摘要:現(xiàn)簡要分析利用地質(zhì)鉆機泥漿護壁成孔工藝完成深厚砂層中抗浮錨桿的施工工藝。
1工程概況
住宅S1-S12、休閑中心、地下車位工程位于佛山市禪城區(qū)絲綢路北側,由佛山市新德房地產(chǎn)開發(fā)有限公司投資興建。該工程地下二層,局部一層。地上由1棟2層高的休閑中心、2棟7層高住宅(S11-S12)及10棟16層高住宅(S1-S10)組成??偨ㄖ娣e73411m2,其中地上49352m2,地下24058m2。負二層地下室面積7600m2,底板面標高為-8.6m,底板厚500mm。
本工程基礎為鋼筋混凝土預應力管樁基礎,設計圖紙要求負二層塔樓外地下室車庫部位承臺設抗浮錨桿,每個承臺內(nèi)錨桿數(shù)量2~4根,錨桿總數(shù)量240條,錨桿成孔直徑為Ф200mm,錨筋4Ф32(HRB335),進入承臺或地下室底板錨固長度為1400mm,注漿材料采用普通硅酸鹽水泥(標號42.5R)拌制的純水泥漿,水灰比0.4。錨桿深度約為20~25m。錨桿抗撥力特征值為430kN(安全系數(shù)取2,即2×430=極限抗拔力),錨桿入巖深度按以下原則確定:35*L1+65*L2≥430,L1為錨孔進入強風化層深度,L2為錨桿進入中微風化巖的深度。
2場地地質(zhì)、水文條件
地貌上屬珠江三角洲沖積平原帶,現(xiàn)地面珠江高程+2.50m~+2.6m,場地地勢比較平坦。根據(jù)地質(zhì)勘察報告,本場區(qū)由上至下為人工填土層,粉砂、淤泥質(zhì)粉砂層,中砂層,強風化巖、中風化巖、微風化巖組成。地下水埋深在+0.95~+2.00m。場地地下水主要為第四系潛水,主要富存在粉砂層。場區(qū)內(nèi)地下水含水量豐富,涌水量大。地下水補給來源于大氣降雨和地下水循環(huán)。
場地內(nèi)砂層深厚,為松散狀粉砂、淤泥質(zhì)粉砂,中砂層深度由錨桿成孔面下約20m,且基坑支護深層攪拌樁未穿過含水砂層,地下水補給非常豐富。錨桿在較厚砂層施工,容易塌孔。
3主要施工機具
XY-1工程鉆機5臺,YzB8-注漿泵1臺,HJ200灰漿攪拌機1臺,電焊15KW1套,Ф200mm三翼無芯組合鉆具及Ф200mm巖芯管。
4成孔工藝
4.1施工工藝流程:錨孔定位編號→鉆機就位→鉆孔→下錨桿→清孔→注漿→二次注漿。
4.2成孔施工:
?、倌酀{配制及處理:泥漿采用泥粉、水配制。試鉆時泥漿比重按水:泥粉=100:20的比例配制,泥漿相對密度為1.05~1.2,粘度T=17~22S。試鉆過程粉砂層出現(xiàn)了不同程度的塌孔,無法正常鉆進。根據(jù)實際情況對砂層成孔的泥漿密度作了調(diào)整,泥漿比重調(diào)整為1.3~1.5,粘度T=22~28S。泥漿比重調(diào)整后,砂層成孔基本能達到要求。鉆孔時采取在現(xiàn)場就地挖泥漿池的施工方法。為了方便錨桿成孔,在基坑內(nèi)設置臨時儲漿池。在清孔過程中,將錨孔內(nèi)排出的泥漿臨時存放到泥漿池內(nèi)。當泥漿池內(nèi)沉渣淤積到一定程度后,利用泵排至臨時儲漿池內(nèi)。所有廢漿定期集中處理。
?、阢@孔:鉆機就位后,根據(jù)施工圖紙對錨桿孔位進行校核,保證錨桿軸心平面位置誤差不得大于85mm,經(jīng)復核無誤后進行鉆孔。鉆孔機械選用5臺XY-1鉆機。根據(jù)設計圖紙、場地工程地質(zhì)報告提供的地質(zhì)情況,場區(qū)地層內(nèi)存在較厚的砂層??垢″^桿鉆孔方法采用回轉鉆進,循環(huán)液護壁的濕作法工藝成孔,如孔內(nèi)正常狀態(tài)下鉆進采用低壓力、中轉速、慢鉆進、大泵量循環(huán)的原則鉆孔,確保鉆孔順直,砂土從充盈循環(huán)液中隨循環(huán)液排出。對于不同的地層,采用不同鉆進參數(shù)。鉆進粉砂、淤泥質(zhì)粉砂層時,采用“慢轉速小壓力、小泵量”工藝;鉆進中砂層時,采用“慢轉速小壓力、大泵量”工藝;施工時作好成孔原始記錄。根據(jù)鉆進速度、孔口返出的巖粉和鉆屑成分、鉆進反需壓力變化及鉆桿鉆進時發(fā)出的響聲等判斷地層的變化情況。
?、鄢煽滓螅嚎垢″^桿鉆孔直徑為200mm,根據(jù)抗浮錨桿的設計長度要求,判斷控制所進入的目的巖層及深度,以保障抗拔錨桿的有效抗撥力,實際鉆孔深度比該抗拔錨桿所需長度深0.2m左右即可。由于該場地各地層埋藏深度變化大,鉆孔前需掌握地質(zhì)資料揭示的地層狀況,依據(jù)鉆進狀態(tài)、地質(zhì)資料揭示深度或抽芯結果來判斷實際到達的地層及進入的有效深度。嚴格按設計要求控制進入目的巖層的有效深度。鉆至目的深度后,在鉆具回轉狀態(tài)下繼續(xù)沖洗孔,然后提出鉆具,進入錨桿桿體安裝入孔施工環(huán)節(jié)。鉆孔施工過程及時認真填寫鉆孔原始記錄表,盡量詳細記錄施工時間、鉆進狀況、地層變化及其它特殊情況。
?、芊浪状胧貉h(huán)液宜采用泥粉拌制高濃度泥漿,泥漿比重1.3~1.5。成孔過程循環(huán)用高濃度泥漿護壁,以確保在砂層中成孔效果。如遇地下水豐富且流動性大的砂層則在泥漿中滲入適量水泥,以提高濃度確保孔內(nèi)護壁效果。
⑤巖樣驗收及驗孔:施工進入強風化、中風化巖層后應及時通知相關單位人員進行巖樣判別,終孔驗收,經(jīng)終孔驗收后方可進行下一工序施工。
5錨桿體(鋼筋籠)制安
桿體的制作與安裝是抗拔錨桿施工的第二道重要工序,桿體制作的質(zhì)量直接影響桿的質(zhì)量及可靠性。
5.1桿體制作:桿體材料為4Ф32鋼筋,錨桿體鋼筋接長采用直螺紋套筒焊接。相鄰鋼筋接頭按50%相互錯開,錯開長度滿足規(guī)范要求??垢″^桿保護層厚度50mm,桿體4Ф32鋼筋骨架采用與Ф48短鋼管焊接固定成型,短鋼管長度約50mm,鋼管沿桿體長度按間距2000mm設置,錨桿體外側沿桿體按間距2000mm焊接對中支架。對中支架為4Ф8鋼筋,長度180mm,以確定桿體在孔內(nèi)的位置。。
注漿管:注漿管采用直徑20mmPVC管材,設二條,一條供一次注漿用,隨注漿撥出;一條供二次注漿用,在一次注漿凝固收縮后進行二次注漿,注漿管不撥出。一次注漿管從桿體中間固定桿體的鋼管內(nèi)沿桿體通長設置,二次注漿管由桿體底部上3米處開始設置。
5.2錨桿體安裝:經(jīng)終孔驗收后,立即進行錨桿體安裝。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,地下室內(nèi)塔吊能覆蓋的錨桿施工范圍,錨桿體制作采取先制作24m長桿體,之后按抗浮錨桿需要長度截取或接駁,成孔后采用塔吊配合下料安裝;局部塔吊不能覆蓋的錨桿施工范圍,錨桿體制作采取先制作6m長桿體,之后按實際需要長度接駁,桿體下料采用成孔機械配合下料安裝。
安裝入孔內(nèi)前應檢查錨桿組裝質(zhì)量、規(guī)格、長度,做好記錄,并辦理隱蔽驗收,驗收合格后方可安裝。
搬動、裝入孔內(nèi)時應防止扭壓、彎曲錨桿體。桿體裝入孔內(nèi)的角度、方向應豎直向下,避免扭轉、抖動。入孔后按設計要求調(diào)整桿體上端面的水平高度,達到要求后在孔口將抗拔錨桿體固定牢。安裝好后進入注漿環(huán)節(jié)。
如不能順利有效裝入孔內(nèi),需查找原因,并作相應處理。抽撥出的抗浮錨桿體需清洗干凈,重新組裝。
6清孔
鉆孔達到巖層深度,錨桿體安裝后即進行清孔。清孔用注漿泵和自來水進行,注漿管與預埋好的PVC管連接,對錨桿孔位進行清孔,直到流出清水為止,每個孔清孔時間約1小時30分。
7注漿
當錨桿體安裝入孔內(nèi)并清孔后,即可進行注漿。漿液材料:42.5R普通硅酸鹽水泥配制的水泥漿。調(diào)配比例:注漿水灰比為0.4,水泥漿液應攪拌均勻,隨伴隨用,漿液應在初凝前用完,并嚴防石塊,雜物混入漿液。要求:注漿壓力1.0MPa,嚴格按配比要求,注漿充填飽滿,量合適。
注漿為常壓注漿,采用排水法自孔底向外排水注入,漿液通過裝入孔內(nèi)的注漿管輸送至孔底。因水泥砂漿液的比重大于水,在重力及注漿泵推力的作用下,孔內(nèi)的水被逐漸排出,空間被水泥漿充填,至水泥漿完全溢出孔口。
水泥漿溢出孔口后,在繼續(xù)送漿的狀態(tài)下向外逐漸將注漿管撥出,一邊拔一邊注漿,緩慢進行。拔出過程應保持孔內(nèi)漿液飽滿,注漿管拔至孔口時,封堵孔口加壓注漿,壓力保持在1.0MPa左右。使水泥漿可充分滲入錨桿周邊砂層內(nèi),確保注漿施工質(zhì)量,孔口再次返漿后即可停止注漿。第一次注漿時間約需1小時30分。
第一次注漿完成待水泥初凝后(約4小時),對錨桿進行第二次注漿,注漿壓力2.5~3.0MPa。注漿時間約35分鐘。
8工程效果
項目施工錨桿總數(shù)量為240條,錨桿驗收試驗的數(shù)目為總錨桿數(shù)量的5%,即12根,最大試驗荷載為430*2=860kN。本工程錨桿按施工段分兩段施工,分兩段驗收,每個施工段120根。完工后對240條錨桿進行隨機抽檢,抽檢數(shù)量12根,錨桿的抗拔力均達到860千牛/根以上,超過了設計要求,表明錨桿抗拔力滿足設計要求,施工質(zhì)量優(yōu)良。
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