贵州水电纳电我们门社区的冲孔桩

贵州水电纳电我们门社区的冲孔桩

1#、2#和3#楼位于贵州水城纳电家园。该地块位于喀斯特地形上。地理位置靠近水城河，水面平坦。工程所处位置地质结构复杂,岩溶发育程度高,规模大,溶洞成串出现,地下暗河交错。冲孔桩基础要穿过多层溶洞,部分溶洞内充填物复杂,多为流塑状,部分溶洞为空溶洞。裂隙发育较突出,延伸较远,施工时经常遇到溶洞、鹰嘴、半边岩,属于比较典型的喀斯特地貌。单纯采用常规的机械冲孔施工方法难以成孔。本文将施工时遇到的情况以及采取的相应技术措施加以总结,以供同行商讨。1结构、结构概况水城纳电家园1#、2#、3#楼的基础采用人工挖孔桩(桩长4m以内)和机械冲孔桩(桩长4m以上),持力层为白云质灰岩,桩嵌岩深度为500mm,3栋塔楼的地下室连为一体作停车库,共17层,建筑高度为49.95m,建筑面积为38481.09m2,结构形式为短肢钢筋砼结构,设防裂度为六度,抗震等级为四级。桩径为800、1000、1200、1300、1400、1500、1600、1700mm共7种规格,桩长从3.9m到41m不等。2施工工艺2.1掺大量粘土和片石用冲锤下沉钢护筒到岩面,可以维持孔内泥浆稳定,避免泥浆急剧下降造成孔口坍塌。当冲进充填物为软塑或粘性土的较小溶洞地层时,投入适量粘土和片石,利用冲锤冲击将粘土和片石挤入溶洞,还可掺入水泥和泥浆,增大孔壁自稳能力。当冲锤穿过顶板,进入充填物为流塑或空洞较大溶洞时,将向孔内投入整包水泥和大的片石和湿粘土,利用冲锤低冲程的冲击将粘土、片石和整包水泥挤密实,搁置一两天后再冲孔。2.2施工操作要点2.2.1施工准备(1)测量定位按照设计桩位,布置基线控制网采用交会法准确放出桩位。(2)钢护罩和桩锤的加工按照设计桩径,加工不同直径的钢护筒和桩锤,钢护筒厚度为10～12mm。2.2.2单元装载机的固定位置冲桩机组装好后,利用冲桩机自身的设备将冲桩机移到位,冲桩机的滚轴下面铺好枕木。2.2.3影响空间(1)施工过程根据溶洞分布情况,按先短后长、先易后难、先外后内的原则确定各桩的施工顺序,尽量避免相临孔同时施工。(2)锚固岩面微胶囊钢护筒下沉至岩面后,用冲锤往复冲击,将冲孔中的土石破碎或挤入孔壁中,用高压泥浆泵悬浮出渣。冲孔通过溶岩时应注意以下几个施工环节:①加强泥浆质量的控制,泥浆的体积密度控制在1.2～1.4,粘度不小于20s,含沙率小于4%,胶体率不小于95%,塑性指数不小于17。当缺少优质的粘土时,可在泥浆中掺入适量水泥和泥浆王,以提高泥浆的胶体率和悬浮能力;②当岩面倾斜较大时,冲锤易摆动,造成偏孔和塌孔。应回填坚硬片石,以低冲程反复冲砸,使孔底出现一个平台后再正常冲孔;③对溶洞较小,充填物多为松散不稳定的土层采用泥浆护壁方法,使用优质泥浆,保持孔内的水位高度,适时向孔内投入潮湿泥块或袋装粘土和粒径不大于150mm的片石,采用低冲程将抛填物挤入溶洞孔壁或溶洞裂缝,以加固护壁,使之形成封闭环,防止漏浆和塌孔。2.2.4孔底沉重压下道工序终孔后,用掏碴桶掏碴后,再投入水泥、泥浆、黄土混合物(配合比为1:0.01:0.4),用小冲程冲砸造浆1h,使泥浆体积密度达到1.5左右,然后反复掏碴,直到泥浆中无2mm以上大的颗粒为止。孔底沉碴厚度小于5cm即可进行下道工序。为使冲孔桩混凝土与孔底岩体粘接良好,灌注水下混凝土之前需用高压水冲洗排出残碴。2.2.5混凝土导管节数的确定清孔完毕,吊装钢筋笼时,为避免浮笼现象,将其中4根钢筋笼主筋与钢护筒焊接牢固。该工程的桩钢筋采用通长钢筋,施工时,钢筋笼分段入孔,接头用搭接焊。混凝土导管直径为300mm,底节管长4m,中间节长2m,顶管调节管为1.0m。导管使用前先根据桩深计算出导管的节数。导管架设在用方木搭制的井字架上,井字架扣于护筒口上,导管与导管之间用法兰盘连接,导管下口悬空高度控制在0.5m左右,灌注水下混凝土时,为确保导管底节埋入,首批混凝土在800mm以上,连续灌注,灌注中埋管深度保持在1m以上。混凝土灌注面应控制在桩顶设计桩高以上0.8～1.2m,以便清除浮浆。3冲孔施工时事故品喀斯特地貌地质情况相当复杂,难以准确预测,因此在冲孔施工中漏浆、塌孔、偏孔、斜孔、梅花孔、椭圆孔、卡锤、掉锤事故时有发生。除采取和执行严格的质量标准外,还需制定相应的控制措施。3.1质量标准孔垂直度偏差不大于1%;孔顶水平偏差不大于10cm;底沉渣厚度不大于5cm。3.2质量控制措施3.2.1施工组织管理措施(1)制定切实可行的施工方案,采取倒排工期,3班倒连续作业。(2)制定相应的规章制度,使施工人员有章可循,强化组织指挥。3.2.2施工技术的对策(1)孔内漏浆漏浆冲孔过程中泥浆体积密度较大,孔底水压大于暗流水压造成漏浆;当冲锤击穿无充填或半充填溶洞顶板时孔壁失去孔内的压力,孔内水位急剧下降,外部地下水渗透压力过高而产生动压力,引起孔壁坍塌。如3-72#桩,冲锤击穿顶板时,3min内水位下降了16m,漏浆量达到27.98m3补水一下难以完成,造成打桩机倾覆,钢护筒被埋,再如3-24#桩,当冲到21.4m深时,32.6m3泥浆在2min内突然消失,孔内失水失压发生孔塌地陷。为此,要求机械操作人员随时检查孔内水位高度、泥浆稠度,排渣时要及时补水并认真分析泥浆颜色,渣样是否与抛填物和提供的钻探资料相符,发现异常及时处理。将坚硬片石、粘土及水泥作成混合物,视漏浆程度反复抛填、冲击,一次1～3m直至不漏为止。当漏浆太快,散填难以达到目的时,应采取集中抛填,即将黄土装袋,水泥整包,片石集中,短时间内大方量投入。如3-59#、2-15#、2-64#桩平均漏浆量高达19m3之多,散填全部失效,采用集中抛填才取得成功。(2)通过抛填冲孔加强冲孔因溶沟、溶槽岩面凹凸不平,溶洞顶板厚度不均匀,加上溶洞内孤石侵入孔径,孔底处于一边软一边硬的状态(半边岩),于是出现偏孔。偏孔容易造成台阶,影响钢筋笼的安放。纠偏是喀斯特地貌地区冲孔最频繁的内容,贯穿于整个冲孔过程,其方法是否得当关系到冲孔的质量和进度。为此,当冲孔穿过覆盖层或溶洞填充物接触溶洞顶板时,由于岩面倾斜被溶沟、溶槽切割成块状或蜂窝状产生偏孔。此时冲孔速度会明显降低,主绳摆动大。遇此情况应马上提出冲锤,抛入料径300mm左右的坚硬片石和块状黄土,将孔回填1.5～2.0m,保证冲锤平稳,以45cm小冲程冲击,待冲到原位后第二次抛入相同配比的混合物1.0～1.2m以80cm大冲程冲孔。如仍有偏孔将第二次方法重复进行。反复抛填仍难以达到目的时,则进行孔内水压爆破或掏渣清孔,将孔底洗净用C20级水下混凝土,搁置7d再冲孔处理。当溶洞顶板厚度不均,薄弱部位被击穿,冲锤进入溶洞时,较厚的部位会形成探头石或台阶,严重者使锤头斜卧在溶洞内,如3-9#桩就出现这种情况,处理难度极大。由于当时无经验,我们花高价请武汉港务局的潜水员来现场打捞,才将冲锤提起来。后来在施工其它桩时我们采取了措施,在距溶洞顶板以上0.5m开始用小冲程,同时观察孔内泥浆稠度及颜色变化,若带有漏浆则抛填0.5～1.0m厚片石(粒径30cm左右)和黄土,每循环进尺5～10cm,直至使填充物完全挤入溶洞内,再加大冲程冲孔。当溶洞侧壁侵入孔径产生偏孔,则以加入大块片石为主,并适当降低泥浆浓度,回填3～5m后以小冲程冲击,冲锤平稳后再加大冲程冲孔。(3)沉重压冲锤卡锤是喀斯特地貌地质冲孔中频率最高最棘手的事故。若冲锤卡在孔底往往使孔报废,重新补孔,经济损失极大。归纳起来有以下几个方面的原因:①岩面倾斜卡锤;②冲穿溶洞顶板因钢丝绳回弹和冲锤本身摇摆改变了冲锤十字形方向而卡锤;③孤石、探头石卡锤;④冲锤转向装置不灵活(如副钢丝绳过紧,吊环不灵活)产生梅花孔而卡锤;⑤溶洞内涌沙埋住锤头;⑥漏浆塌孔埋住冲锤;⑦因停电或因冲机事故,致使停机时间长,沉碴埋住冲锤。对此:①预防为主,主要措施有:机械操作人员随时观察冲机负荷和主绳摆动情况,严格按照机械冲孔工艺操作,杜绝出现探头石、石阶等,发现卡锤征兆及时提起锤头进行抛填处理。②在距溶洞顶板以上30～50cm处改变冲孔冲程和冲击次数,采用慢打轻击,进入溶洞后反复抛填片石、黄土及水泥,抛一次进1.5m左右,直至达到人工造孔的目的。③改变冲锤形式。在原十字形锤头上焊圈(用钢轨加工成弧形),把十字形连接起来,使之减慢冲进速度,一次成孔并圆顺。④卡锤后防止强行提主绳,强扭和操作不当使钢丝绳断裂而增加处理难度,应及时测量冲锤被卡标高,查明原因采取以下相应对策。慢试法:冲锤卡在中间任何部位时,应将主绳徐放—收紧—徐放—收紧,反复进行使冲锤旋转从原位提出。该工程采用此法处理了2-34#桩的卡锤。冲击法:将主绳放松3～5m,用冲锤副绳吊一重物向下冲击冲锤,使之产生松动,主绳重复慢试法。该工程采用此法处理了3-1#桩的卡锤。水下松动爆破法:测准冲锤被卡高度后,迅速将乳化防水炸药捆成两组,加配重对称放入冲锤刃脚部位,药量视地质情况而定,根据卡锤类型决定将药竖立或水平放置,之后将钻机主绳带紧,采用电雷管起爆。该工程采用此法处理了2-16#、3-49#、3-52#、2-33#桩的卡锤,成功率达100%,未发生任何塌孔,落石等不良现象。(4)卡环冲锤补牢掉锤与钢材材质、地质及人为因素有很大关系,最容易出现在卡锤处理中,但发生机率较小。它比处理卡锤难度更大。其主要原因为:①卡环与冲锤连接不牢或断裂掉锤。②处理卡锤将钢丝绳提断或冲锤提起又掉入孔内将主绳蹬断而掉锤。对此,①在冲孔过程中要经常检查卡环钢丝绳,发现超限及时更换。②随时准备好打捞工具,一旦掉锤及时打捞,防止沉渣埋钻。我们在处理3-60#,3-15#桩掉锤时就利用掏渣桶外侧加焊四个锚钩来提升。用锚钩钩住冲锤的吊环往上提升,效果都比较好,都将冲锤提了起来。(5)支护系统注意事项灌注水下混凝土是冲孔成桩的关键阶段,往往由于机具、材料准备工作及管理抓不好出现断桩、短桩事故,处理起来时间长、难度大。其原因是:①由于工期紧,在现场上我们布置了13台冲桩机同时作业,加上溶洞相互沟通,灌注混凝土时难以准确测出所灌混凝土数量。水下混凝土流失严重,造成断桩(如1#楼80#桩,混凝土理论方量是5.79m3,而实际灌出的方量达到149m3;②混凝土拌合,输送设备出现故障;③导管接头密封不紧以至漏水;④拌合操作人员疏忽,加水过多,使浆液分离或灌注混凝土中途停电造成输送泵堵管处理时间长;⑤提拔导管测量不准;拆卸导管不及时,埋管太深。对此,①每次灌注混凝土前要对拌合机(留一台备用),输送泵进行试运输,对导管进行高压水试验检查,使设备保持良好的工作状态,并备足水泥和砂石;②组织好人员,分工明确,各司其职,严把工序衔接关,保证混凝土灌注质量和连续性;③导管一般埋管2～4m,通过漏浆处理位置时埋管以4～6m为好(防止混凝土挤破人造孔壁造成断桩);④测量混凝土面上升速度,若上升缓慢必定是混凝土流失,埋管至少要保持2m,随灌混凝土随提升导管,减少对下部混凝土的扰动,并防止上部混凝土初凝结壳造成夹泥断桩;⑤短桩接长前,将淤泥浮渣清除,用高压水洗净桩头及钢筋笼(绝对不能留有夹层),灌注同等级的混凝土。4纳电其他建筑主要因火点10%执行国家《建筑安装工程安全技术规程》有关规定,结合机械冲孔桩工程特点,还应注意以下事项:(1)冲桩机就位要平稳,滚轮下面要铺枕木。(2)钢丝绳安全系数需大于12,断丝超过10%者需更换,钢丝绳及卡子要勤检查,勤保养,连接钢丝绳的绳卡不得少于4个,钢丝绳的搭接部分长度不小于800mm,并加强检查,防止掉锤事故发生。纳电家园1#、2#、3#楼根据各施工作业状况共制定了8项现