檢測孔徑、垂直度等各項指標,孔深??讖?、垂直度合格后方可進行下道工序。

      4混凝土澆筑工序的質量控制措施

      4.1混凝土工程的冬季施工

      4.1.1負濕混凝土施工要點

      (1)商品混凝土必須符合GB 50204- -2015 《混凝土結構工程施工質量驗收規范)。

      (2)商品混凝士運至現場后必須進行坍落度檢驗,坍落度及入模溫度合格后方可進行澆注。

      (3)當氣溫低于0°C且不低于-5°C時,摻加-59C抗凍劑;當氣溫低于- 5"C且不低于-10°C時,用熱水拌和混凝土,水溫高于65"C時,應先將水和骨料拌合,再加入水泥,井摻加-10°C抗凍劑;氣溫低于-10*C且不低于- 15*C時,骨料可搭建暖棚或采取加熱措施,水溫不高于60°C,并摻加-15*C抗凍劑;當溫度低于-15'C時,混凝土輸送管道必須用布包裹保溫,以防混凝土瞬間凍結,影響施工。

      (4)根據大氣溫度選擇負溫防凍商品混凝土,負溫防凍混凝土配比(-5°C. -10C、 -15'C) , 理論上以保證混凝土不受凍為準。所謂混凝土受凍,是指混凝土強度達到早期臨界抗凍強度前,混凝土的早期養護溫度等于或低于規定溫度  .防凍劑使用溫度,混凝土毛細孔中的自由水結晶呈膨脹現象。

      (5)攪拌前用熱水沖洗攪拌機并適當延長攪拌時間50%。拌合物出攪拌機到現場出料口的入孔溫度不低于12°C。

      4.1.2材料要求

      (1) 水泥:為了縮短養護時間,水泥選用強度不低于42.5的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,最小水泥用量280 kg/m'.

      (2)骨料:對砂、石子的要求是不得含有冰塊、雪團或易結冰的物質,級配良好。砂子中若有凍塊,投料拌和前必須霈分,材料進場后必須做好遮擋措施。

      (3)水:采用生活用水。水的熱容量較大,施工時采      用給水加溫的方法,拌制混凝土的水應符合JGJ 63 (混凝土攪拌用水》的規定。

      (4)外加劑:外加劑即為防凍劑,應具有低摻雜量、全水溶、早強、減水和防凍等多種功能,并可明顯改善混凝土的和易性,保證其在-15'C時仍可施工。

      4.1.3混凝土攪拌

      在進行混凝土攪拌時,首先投入部分骨料和水,稍加攪拌后再投入全部的骨料和水泥,以防止水泥與溫度較高的水直接接觸發生“假凝”現象。投料時必須嚴格按照使用說明控制防凍早強劑的用量??捎谜羝訙厣白雍退?,砂子加溫后必須及時使用,及時測定含水率,避免因水灰比和坍落度發生變化而影響混凝土的澆筑和強度增長。

      4.1.4混凝土運輸

      當混凝土出料后,為盡量減少熱量損失,可采取以下措施。

      (1)盡量縮短運距,選擇最佳運輸路線,保證運輸道路暢通。

      (2)對罐車進行保溫處理。罐車覆蓋巖棉保溫并套以膠園固定;盡量減少裝卸次數,合理組織混凝土的裝運和卸出工作。

      4.2灌注混凝土注意事項

      (1)混凝土采用商品混凝土,盡量縮短運輸里程和運輸時間,確保澆筑施工連續,到達現場后及時檢查坍落度、和易性,防止因混凝土離析而發生卡管事故。

      (2)若混凝土在灌注過程中發生堰孔、縮孔等現象,必須及時處理,保持孔內水頭高度。

      (3)在澆筑過程中,可能因混凝土坍落度過小混凝土澆筑速度過快、吊筋松動及導管與鋼筋籠間摩擦而導致鋼筋籠上浮。因此,在澆筑過程中必須隨時檢測混凝土坍落度,控制混凝土澆筑速度及吊筋連接情況,并減小導管左右擺動的幅度。

      (4)在灌注時,同一配合比每施工班組取樣不得少于1組。灌注樁每根不得少于1組試塊。按規范要求,做好鉆孔樁無損檢測工作,確保成樁質量。

      (5)為防止混凝土發生高析,出料口離混凝土面重直高度不得大于2 000 mm。若大于2 000 mm,必須使用導管進行混凝土澆筑。

      (6)抗拔柱施工完成后,鋼筋籠靂出樁頂設計標高不小于39d,澆注標高應比設計樁項標高增加不小于500mm,保證樁頭部分澆筑的密實度。

      (7)樁頂設抗拔計標高處的混凝土強度必須滿足設計強度要求,樁頂設計標高處不得有浮磕。施工時應控制最后一次灌注量,柱頂不得低于應鑿除的泛漿高度,保證暴露的樁頂混凝土達到強度設計值。

      (8)水下混凝土必須連續澆筑,每根樁的澆注時間按初盤混凝土的初凝時間控制,對澆筑過程中的一切故障如實記錄備案。

      (9)當混凝土升到鋼筋籠下端時,為防止鋼筋籠被混凝土頂托.上升,應采取以下措施:①在孔口固定鋼筋籠的上端;②灌注混凝土的時間盡量加快,以防止混凝土進入鋼筋籠時其流動性過小;③當孔內混凝土接近鋼筋籠時,應保持埋管深度,并放慢灌注進度;④當孔內混凝土面進入鋼筋籠1m~2m后,應適當提升導管,以免導管埋入混凝土深度過大;⑤在灌注將近結束時,由于導管內混凝土椎高度減小,壓力降低,導致管外的泥漿及所含渣土的稠度和比重增大,若出現混凝土上升困難,可在孔內加水稀釋泥漿,也可掏出部分沉淀物,使灌注工作順利進行。


      5結語

      操作人員的細心程度和技術熟練程度決定著沖擊鉆孔工法的施工質量。因此,在現場施工過程中,應當選擇責任心強的操作人員,同時現場管理人員必須嚴格按照規范要求及時進行檢查測量。本柱基工程通過合理的過程控制措施,認真細致的操作,施工質量完全達到了設計和相關規范要求,拔樁施工結果令人滿意。

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