[摘要]隨著城市建設(shè)的發(fā)展,基坑施工的開(kāi)挖深度越來(lái)越深,從最初的5-7m發(fā)展到目前最深已達(dá)20m。灌注樁加土層錨桿是深基坑支護(hù)的一種最有效的辦法。灌注樁和土層錨桿施工質(zhì)量的好壞直接影響到后續(xù)施工以及建筑物的安全。文章論述灌注樁和土層錨桿深基坑支護(hù)方法,著重介紹灌注樁和土層錨桿深基坑施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。
一、灌注樁施工質(zhì)量控制
(一)灌注樁施工前的準(zhǔn)備
為了保證灌注樁施工的順利進(jìn)行,必須進(jìn)行施工前的準(zhǔn)備工作。一般準(zhǔn)備工作從以下幾個(gè)方面著手:(1)根據(jù)地層特點(diǎn)和施工工藝的要求,土質(zhì)、樁徑、樁深以及施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地大小、場(chǎng)內(nèi)搬遷、工期要求、供水、供電等條件的要求選擇合適的施工設(shè)備。(2)對(duì)施工程序進(jìn)行合理安排,做好施工技術(shù)方案設(shè)計(jì)和施工組織方案設(shè)計(jì)。具體對(duì)灌注樁施工來(lái)說(shuō),要安排好各樁的施工成樁次序,熟悉成孔、成樁各工序的操作工藝。(3)做好施工前場(chǎng)地平整,探明和清除樁位處的地下障礙物,按平面布置圖的要求做好施工現(xiàn)場(chǎng)的施工道路、供水供電、泥漿池和排漿槽等泥漿循環(huán)系統(tǒng)、施工設(shè)施布置、材料堆放等有關(guān)布設(shè)。(4)施工前對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查。(5)施工前進(jìn)行試成樁,核對(duì)地質(zhì)資料是否正確,檢驗(yàn)所選用的設(shè)備、機(jī)械,施工工藝及技術(shù)要求是否合適。在試成孔過(guò)程中,根據(jù)持力層具體情況,決定選用鉆頭的型式,并且選擇合適的清孔方式。成孔結(jié)束后,必須檢驗(yàn)孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定和沉渣泥漿密度等一系列指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如滿(mǎn)足,試成孔的施工工藝參數(shù)即為施工時(shí)選擇工藝參數(shù)的依據(jù);否則,要對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
(二)成孔方法及施工質(zhì)量控制
1.成孔方法
根據(jù)地層結(jié)構(gòu)的不同,灌注樁成孔的方法也不同。目前,灌注樁成孔主要有干作業(yè)法成孔、泥漿護(hù)壁法成孔、套護(hù)壁管法成孔及沉管灌注樁法成孔。干作業(yè)成孔灌注樁適用于地下水位以上的黏性土、粉土,填土,中等密實(shí)以上的砂土、風(fēng)化巖層。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁適用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎(礫)石土及風(fēng)化巖層,以及地質(zhì)情況復(fù)雜,夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層。套管沉管灌注樁適用于黏性土、粉土、淤泥質(zhì)土、砂土及填土;在厚度較大、靈敏度較高的淤泥和流塑狀態(tài)的黏性土等軟弱土層中采用時(shí),應(yīng)制定質(zhì)量保證措施,并經(jīng)工藝試驗(yàn)成功后方可實(shí)施。沉管夯擴(kuò)樁適用于樁端持力層為中、低壓縮性黏性土、粉土、砂土、碎石類(lèi)土,且其埋深不超過(guò)20m的情況。本文主要針對(duì)鉆孔灌注樁的施工、鋼筋籠制作及吊放、成樁質(zhì)量控制三方面進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。
2.施工質(zhì)量控制
(1)測(cè)定樁位。將樁位精確定位到實(shí)地,當(dāng)設(shè)計(jì)樁徑D≤1000mm時(shí),樁徑允許偏差應(yīng)控制在±50mm之內(nèi),垂直度允許偏差應(yīng)小于1mm,1-3根單排樁基垂直于中心線(xiàn)方向和群樁基礎(chǔ)的邊樁樁允許偏差應(yīng)小于D/6,且不大于100mm;當(dāng)設(shè)計(jì)樁徑D>1000mm時(shí),樁徑允許偏差不超過(guò)±50mm的范圍,垂直度允許偏差也應(yīng)小于1mm,1-3根單排樁基垂直于中心線(xiàn)方向和群樁基礎(chǔ)的邊樁樁允許偏差應(yīng)小于100+0.01H,H為施工現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高與樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高的距離。
(2)護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒的上口邊緣須開(kāi)設(shè)溢漿口;護(hù)筒坑一般采用機(jī)械開(kāi)挖與人工清理,挖孔直徑比護(hù)筒直徑大0.4m左右。護(hù)筒埋設(shè)時(shí),通過(guò)龍門(mén)樁定位,護(hù)筒中心與樁位中心重合,其偏差不得超過(guò)20mm,并應(yīng)嚴(yán)格控制護(hù)筒的垂直度。護(hù)筒調(diào)整到位并固定后,周邊用黏土均勻回填并分層夯實(shí),以保證在鉆孔過(guò)程中護(hù)筒穩(wěn)定不下落以及周邊不跑漿。
(3)鉆機(jī)就位。鉆機(jī)安放前,先將樁孔周邊墊平,確保鉆機(jī)安放到位后機(jī)身能保持平穩(wěn),并確保機(jī)架的底盤(pán)、鉆頭中心及樁位中心在同一鉛垂線(xiàn)上,其對(duì)中誤差不得大于20mm;鉆機(jī)就位后,測(cè)量鉆機(jī)平臺(tái)標(biāo)高來(lái)控制鉆孔深度,避免超鉆或少鉆。正式鉆孔前,鉆機(jī)要先進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),檢查鉆頭的同心度和鉆機(jī)的穩(wěn)定性,確保后續(xù)成孔施工能連續(xù)進(jìn)行。
(4)成孔。開(kāi)始鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)先在護(hù)筒中放人一定數(shù)量的泥漿,稍提鉆桿開(kāi)始空轉(zhuǎn),并注入清水,使之?dāng)嚢璩蓾{,開(kāi)動(dòng)泥漿泵進(jìn)行泥漿循環(huán),待泥漿均勻后開(kāi)始鉆進(jìn)。開(kāi)始時(shí)應(yīng)慢慢鉆進(jìn),使護(hù)筒底部形成堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁,待鉆至護(hù)筒下1m以后,再根據(jù)土質(zhì)情況正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意控制泥漿比重,在黏土、亞黏土層中成孔,泥漿比重一般控制在1.1-1.2,鉆進(jìn)時(shí)需不斷地向孔內(nèi)注入清水;在砂層中成孔,泥漿比重一般控制在1.2-1.4,鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)保持孔內(nèi)液面不低于護(hù)筒的溢流口,使泥漿有足夠的壓力護(hù)壁。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)合理調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù),操作人員不得隨意提動(dòng)孔內(nèi)鉆具,操作時(shí)應(yīng)精力集中,掌握好升降機(jī)鋼絲繩的松緊度,盡量減少鉆桿、水龍頭的晃動(dòng)。在黏土層中鉆進(jìn)時(shí),宜選用尖底鉆頭,采用中等鉆速、大泵量稀泥漿的操作方法。在砂土或軟土等易坍孔土層鉆進(jìn)時(shí)宜采用平低鉆頭,減慢進(jìn)尺、輕壓、低檔慢速、大泵量稠泥漿的操作方法。在砂礫層等堅(jiān)硬土層鉆進(jìn)時(shí)、宜采用低檔慢速、控制進(jìn)尺、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量、兩級(jí)鉆進(jìn)的操作方法。如果在鉆進(jìn)過(guò)程中有大量活動(dòng)塊石卡鉆,可用沖抓或毛刺鉆頭將塊石清理上來(lái)。加接鉆桿時(shí),應(yīng)先將鉆頭稍提離孔底,待干凈泥漿循環(huán)3-5min后,再擰卸加接鉆桿,以免泥碴沉積過(guò)厚,使鉆桿放不下。接桿后,重下鉆具時(shí),鉆頭應(yīng)距孔底碴面50-80mm,開(kāi)動(dòng)泥漿泵,使泥漿循環(huán)2-3min。然后開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)。慢慢將鉆頭放到孔底,輕壓慢轉(zhuǎn)幾分鐘后再正常鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中,應(yīng)防止扳手、墊叉等金屬工具落入孔內(nèi),損壞鉆頭。若護(hù)筒底部土質(zhì)松軟、漏漿時(shí),可提起鉆頭,向孔內(nèi)倒入黏土塊,再放下鉆頭倒轉(zhuǎn),使膠泥擠入孔壁、堵住漏漿的孔隙,若鉆孔偏斜,可在偏斜處吊住鉆頭,上下反復(fù)掃孔,使孔校直,或者在偏斜處回填砂黏土待密實(shí)后再鉆。若出現(xiàn)孔徑縮小,可采用上下反復(fù)掃孔的辦法擴(kuò)大孔徑。泥漿上返流速宜大于0.35m/s。在松散土層中的鉆壓應(yīng)以保證鉆碴清除及時(shí)和不坍孔為前提,靈活加以掌握,在巖石中鉆進(jìn)時(shí)可適當(dāng)提高鉆壓。成孔后應(yīng)進(jìn)行清孔,清孔后泥漿比重不宜大于1.2。清孔完畢應(yīng)立即灌注混凝土。若兩者的間隔時(shí)間較長(zhǎng),則應(yīng)保證孔內(nèi)泥漿液面無(wú)明顯下降,以防坍孔,并且在灌注混凝土前應(yīng)進(jìn)行二次清孔。
(三)鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放
鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料,檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上。這是由于鋼筋吊籠放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的,因此,吊環(huán)長(zhǎng)度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變的。所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度,以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在鋼筋籠吊放過(guò)程中,應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量,對(duì)質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。同時(shí),要注意鋼筋籠能否順利下放,沉放時(shí)不能碰撞孔壁;當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí),不能加壓強(qiáng)行下放,因?yàn)檫@將會(huì)造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象,應(yīng)停止吊放并尋找原因。如因鋼筋籠沒(méi)有垂直吊放而造成的,應(yīng)提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏,并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)要加快焊接時(shí)間,盡可能縮短沉放時(shí)間。
(四)成樁質(zhì)量的控制
為確保成樁質(zhì)量,必須對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行嚴(yán)格檢查,如發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。鉆孔灌注水下混凝土?xí)r,施工采用導(dǎo)管灌注,為防止混凝土離析現(xiàn)象發(fā)生,必須控制良好的混凝土配合比,現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化對(duì)配合比進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象,在混凝土灌注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制,混凝土坍落一般控制在18-20cm的范圍。準(zhǔn)確記錄混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋入深度,導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。當(dāng)灌注至距樁頂8-10m時(shí),應(yīng)及時(shí)將坍落度調(diào)小至12-16cm,以提高樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。在施工過(guò)程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動(dòng)導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中,保證有程序地拔管和連續(xù)灌注,升降的幅度不能過(guò)大,如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁,導(dǎo)致孔壁下墜或坍落,樁身夾泥,這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過(guò)程中每灌注2m3左右的混凝土,要測(cè)定一次混凝土面上升的高度,并根據(jù)實(shí)際灌入混凝土量與設(shè)計(jì)樁徑和樁長(zhǎng)理論計(jì)算得出混凝土量的比值,計(jì)算每段樁體的充盈系數(shù)?!督ㄖ┕げ僮饕?guī)程》規(guī)定樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1。
二、土層錨桿施工質(zhì)量控制
(一)常用設(shè)備及適用范圍
錨桿鉆孔機(jī)械有多種不同類(lèi)型,每種類(lèi)型有不同施工工藝特點(diǎn)與適用條件。按工作原理可分為回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)、螺旋鉆機(jī)、旋轉(zhuǎn)沖擊鉆及潛孔沖擊鉆等,主要根據(jù)土層的條件、鉆孔深度和地下水情況進(jìn)行選擇?;剞D(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)適用于黏性土及砂性土地基。螺旋鉆適宜在無(wú)地下水條件下黏土、粉質(zhì)黏土及較密實(shí)的砂層中成孔,根據(jù)不同的土質(zhì)需選用不同的回轉(zhuǎn)速度和扭矩。旋轉(zhuǎn)沖擊鉆適用于砂礫石、卵石層及涌水地基,根據(jù)地層情況可分別使用旋轉(zhuǎn)、沖擊,能迅速裝卸,鉆孔速度快。潛孔沖擊鉆適合硬度為f=6-20的巖石,適用范圍廣、使用壽命長(zhǎng)、成本低。
(二)成孔
鉆孔前應(yīng)校正孔位的垂直、水平位置和角度偏差,并保證在垂直于坑壁的平面內(nèi)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)注意鉆進(jìn)速度、壓力及鉆桿的平直。鉆進(jìn)速度一般以0.3-0.4m/min為宜。對(duì)于自由段,鉆進(jìn)速度可稍快;對(duì)錨固段,尤其是擴(kuò)孔時(shí),鉆進(jìn)速度宜適當(dāng)降低。如遇流砂層,應(yīng)適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度提高孔內(nèi)水頭壓力,成孔后要盡快灌漿。
(三)拉桿的安裝
錨桿鋼筋須干凈,無(wú)油污無(wú)鐵銹及其他影響鋼筋握裹力的雜物。插放桿時(shí)應(yīng)仔細(xì),不得碰壞孔壁。若桿體是由兩根或兩根以上鋼筋焊接而成,各接頭的處理應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。拉桿鋼筋與灌漿管應(yīng)同時(shí)插入到鉆孔底部。退出鉆桿后,立即將拉桿插入孔內(nèi),以免塌孔。插入時(shí)要將拉桿有支架的一面向下,若鉆孔使用套管,則在插入拉桿灌漿后,再將套管拔出。對(duì)長(zhǎng)錨桿或錨索負(fù)載量較大時(shí),要用起重設(shè)備,起吊的高度與錨桿鉆孔的傾斜角度有關(guān),目的是能順著鉆孔的斜度將拉桿送入孔內(nèi),避免由于人工搬運(yùn)、插入等引起錨索的彎曲。
(四)灌漿及其工藝
灌漿方法有一次灌漿和重復(fù)灌漿兩種方法。為了增大錨固于土中錨桿承載力,可分兩個(gè)階段向根部灌注砂漿。二次灌漿的方法是在灌漿的錨固體內(nèi)留有一根灌漿管,在初凝24h后,再一次灌漿,使原生的錨固體在壓力灌漿下產(chǎn)生裂縫并用漿液充填,這樣在土中形成徑向應(yīng)力。由于裂縫內(nèi)充填了砂漿,使錨固體獲得粗糙表面,在很大程度上提高了錨桿根部與土之間的黏結(jié)力。如采用粗變形鋼筋作為拉桿,一般灌漿時(shí)采用一根<30mm的鋼管(或膠皮管)作導(dǎo)管,一端與壓漿泵連接,另一端用細(xì)鋼絲捆扎在錨桿鋼筋頭上并同時(shí)送入鉆孔內(nèi),距孔底應(yīng)預(yù)留50-100mm的空隙,自孔底向外灌注。隨著砂漿的灌入,應(yīng)逐步將灌漿管向外拔出至孔口,但灌漿管口必須低于漿液面。這樣的灌漿法可使孔內(nèi)的水和空氣擠出孔外,以保證灌漿質(zhì)量。
(五)張拉鎖定
灌漿后的錨桿養(yǎng)護(hù)7-8d后,砂漿的強(qiáng)度能夠達(dá)到70%-80%的最終強(qiáng)度,用液壓千斤頂張拉固定。對(duì)于作為開(kāi)挖支護(hù)的錨桿,一般施加設(shè)計(jì)承載力的50%-100%的初期張拉力。初期張拉力并非越大越好,因?yàn)楫?dāng)實(shí)際荷載較小時(shí),張拉力作為反向荷載可能過(guò)大而對(duì)結(jié)構(gòu)不利。
三、結(jié)語(yǔ)
灌注樁與土層錨桿施工應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、基礎(chǔ)類(lèi)型、基坑開(kāi)挖深度、降排水條件、周邊環(huán)境對(duì)基坑側(cè)壁位移的要求、基坑周邊荷載、施工季節(jié)、支護(hù)結(jié)構(gòu)使用期限等因素,做到因地制宜、因時(shí)制宜、合理設(shè)計(jì)、精心施工、嚴(yán)格監(jiān)控。
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