高水位条件下深基坑内钻孔灌注桩施工技术
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对于邻近支护结构的钻孔灌注桩,由于基坑内外水头差的作用,地下水向基坑内渗流或突涌时也可能对桩身混凝土冲刷,导致桩身混凝土缺陷。
2) 孔壁坍塌在灌注过程中孔壁失稳坍塌将导致桩身夹泥或断桩等严重缺陷。
4· 采取的针对性预防措施
4. 1 基坑降水www.tmgc8.com
本工程由于无法在基坑外进行降水,因此采取基坑内降水方案,目的是通过降水使地层中的承压水位降低至基坑地下室底板以下2 ~ 5m。
本工程基坑开挖面积约为10 458m2,设计在基坑内侧四周布置20 个降水井,在基坑内沿后浇带布置8 个降水井,采用Φ350mm 钻孔,进入强风化花岗岩10 ~ 20m,下入Φ130mm 过滤管成井。降水井采用单井单泵自控抽水,井水汇入坑内排水沟后,二次抽水排入场外市政管道。
为了解基坑的降水效果,在基坑主、附楼位置各设置2 个观测井,观测井深度分别为进入全风化岩花岗岩5m 及强风化岩花岗岩10m。
不受降雨影响时,降水能够控制地下水位低于基坑地下室底板以下2 ~ 5m。
4. 2 埋设孔口长护筒支护孔壁
经过对前期钻孔坍塌情况进行分析,多数钻孔坍塌发生在深度8m 以内。因此,可通过加长孔口护筒稳定浅部孔壁,防止钻孔坍塌。孔口护筒不仅可以隔离地表水渗漏、防止地表坍塌,而且具有导正钻具、控制桩位、保护孔口、保持孔内水头高度及固定钢筋笼等作用。
根据桩径不同,护筒选用14 ~ 16mm 厚钢板卷制而成,为防止护筒埋设及拔除时变形,护筒上、下端外侧均采用包箍加厚处理。为便于泥浆循环,护筒顶端留有350mm × 350mm 的溢浆口,顶部焊接2个吊环,供起吊护筒时使用。护筒内径大于相应桩径20 ~ 30cm。护筒长度为8 ~ 10m,对于前期坍塌后回填的钻孔,护筒长度增加至12m。
由于钢护筒长度和质量较大,因此利用振动法埋设护筒。埋设时利用QY-100 履带式起重机吊挂DZJ120 振动锤夹持钢护筒进行高频振动,使护筒在周边砂土液化及重力作用下顺利切入土体。
为保证钢护筒埋设时的平面偏差及垂直度满足要求,埋设前首先利用旋挖钻机预先钻进与护筒直径一致的钻孔,钻孔深度约为护筒长度的1 /3,然后再把钢护筒吊放进孔内,调整使其平面位置及垂直度满足要求后利用振动锤振动沉放。
待灌注完混凝土后,及时利用履带式起重机和振动锤将护筒振动拔出。
4. 3 选用适宜的钻孔方法
本工程最大桩径为2. 6m,最大钻孔深度为77. 3m,主楼及部分附楼桩要求桩端嵌入中风化花岗岩,中风化岩面起伏较大,因此施工具有一定的难度,所以选择钻孔方法时,应充分发挥各类钻孔技术的优势,尽可能缩短成孔时间,维持孔壁稳定,并力求经济合理。www.tmgc8.com
分析目前国内常规的钻孔方法,其优缺点及适用性如表1所示。
经过分析比选,本工程后期采用了反循环回转钻机、冲击钻机和旋挖钻机等多种钻孔工艺相结合的施工方法,具体如下。
1) 旋挖成孔对于Φ0. 8m 的裙楼桩及部分Φ1. 2m 的附楼摩擦桩,设计要求桩端持力层为强风化花岗岩,地层可钻性较好,因此直接利用SD-28 型旋挖钻机钻进成孔。
2) 冲击成孔对于主、附楼周边桩,由于距离基坑支护桩较近,孔壁易于失稳坍塌,因此充分发挥冲击钻机占地面积小、钻进时挤密稳固孔壁的优点,直接利用单绳冲击钻钻进成孔。
3) 旋挖与反循环回转钻进组合成孔对于主楼桩径> 1. 8m,设计持力层为中风化花岗岩的端承桩,充分发挥旋挖钻机钻进速度快,反循环回转钻机破岩能力强的优点,利用SH-36 型旋挖钻机钻进至砂砾状、块状强风化花岗岩时,换用QJ-250A 型或ZSD-300 型气举反循环回转钻机钻进中风化花岗岩至设计标高。
4) 旋挖与冲击钻进组合成孔对于主、附楼桩径1. 2m,设计持力层为强风化底部的摩擦端承桩,或强风化花岗岩中有中风化夹层时,首先利用旋挖钻机钻进到砂砾状、块状强风化花岗岩时,换用冲击钻机钻进花岗岩底部至设计标高。
4. 4 优化泥浆性能参数
根据地层特点,钻孔施工时主要利用原地层自然造浆,并通过添加膨润土、纯碱等调节泥浆的性能指标,泥浆配制和使用的重点是维持孔壁稳定,防止钻孔坍塌。
1) 正常钻进过程中,保持泥浆具有较高的密度和黏度,以平衡地下水压力。正循环冲击钻进或无循环旋挖钻进时,泥浆的相对密度为1. 25 ~ 1. 40,黏度≥25s; 反循环回转钻进时,泥浆的相对密度控制在1. 20 ~ 1. 30,黏度≥20s[5]。
2) 钻孔施工过程中,每6h 检测一次泥浆性能指标,重点检测泥浆密度和黏度。降雨时应停止钻孔作业,避免雨水稀释泥浆。降雨后及时检测泥浆性能指标,如密度和黏度不符合要求时及时调整。
3) 为避免钢筋笼安放及灌注混凝土时孔壁坍塌,终孔后一次清孔时主要降低泥浆的含砂率使其< 1%,仍保持较大的泥浆密度和较高的黏度,泥浆相对密度控制在1. 18 以上,黏度≥20s。www.tmgc8.com
4) 二次清孔时适当降低泥浆密度和黏度,但相对密度≥1. 13,黏度≥18s。二次清孔合格后,迅速灌注混凝土成桩。
4. 5 加强灌注过程控制
1) 确保混凝土的搅拌质量,对运至现场的每一车混凝土均检查其坍落度及和易性,对于坍落度不满足要求、离析等有问题的混凝土,坚决予以退货,避免将不合格混凝土灌入孔内。
2) 灌注混凝土前,必须利用导管进行二次清孔,对于Φ0. 8m 的裙楼桩采用正循环清孔,对于Φ1. 2m以上的钻孔则采用气举反循环清孔。二次清孔的时间应尽量缩短,验收合格后马上灌注混凝土。
3) 根据不同孔径配备灌注导管,保证混凝土初灌后的埋管深度≥1. 0m。不同桩径对应的导管直径及混凝土的初灌量如表2所示。上一页 [1] [2] [3] 下一页
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