岩层超深回填桩基施工技术

'岩层超深回填桩基施工技术　　【摘要】结合贵阳中天·未来方舟H2组团桩基的施工，较详细论述了超深回填、超硬岩层、溶岩强发育地质情况下的嵌岩桩基施工技术，此施工技术采用人工挖孔桩和旋挖成孔灌注桩相结合施工，对后续同类地质情况下的桩基施工有一定的借鉴作用。【关键词】超深回填；岩溶强发育；白云岩层；嵌岩桩基；人工挖孔灌注桩；旋挖成孔灌注桩中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：引言桩基是一种历史悠久的基础形式，如我国隋朝的郑州超化寺塔和五代的枋州湾大海堤工程，都采用了桩基技术。随着城市建设的发展和需要，对高层建筑、重型厂房和特殊构造物桩基技术的应用、研究越加普及、深入。1工程概况9 未来方舟工程项目总占地9.53平方公里，建设用地5600亩，建筑面积约850万平方米，规划居住居住人口约17万人。建成后将成为贵阳未来30年城市中心，中国大西南首屈一指的世界中央公园区，也是集世界级旅游引擎、综合型宜居新城和标志性生态廊道于一体的贵阳城市副中心，将是贵阳实现城市功能空间再造和城市形象升级的重大标志性引擎项目。H2组团位于未来方舟总项目的西南角，由东山路、东二环、规划二号路和规划十五号路合围而成。整个组团总建筑面积44.4万平米，由地下2~5层，地上12栋32层高层建筑组成，建筑高度为98.7米。基础形式除3#楼为独立基础外，其余均为桩基础，桩径从1.2米~2米之间，桩长从4.5米~52米之间，地下室裙楼为框架结构，塔楼均为剪力墙结构。2地质条件⑴场地特殊的地质构造根据钻探揭露场地上覆土层主要为素填土，下伏基岩主要为志留系高寨田群（Sgz）泥灰岩、泥质灰岩及二叠系栖霞茅口组（Pq+m）白云质灰岩，其地质构造特点为：①、素填土（Qml）：杂色，由褐黄色粘土夹块石、碎石、沙粒等组成，均为新近回填，经过碾压，结构松散～稍密，其中块石含量在45%左右，碎石含量在30%左右，余被砂土充填，其厚度约为0.5-42.0m不等，平均厚度约18.0m。②、基岩9 中风化白云质灰岩：灰-灰白色，细晶结构，中厚层构造，节理裂隙发育，见方解石脉充填，岩芯呈块状、短柱状，少量柱状。岩石单轴抗压指标在31.8～65.2Mpa之间，局部极限抗压值达90Mpa，平均值为48.2Mpa，岩石为较硬岩，局部为坚硬岩。⑵不良地质现象及岩溶发育情况根据钻探结果，场区主要不良地质现象为岩溶。该场地岩溶发育，主要分布在1#、2#塔楼区，岩溶各向异性明显，竖向、侧向溶蚀交替出现，沿走向、倾向追踪呈条带状分布特点较明显，以垂直溶蚀为主。3地质情况的分析与桩基施工的选择根据前面叙述本工程地质情况的特点为：⑴回填土深，透水性较高；⑵基岩种类多，强风化泥灰岩，中风化泥灰岩偶夹泥质灰岩、泥质砂岩，中风化泥质灰岩夹薄层泥质灰岩互层，中风化白云质灰岩；⑶场区内溶洞裂隙较多。由于本工程总工期紧，单桩承载力大，根据场区内地质情况本工程桩基的施工特点为：⑴桩基工期短，要求不超过60天；⑵桩长偏大，嵌岩深度较大，造成单桩施工时间长；⑶旋挖灌注桩易塌孔，成孔难度大；⑷旋挖灌注桩清底难度大。9 为此根据地质情况特点和桩基施工特点，选择人工挖孔结合旋挖成孔进行施工，由于人工挖孔灌注桩和旋挖成孔灌注桩施工工艺均较成熟，故下面着重介绍人工挖孔+旋挖成孔灌注桩。4人工挖孔+旋挖成孔灌注桩4.1此桩基的施工工序为：场地整平→放线、定桩位及高程→人工挖孔至基岩面层→人工挖孔机械移除，场地平整至井圈标高→测量复核→旋挖钻机成孔至设计要求→安放钢筋笼→下导管→混凝土灌注4.2主要施工方法4.2.1放线、定桩位及高程根据控制坐标以桩基平面布置图为准，测定桩位轴线方格控制网和高程基准点。确定好桩位中心，以中心为圆心，以桩身半径加护壁厚度+50mm为半径画出上部的圆周。撒石灰线作为桩孔开挖尺寸线。4.2.2人工挖孔至基岩面层根据人工挖孔桩设计要求，采用人工成孔至基岩面层，根据施工要求需注意以下两点：1、第一节护壁高出地坪200mm兼作井圈，壁厚比下面护壁厚度增加150mm，便于挡土、挡水。（详见下图）2、桩孔口安装防护栏杆及盖板，当桩孔内有人挖土时，应掩好盖板，防止杂物掉下砸伤人。无关人员不得靠近桩孔口边。吊运土时，再打开安全盖板。详见下图：4.2.3测量复核，制作导向圈9 在施工最后一节护壁时必须采用铅垂仪进行桩位及整个成孔垂直度复核，桩位偏差不得超过50mm，成孔垂直度偏差不得超过5‰且不得超过50mm，否则必须对混凝土护壁进行修整，使其在允许偏差范围内。最后一节护壁加厚50mm，使其作为旋挖桩施工的导圈，确保最终的桩位及桩基垂直度满足范围要求。详见下图：4.2.4旋挖钻机成孔至设计要求本工程中场区内存在溶洞，桩基设计要求所有桩端承载必须全部穿过溶洞才计算桩基入岩深度，如此部分桩基嵌岩深度达12米左右，故本工程中桩基嵌岩部分施工为整个桩基施工关键工序，下面以1A-16#为例说明嵌岩部分的施工。⑴1A-16#桩上部回填土28.8米，下部6.3米的中风化白云岩，下部为1.8米深的溶洞，下部为中风化白云岩。1A-16#桩设计桩径为2米，嵌岩深度为6.5米，根据上述资料，1A-16#桩钻取白云岩的深度为14.6米。⑵此桩人工挖孔至28米时施工旋挖机的混凝土导向圈。⑶此桩基嵌岩部分的施工主要采用徐工XR280D旋挖钻机，使用的钻具包括嵌岩捞砂砂斗、岩石筒钻、合金截齿。相关特点详见下表：⑷钻机的进尺9 由于岩层的抗压强度高，故钻机的进尺采用以50cm为单位进行，先用1.2m小直径不取芯嵌岩筒钻（斗齿采用子弹头，头部镶有钨钴硬质合金）钻进，对孔内岩芯1.2米圆周进行松动，再用1.4m不取心嵌岩筒钻对孔内岩芯1.4米圆周进行松动，再次用1.6m不取心嵌岩筒钻对孔内岩芯1.6米圆周进行松动，最后用2.0m嵌岩旋挖钻头（斗齿采用子弹头，头部镶有钨钴硬质合金）钻进取渣，完成50cm的钻取，以此循环最终钻至设计标高位置。工艺流程详见下图：4.2.5钢筋笼的制作和安装（1）钢筋笼制作应按照设计施工图要求进行施工。（2）钢筋笼的安装必须保证砼浇筑时不产生下沉现象，且不得碰撞孔壁，避免产生孔底沉渣超标，其方法如下：A、在需要接长的钢筋笼顶面焊接一道加强箍，并对称焊接4个Φ16吊环，吊环与钢筋笼主筋焊牢；B、在孔口预先铺好枕木，并摆好12#工字钢，下截钢筋笼吊装就位后，采用4条Φ20钢筋（每个约50cm）挂钩，将钢筋笼与工字钢固定挂好，钢筋笼露出现有台地面500mm左右，另一截钢筋采用塔吊或吊车将钢筋笼吊将就位，并进行单面搭接焊，焊接完毕后，取消挂钩向下吊装钢筋。保证钢筋笼的垂直度和居中安放保证钢筋笼的保护层厚度。钢笼下放应平行平稳缓缓放入孔底避免挂落孔壁岩土。9 　　4.2.6混凝土浇筑混凝土强度等级为C30，采用水下混凝土进行浇筑，水下混凝土浇筑是一道关键性的工序，施工时必须严格按水下砼施工工艺进行施工。5桩基施工效果比较⑴工期比较通过采用人工挖孔桩与旋挖桩相结合的方法有效的解决H2组团1#楼A单元的工期问题，详见下表：桩基情况采用旋挖桩施工采用人工挖孔桩施工人工挖孔与旋挖成孔相结合总桩数为31根，回填土均为25米以上，嵌岩深度4~6.5米之间，所有持力层均含溶洞，持力层均为白云岩钻取白云岩按每天2.5米计算，加上塌孔处理时间（根据施工实际情况取修正系数1.2），那么总工期约需要：（5÷2.5+0.5）×31×1.2=93天回填土内每天进尺一米，白云岩每天进尺0.3米，处理溶洞约需4~5天，根据A单元地勘资料最深桩长为44.6米（岩层12米），那么总工期约需要：40+33+4=77天实际施工58天全部完成混凝土浇筑⑵施工质量比较9 通过低应变法和芯样抗压强度试验对桩的质量进行检测，桩底沉渣厚度控制在了设计要求范围内；基桩密实性、连续性、完整性（有无断桩）、桩长、承载力均满足设计要求。低应变检测及抽芯后的混凝土芯样如下图所示：桩完整性（桩底沉渣厚度）与干作业旋挖桩对比干作业旋挖桩：随机抽查4个桩孔检测安放钢筋笼后的沉渣厚度，其中2个孔的沉渣厚度超出设计值，统计如下：人工挖孔结合旋挖成孔桩：随机抽查4个桩孔检测安放钢筋笼后的沉渣厚度，都在规范规定的范围内，统计如下：施工完成后，项目部对桩基进行检查，对检查的结果进行汇总，如下表：由上表检查结果可知，采用人工挖孔加旋挖成孔方法施工灌注桩，各个质量关键节点都得到有效的控制，提高了灌注桩的合格率，使完成的桩体满足设计承载力的要求。6结束语9 通过对本工程桩基施工的实践，有效的解决超深回填、超硬岩层情况下的桩基施工方法。通过本文的总结及与人工挖孔桩和旋挖桩干作业的比较，人工挖孔加旋挖成孔灌注桩具有如下显著特点：1、有利于缩短工期：因为前期人工成孔对场地要求不高，可全面施工，并且混凝土护壁可有效防止回填土塌孔而影响成孔进度；后期旋挖机施工可有效解决人工凿石而影响工程进度的问题；2、桩基成孔率高，基本可达到100%：人工成孔回填土部分，地质情况明确，不会产生无法成孔的情况，岩层部分由旋挖机施工且上部回填土部存在砼护壁，故旋挖机施工也不易产生塌孔而无法成孔情况；3、减少安全隐患：由于采用机械旋挖入岩，便于处理溶洞等不良地基，减少因处理溶洞而带来的安全隐患；4、提高了灌注桩的成形质量：采取砼护壁施工旋挖桩，有效的解决了因塌孔而影响桩身混凝土的完整性，有效的解决了安装钢筋笼碰撞护壁而掉落泥土影响桩身混凝土的完整性，采取水下混凝土浇筑工艺，有效的解决了因振捣而影响桩身混凝土的完整性。参考文献：［1］欧阳硕主1994年10月贵州工学院报第23卷第5期《贵州省建筑桩基技术的应用与发展》［2］余政兵徐建华李小成2012年08期重庆建筑《干成孔旋挖桩施工技术浅析》9'