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关键词:钻孔咬合桩、围护结构、勘察、设计、施工、质量检验、验收
中图分类号: TU7 文献标识码: A
钻孔咬合桩简介
钻孔咬合桩(简称“咬合桩”)用于基坑工程的围护结构,主要起挡土和截水作用。咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺,采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式(如图1),各桩间相互咬合。施工顺序为:先施工素混凝土桩,然后利用液压钢套管切割掉相邻未初凝素混凝土桩的部分混凝土,套管内抓土成孔,并在素混凝土桩终凝前灌注钢筋混凝土桩,实现素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合。为处理好施工段的接头,还应在施工起始段的端头设置砂桩。即:砂桩B1B2A1B3A2B4A3……砂桩A4。
A—钢筋混凝土桩(第一序);B—超缓凝型素混凝土灌注桩(第二序)
图1 咬合桩各桩型施工及排列顺序
与其他排桩相比,由于采用液压钢套管全长护壁施工,咬合桩能有效避免了缩颈、断桩、混凝土离析等常见质量问题。同时,全长钢套管护壁防塌孔效果好、成孔深,且具有施工过程中振动小、噪声低,无须泥浆护壁、土方外运方便等特点。
素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合,钢筋混凝土桩间采用素混凝土桩“填充”而无需设计截水帷幕,且具有较大的整体刚度,有利于施工安全。此外,由于咬合桩中钢筋混凝土桩间距较其他排桩大、钢筋用量相对少,且无需设计截水帷幕,因此有明显的经济效益。
除岩层以外,液压钢套管全长护壁施工几乎可适用于任何土层,尤其是有淤泥、流沙、地下水富集等不良条件的软土地层。需要注意的是,当地下水位下有厚细砂层时,由于摇动作业使砂层压密,会造成压进或拉拔套管困难,应试桩确认厚砂层的土层的实用性。
本文根据咬合桩工程特点,结合《基坑支护技术规程》JGJ120-2012新增的关于咬合桩的一些规定,对勘察、设计、施工及其质量控制要求进行探讨,总结咬合桩工程的一些经验,希望能为工程建设人员提供参考[1]。
咬合桩勘察设计
咬合桩勘察
为查明场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性及其变化规律,岩土工程需进行勘察。作为基坑工程的辅助措施,咬合桩勘察一般按基坑工程勘察要求进行。
基坑工程勘察应与设计相适应,主要表现在两个方面:与工程设计阶段相适应;与工程设计要求相适应。与工程设计阶段相适应,即基坑工程勘察应按初步勘察、详细勘察及施工勘察等分别阶段进行。与工程设计要求相适应,即勘察应能为设计和施工提供必要的工程参数和提出工程建议。
基坑工程勘察的范围、深度和间距与场地和工程类型、地质条件和设计需求相适应。基坑工程勘察平面范围宜超出开挖边界外开挖深度的2~3倍,分为开挖边界内和开挖边界外范围。开挖边界内的勘察深度应从基坑底算起,一般为基坑深度1~2倍;基坑边界外开挖深度一般为开挖深度的2~3倍。勘察点应沿基坑周边布置,间距与勘察阶段相适应,以能查明工程地质条件并满足设计需求为基准。深基坑工程详细勘察阶段宜为15~25m。复杂和特殊地质条件下,勘察范围和深度应适当扩大,勘察间距适当加密。此外,详细勘察阶段应进行工程试桩,评价成桩可能性,论证桩的施工条件及其对环境的影响。[2]
对于水文地质条件复杂,开挖过程中需进行地下水控制的基坑工程,应取得地下水文地质资料。此外,基坑勘察还应考虑周边施工环境(包括既有建筑物、地下管线、道路交通及水文地质等)的影响。
需要注意的是,基坑工程常作为主体建筑的一个分部工程,对单位工程的勘察设计还应同时满足主体建筑的要求。如工程可能,基坑工程勘察可与主体建筑工程勘察可合并进行。
咬合桩设计
咬合桩为基坑工程的临时性围护结构,有以下特点:主要承受侧向水土压力,一般无竖向承载力要求;各桩间相互咬合,具有截水作用;桩身一侧开挖,完整性要求较高。
一般排桩设计的主要内容有:排桩嵌固深度设计、承载力计算、变形验算、稳定性验算、降水工程设计、截水帷幕设计及围护结构支撑体系计算、质量检测和施工监测要求。此外,还应进行正截面、斜截面承载力验算及配筋设计。排桩围护结构应进行各类承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。
咬合桩既能作为挡土构件,又能起到截水作用,因此无需进行截水帷幕设计。需要注意的是,咬合桩设计由钢筋混凝土桩承受水平方向的水土压力荷载,素混凝土桩主要起桩间截水作用,并作为承载能力安全储备。为实现咬合桩的相互咬合,桩径可采用800~1200mm,为大直径桩,相邻桩咬合长度不宜小于200mm。[1]
基坑工程若隔水层较浅,咬合桩进入隔水层,基坑内、外地下水联系被咬合桩隔断,在满足基坑安全的条件下,仅需要进行基坑内疏干降水;若隔水层较深,咬合桩未进入隔水层,基坑内、外地下水联系未被咬合桩隔断,一般需同时进行基坑内、外降水设计,必要时还需进行回灌井设计。
此外,如咬合桩作为地下室抗浮桩或作为建筑物工程桩承担上部结构荷载时,应同时满足相应的要求。[3]
咬合桩施工
一般要求
为保证施工顺利进行,减少施工间断带来的损失,要求施工前应结合工程特点编制施工组织设计和专项施工方案,施工过程中应严格执行。咬合桩施工的主要工序包括:导墙、钻孔、钢筋笼吊装与下放、混凝土灌注以及特殊问题处理等。对于基坑工程,还应有咬合桩检测和降水井施工等要求。
施工工序
导墙
咬合桩咬合的质量关键是控制桩身平面位置和垂直度,因此,咬合桩施工应在桩顶设置导墙。导墙施工应根据图纸设计合理布线、精确定位,确保咬合质量。导墙宽度宜取3m~4m,导墙厚度宜取0.3m~0.5m。
成孔
成孔施工过程中,要调平和支稳钻机,利用导墙准确定位咬合桩成孔中心的平面位置。钻孔过程中要及时采取有效地纠偏措施,严格控制成孔的垂直度,保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量。液压套管应正反扭动加压下切;抓斗在套管内取土时,套管底部应始终位于抓土面下方,且抓士面与套管底的距离应大于1.0m。孔内虚土和沉渣应清除干净,并用抓斗穷实孔底。
钢筋笼吊装和下放
咬合桩成孔完成后,应及时完成钢筋笼吊装和下放,防止相邻混凝土桩初凝后导致套管提拔困难。钢筋笼运输和吊放过程中应防止发生过大变形导致无法下放。
咬合桩检测及基坑开挖监测需要预埋一些仪器设备,如声测管、测斜管等,必须在钢筋笼制作时预先考虑。
混凝土灌注
咬合桩采用钢筋混凝土桩与素混凝土桩交叉钻孔、浇筑的施工方法。钢筋混凝土桩成孔需切割部分素混凝土桩,因此,素混凝土桩要求采用塑性混凝土或强度等级不低于C15的超缓凝混凝土浇筑,其初凝时间应根据施工条件严格控制[4],一般宜在40~70h之间,塌落度宜取12cm~14cm。灌注混凝土时,套管应随混凝土浇筑逐段提拔;套管应垂直提拔,阻力过大时应转动套管同时缓慢提拔。
特殊问题处理
间断施工或分段施工
由于各种不可预测的因素影响,围护结构可能出现间断施工或分段施工。由于凝固后的混凝土桩难以切割,围护结构间断或分段宜设置在素混凝土桩处,并用砂桩替代素混凝土桩进行临时充填,待具备复工条件后,清除砂桩继续施工。
防止素混凝土桩绕流
钢筋混凝土桩开挖过程中,由于素混凝土桩混凝土尚未凝固,还处于流动状态,素混凝土桩混凝土就有可能从相交处绕流涌入钢筋混凝土桩孔内,这种现象跟水利工程中的“管涌”类似。
为此,可采取以下措施:(1)适当降低超缓凝混凝土的塌落度及其流动性;(2)钢套管超前支护,利用超前钢套管的土塞效应提高桩底抵抗绕流的能力;(3)钢筋混凝土桩开挖过程中,一旦出现管涌迹象应立即暂停开挖,并回填土或注水,直到完全制止住“管涌”为止。
桩间止漏
尽管施工过程中严格控制咬合桩的平面位置和垂直度,但施工中往往会出现相邻桩“开叉”。为防止在基坑开挖过程中地下水由开叉处渗入基坑,基坑开挖前,应采用旋喷桩在基坑迎水面进行加固止水。
其他问题
除以上问题外,施工过程中还可能遇到地下障碍物、钢筋笼上浮等问题,这些问题已有较成熟的处理方法,不一一赘述。[5]
咬合桩质量检验及验收
为确保咬合桩的双重作用,施工过程中应对咬合桩各工序施工质量进行严格控制和检验。施工质量管理应有相应的施工技术标准、质量管理体系、施工质量检验制度及施工质量水平评定考核制度。每道工序应按施工技术标准进行质量控制,工序完成后,应进行检验和验收。
咬合桩施工前要对施工设备和仪器及采用的主要原材料、半成品、成品等进行检验;施工过程中,应对钢筋笼制作质量、成桩质量进行检验,混凝土浇筑时,应进行见证取样制作混凝土抗压强度试块;施工结束后,还应进行桩身实体质量检验。各工序检验结果符合相关规定要求。
各工序质量检验结果应经监理工程师(建设单位技术负责人)检查认可,并形成记录。未经监理工程师(建设单位技术负责人)检查认可,不得进行下道工序施工。参加施工、验收和检测的单位和人员应由相关的资格和资质。
施工前质量检验
施工设备和仪器的检验
施工前,应对施工机械进行进场验收。咬合桩施工采用的钻机、液压套管及施工中使用的测量设备的检验报告或鉴定证书进行检查,确保使用的设备、仪器符合要求。
咬合桩原材的质量检验
咬合桩施工应严格执行原材的质量检验制度。钢筋原材需进行力学性能和重量偏差检验,检验结果必须符合有关标准的规定。桩身混凝土原材包括水、水泥、砂、骨料、外加剂、掺合料等,其性能均应符合有关标准的规定。此外,配合比应同时满足强度、耐久性及工作性能要求。
需要注意的是,咬合桩桩身处于地下环境,桩身混凝土应根据工程使用年限提出相应的耐久性要求。咬合桩中素混凝土桩采用了超缓凝混凝土,其工作性要求特殊,配合比设计时应引起足够重视。
施工过程中的质量检验
钢筋笼制作、安装质量检验
钢筋笼的材质、尺寸应符合设计要求,制作允许偏差应符合有关标准的规定。此外,分段制作的钢筋笼,其接头质量也应遵循国家现行标准的规定。
成孔质量检验
施工前应对桩位进行检验。咬合桩采用导墙对桩位进行定位,导墙是控制咬合桩成孔中心位置的关键环节。导墙孔径常大于设计桩径40mm~50mm,以便于成孔施工。
孔径、垂直度及孔深取决于液压钢套管。施工前桩径选取钢套管直径;钻进第一节钢套管时,采用两个测斜仪贴附在套管外壁并用经纬仪复核套管垂直度,其垂直度允许偏差应为0.3%,高于一般排桩的垂直度要求。钻进过程中应注意对套管垂直度进行观测,及时纠偏;钢套管钻进深度与咬合桩孔深一致。咬合桩具有截水作用,当咬合长度一定条件下,桩身越长,对垂直度和偏位要求越严格。
施工过程中,应清除孔内虚土和沉渣,并用抓斗穷实孔底,桩底沉渣厚度能得到较好控制。
桩身质量检验
咬合桩需进行桩身质量检验,桩身质量检验包括桩身强度和完整性检验。
桩身强度检验
咬合桩桩身强度采用预留混凝土标养试块进行检验。对于混凝土标养试块抗压强度不合格的,可采用钻芯取样法制作抗压强度试块进行实体强度验证。
桩身完整性检验
咬合桩一般为大直径桩且桩身咬合形成连续体,完整性检测不宜采用低应变法及高应变法。钻芯取样法虽能准确、直观的进行完整性检测,且芯样能用于制作成混凝土抗压强度试块进行桩身强度检验,但该方法费用昂贵,不宜工程大量应用。实际工程中采用预埋声测管的声波透射法进行桩身完整性检查,检测数量一般采用不低于钢筋混凝土数量的20%。
咬合桩质量验收
以上各工序质量检验批验收合格后,还应进行咬合桩分部工程验收。验收应在施工单位自行检查评定的基础上进行,工程质量控制资料、有关安全和功能的检测资料应完备且应符合规范和设计要求。验收应由监理单位(或建设单位)组织,勘察、设计单位工程项目负责人和施工单位技术、质量部门负责人也应参加相关分部工程验收。参加工程施工质量验收的各方人员应具备规定的资格。工程的观感质量应由验收人员通过现场检查,并应共同确认。
结束语
咬合桩是一种新型的排桩结构,采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺,采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式,形成具有挡土作用和截水作用的连续体,具有以下工程特点:
(1)与其他排桩结构类似,咬合桩的勘察一般按基坑工程勘察要求进行。
(2)咬合桩具有挡土和截水双重作用。咬合桩设计时,钢筋混凝土桩起到挡土作用;素混凝土桩起到桩间截水作用,并作为安全储备。
(3)咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺,施工质量能得到有效的保证。虽然存在施工占用场地大、施工连续性要求高等缺点,但其具有整体性、截水效果好、文明施工易于控制等优点,起到良好的经济效益和社会效益。
(4)为确保咬合桩的双重作用,施工过程中应对各工序进行严格的质量控制和检验。桩身咬合长度、桩位及垂直度是提高截水质量的关键。
参考文献
[1] 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012),中华人民共和国住房和城乡建设部,2012年4月5日
[2] 《建筑桩基技术规程》(JGJ94-2008),中华人民共和国住房和城乡建设部,2008年4月22日
[3] 《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009修订版),中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检检疫局联合,2002年1月10日
1 工程概况
某建筑工程处于商业中心,地理位置优越,东侧紧邻河流,所以地质条件的透水系数比较高,施工场地的地势比较平坦,最大的高差不超过5.0m,地貌比较单一。建筑场地地面相对标高在91.8-96.1m之间,基坑开挖的最大深度为10.5m。该建筑工程采用了基坑止水帷幕及基坑支护施工技术,工程的范围不但包括基坑支护设计,还包括基坑内降水施工以及土方施工。施工单位采用的施工材料包括素混凝土咬合止水桩、钢筋混凝土支护桩、预应力锚索、土钉墙等。在对施工场地的地质条件进行调查后发现,地层共有三层,一层为杂填土,二层为圆硕,三层为安山岩强风化层。工程地下水为潜水类型,稳定水位在310.5-325.2m之间,近5年内水位变化幅度不大。
2 咬合桩基坑止水支护工程施工技术
该建筑工程采用了咬合桩基坑止水支护技术,在土方开挖时,设置了简易土钉墙进行支护。在制作护坡桩时,采用了旋挖钻机成孔技术,在成孔时首先需要进行中间咬合止水桩施工,在保证混凝土的强度达到30%时,才能对相邻钢筋混凝土进行支护桩施工。在土方开挖时,要避免顶部出现塌孔现象,施工单位在现场应准备好8套钢套管,在遇到特殊地质或者图土层情况后,先进行钢管护壁支护,然后在利用钻机进行成孔施工。
护坡桩与止水桩的施工,还需要却定好支护桩参数,一般桩径为800mm,桩距应控制在1.6m,在桩的顶部需要设置90×600的帽梁,在地面下2.5及6.5m的位置需要设置预应力锚索,第一道锚索锁定值为280KN,第二道锚索锁定值为480KN。护坡桩帽梁截面为900×600,混凝土的型号为C25,配筋应达到420+420+414,主筋配置时,箍筋为8φ200。护坡桩入岩的深度不能小于1.0m,咬合止水桩入岩的深度不能小于0.4m。该建筑工程采用的是咬合桩止水工艺,所以,在基坑的外侧不需要进行降水施工,降水井可以与护坡桩同时施工。该建筑工程应用的咬合桩比较多,为了满足建筑工期的要求,施工单位需要安排多台咬合桩机同时施工,为了保证施工的质量,施工单位一定要确定好相邻桩机的距离,使其保持在安全的距离内。
3 施工质量控制措施
3.1 桩位放样
在施工的过程中,施工单位首先要保证施工场地的平整性,测量放样人员应具有相关资质,具备上岗证,这样才能做好桩位的设定控制,确定要桩位后,钉好十字保护桩,还要做好测量复核工作,计量放样的数据,做好备案。
3.2 埋设护筒
埋设护筒时,施工人员首先要利用拉线法对桩位是否存在偏差进行确定,保证护筒埋设的位置满足施工设计要求。
3.3 成孔
采用钻头进行钻井时,需要结合地质结构,然后选择适合的转盘与进尺。施工单位还要安排工作人员对钻机等设备进行看护,对每根桩都建立数据档案,为日后的分析与研究提供资料。在砂层钻进和进入强风化层后,因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动,故应选择低档慢速,转盘转速参数取值13~40v/min,成孔深度按设计要求进行控制。
3.4 钢筋笼制作与安全
旋挖机挖土清渣达到设计要求后,开始下放钢筋笼,其制安必须严格按照设计图纸进行,主筋、箍筋应焊接均匀,搭接长度及焊缝应符合规范要求,安装时应安装护块,以确保周正及保护层厚度,钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。
3.5 混凝土浇注
在导管接驳完毕后,将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置,导管底端到孔底距离控制在0.4m左右,以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于1.0m3,以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上;适时提升或拆卸导管,确保导管底端埋入混凝土面以下1~4m,灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时,应采取有效措施进行处理,以便尽快恢复灌注混凝土,同时做好记录。灌浆采用注浆泵,起始压力控制在1.0Mpa,接着每增加0.1-0.3Mpa的压力使浆体渐渐均匀上冒。
3.6 旋挖钻机操作中关于孔内事故预防措施
(1)选择有经验、责任心强的施工队伍,保证操作人员的素质。
(2)加强钻具检查,对加工不良的钻具严禁使用。
(3)对孔内水头高度、泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测,发现问题及时解决,尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标,以防坍孔。
(4)钻孔作业应分班连续进行,在土层变化处捞取渣样判明土层,并与地质资料核对,根据土层情况采取相应措施,保证施工质量。
(5)升降钻锥须平稳,钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁,防止钩挂护筒底部,钻杆的拆装应迅速。
3.7 旋挖钻机操作中须注意的问题
(1)土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大。
(2)定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用,能有效缩短钻机定位时间,提高施工效率。
(3)软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔;硬岩中先用螺旋钻头钻成小孔,然后用旋挖斗进行扩挖成孔。
3.8 旋挖钻机的一些细部处理
(1)泥浆处理:由于本工程地下水位高且地层中大多存在淤泥层、粉砂、细砂层,施工时,需采用静态泥浆护壁,保证孔壁的稳定。在现场每个墩身位置根据泥浆用量设置了一个泥浆拌合池和泥浆存放池。废弃的泥浆,存于场内的泥浆池内,用泥浆罐车倒运到指定的弃渣场。
(2)桩基检测:桩基灌筑完毕后,对各墩台钻孔桩采用无破损法逐根进行完整性检测。
关键词:素混凝土咬合桩施工技术
中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:
1工程概况
广州市仑头~生物岛隧道工程北岸端头位于仑头海河道,伸出堤岸约20米,里程为K0+449,河道施工区域采用了模袋砂围堰及填砂筑岛形成岸上施工平台,砂岛顶面标高为7.5米。端头原设计采用了钢管桩+桩间旋喷+素混凝土连续墙的围护结构形式,钢管桩底标高-27.7米,素混凝土连续墙及桩间旋喷桩底标高-16.386米。基坑底标高为-13.286米,内支撑采用2道钢筋混凝土支撑和4道钢支撑。
本次进行施工的为增加部分,即在素混凝土连续墙外侧2.5米位置增加一排钻孔咬合灌注素混凝土桩(φ1000@850),桩间采用120度摆喷桩(直径为800mm),灌注桩及摆喷桩桩长均为37.1米。施工桩数为:钻孔灌注桩61条,摆喷桩120条。
2钻孔咬合桩施工方法及技术措施
2.1施工放样及护筒埋设
根据布设的测量控制网(点)进行桩位放样,并把桩位点固定在木桩上。护筒采用内径比桩径大50mm、高1500mm的钢护筒,护筒埋设时,将木桩上的桩位点外放,并在周边填实粘土。钢护筒埋设后,再将桩位回放并经校核后,在钢护筒顶面上标出桩中心“十字”控制点,并测定护筒顶面控制点高程。
2.2护壁泥浆的拌制及控制指标
泥浆主要起维护孔壁的稳定,悬浮碴土和冷却、钻头的作用,本工程采用膨润土制备泥浆并辅助粘土块抛入槽孔制浆,泥浆质量控制指标见下表:
膨润土泥浆性能指标表
在施工过程中,经常对泥浆的性能进行测定,发现问题及时纠正。
2.3造孔
(a) 造孔机具
根据工程地质情况,造孔机具选用SP-300型钻机,钻头选用的笼式钻头(镶
焊硬质合金)。
(b) 钻孔
钻机就位平正、准确,钻孔前以护筒顶面标定的桩中心“十字”控制点校正
钻孔孔位。钻孔时,利用泥浆泵压送高压泥浆通过钻杆从钻头底端喷出,与钻碎的渣土混合,然后不断由孔底向孔口溢出,如此连续钻进、排渣形成桩孔。
2.4成孔垂直度控制
本项目钻孔桩垂直度要求达到1/150~1/200,为了达到此项要求,采取如下措施:
① 采用SP-300型钻机,钻杆不小于89mm,确保钻杆具备较大的刚度。
② 成孔前必须在孔口设圆形钢护筒,主要用于开钻时定位导向,同时起保护孔口和维护泥浆面的作用。钢护筒深1500mm,内径比桩径大50mm。开钻前钻头对准护筒中心,偏差不超过5mm,要求缓慢钻进,确保开孔垂直度良好。
③ 成孔过程中钻进速度根据不同地层选用相应的钻进速度,在淤泥或淤泥质土层中的钻进速度控制在≤5m/h,在砂层中的钻进速度控制在≤3m/h,在硬土或风化岩的钻进速度控制在≤2m/h并确保钻机不发生跳动、电机不超负荷,咬合部分钻进速度控制在≤1.2m/h。在同一地层中的钻进速度尽量保持匀速,在临近下一土层时,将钻进速度减慢,缓缓进入并穿过交接面后再对进尺速度进行适当调整。 (各阶段的钻进速度通过工艺性试桩后再进一步优化)
④ 成孔过程中,每进尺1~2m要吊线锤检查钻杆垂直度情况,如发现钻杆偏斜应立即停止钻进,进行纠偏。钻孔达到设计深度后,提起钻头,吊放检孔器,检查成孔的垂直度,检孔器采用长2m、外径为900mm(600mm)的钢筒,用钢丝绳一端系于钢筒的轴心,另一端以滑轮固定在孔口上方2~3米位置,于孔口对中后开始吊放,检测成孔的垂直度,如果达不到要求,需采用砂土回填,静止24小时后重新钻孔或召开技术专题会议进行处理。
2.5 清孔质量控制
成孔作业完成后,进行孔深及垂直度检查,经驻地监理工程师对成孔质量检验合格后清孔,清孔时采用钻头空转不进尺,循环换浆的清孔方法要把沉积在孔底的沉渣清出,清孔过程中要不断向孔内泵送泥浆或清水(视孔内泥浆密度定),清孔要求沉渣厚度不大于200mm,孔内泥浆相对密度要求不大于1.25,含砂量不大于5%,粘度不大于20S。
2.6 水下混凝土浇筑及质量控制
水下混凝土浇筑是钻孔桩施工的最后一道工序,也是最关健的一道工序。
a) 水下混凝土质量要求
水下混凝土采用商品混凝土,设计要求成桩后强度不超过C15,混凝土配合比由供应商通过试配确定,报经监理审核,业主批准后实施,建议施工前召开低强度水下混凝土专题研讨会(业主、监理、设计、施工及供应商参加)。
水下混凝土进场质量要求:坍落度(孔口检验值)控制在180~220mm,初凝时间≥4h,水灰比≤0.55,砂率控制在45%左右。
水下混凝土生产及运输过程的质量控制由供应商负责。混凝土到达现场后核对混凝土供应商出具的“收货单”,并检测坍落度,符合要求方能卸料灌注。
b) 水下混凝土的灌注
灌注水下混凝土采用混凝土搅拌车直接卸料入料斗,用卷扬机或吊车辅以提升导管的方法,即直升导管法灌注水下混凝土,导管距槽孔底部不得超过1.5m。隔水栓则采用预制混凝土隔水栓。
为保证灌注质量,在灌注水下混凝土时,按下列规定执行:
①导管接驳完毕后,将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置,导管底端到孔底的距离控制在0.4m左右,以便能顺利排出混凝土隔水栓。
②开始灌注混凝土前,储料斗内储备的混凝土量≥1.0m3,以便当混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中的深度>0.8m。
③加强与混凝土供应商的联系,确定混凝土的供应强度,确保混凝土灌注的上升速度>2m/h,埋管深度控制在1~6m,并且使每条桩灌注砼时间≤6h。
④指定专职技术人员,经常测量导管埋深,适时提升或拆卸导管,确保导管底端埋入砼面以下1~6m,并填写水下混凝土灌注记录表。
⑤水下混凝土的灌注要连续进行,不得中断。一旦发生机具故障或停电停水以及导管堵塞或进水等事故时,立即采取有效措施进行处理,以便尽快恢复灌注混凝土,同时作好记录备查。
⑥在灌注水下混凝土的过程中,派专职试验员对混凝土的质量进行控制,检测混凝土坍落度,不合格的混凝土不得灌注入槽孔。按要求取样制作混凝土抗压试件,如无特别要求,每条桩做混凝土抗压试件1组。
2.7排浆系统
按文明施工要求,现场泥浆严禁排入仑头海河道,必须排到施工现场东侧的废浆存放池,经沉淀处理后,一部分重新利用,另一部分外运处理。
2.8施工质量控制
(a)所有原材料(如水泥、砂、碎石等)均必须按规定取样检验,合格后方可使用。
(b)钻孔桩施工过程中的各工序均需通过检验合格后才能进行下续工序的施工,其中造孔、终孔、清孔、终孔垂直度等需会同驻地监理等有关单位检验合格或进行隐蔽验收后才能进行下一道工序的施工。
(c)钻孔桩施工质量要求见下表
2.9工艺性试桩
根据设计要求,安排一序桩的第一条桩及二序桩的第一条桩进行工艺性试桩,根据本方案的技术要求严格控制施工过程并作好详细记录,包括泥浆质量检测记录、进尺速度记录、垂直度控制记录、清孔质量检查记录、混凝土现场检测记录、混凝土现场灌注记录等。各项记录必须在监理旁站或相关单位现场代表到场的情况下于现场签字认可,成桩完成后根据设计的具体要求再对桩身作进一步的检验。试桩参数将作为下一步施工的依据和施工控制指标。
3 施工评价
根据试桩成果确定施工泥浆比重、界面判别、各地层护壁、孔深确定、各地层的钻进速度、成桩垂直度等工艺流程和技术参数后,按试桩经验进行施工。各桩施工成果如下图:
部分咬合桩垂直度超标,但经过理论计算表明仍能咬合。
施工中Ⅰ期桩施工时间基本控制在2天以内,Ⅱ期桩施工时间在6~7天。为了提高Ⅱ期桩施工进度,将混凝土配合比进行了修改(见下表),使得Ⅱ期桩施工时间缩短为4~5天。
注:1、水泥采用P.O,42.5R;
2、砂采用Ⅱ区级配,细度模数为2.7,含泥量0.2%;
3、石采用花岗岩,筛分析为5-20mm,含泥量0.3%;
面对越来越多的基坑工程,监理机构应该如何进行监理?笔者根据实际工程钢筋混凝土板桩基坑支护容易出现并应引起重视的一些问题进行探讨。
【关键词】砼板柱、施工工艺、监理
中图分类号:TU528文献标识码: A 文章编号:
1、钢筋混凝土板桩
钢筋混凝土板桩的断面形状和尺寸目前主要有以下几种:
(1)矩形:一般厚度h=45~70cm,宽度b=50~80cm,取决于打桩设备的能力。
(2)T型:由翼板和肋两部分组成,翼板的厚度h=10~15cm,宽度b=100~160cm,翼板的作用是挡土和挡水。肋的作用主要是承受竖向弯矩,它的厚度常采用d=20~30cm,肋的高度c由最大弯矩决定。施工中常用的T形板每块的吊装重量8~12t,粘土中用直接锤击法打入,而在砂性土质中,常用振动配合射水法沉入。
(3)实心或空心的管柱断面也是常用的桩型之一,管柱之间的接口用预制锁槽连接。在沉入过程中,同样可采用直接锤击或振动配合射水沉入。
钢筋混凝土板桩的制作标准应符合表3.2—4。
表3.2—4混凝土板桩制作标准
此外,桩尖沿厚度方向的尖楔形是为了打入时减小阻力。同时,在桩尖的1m范围内,将钢箍适当加密,间距10cm左右。当需要打入硬土或风化层时,桩尖也常采用钢桩靴加固保护。为了保护桩顶在打入时不致开裂,桩顶需另外加固多配箍筋,间距一般也为10cm,4~6层,必要时还应配置套上钢桩帽。为了不妨碍相邻钢筋混凝土桩的打入,钢桩帽一般要做得比桩的实际断面略小一点。
非预应力板桩混凝土的强度等级一般采用C25以上,预应力板桩混凝土的强度等级一般用C35以上,多用双向对称配筋,纵向受力钢筋的直径选用12mm以上。
钢筋混凝土板桩预制工艺过程要严格遵守规范,保证质量。主筋位置要求准确,保护层均匀且不宜太厚,否则在锤击过程中骨架会产生偏心冲击力,使桩身混凝土开裂甚至出现折断。主筋的顶部一般要求整齐,以保证不会发生个别筋应力集中而首先产生局部的破坏。
混凝土粗骨料应采用5~40mm碎石,浇注过程要保证密实性和均匀性。
2、钢筋混凝土板桩的施工工艺过程
2.1打设机具和打设方法
板桩可采用柴油打桩锤,落锤,气动锤等各种机具打设,桩锤大小视板桩而定,也可以采用静力压桩以及预钻孔射水等辅助方法沉入。
打设方法分单桩打入、排桩打入(或称屏风法)或阶梯打等入多种。封闭式板桩施工还可以分为敞开式和封闭式打入。所谓封闭式打入就是先将板桩全部通过导向架插入桩位后使桩墙合拢后再打入地下,此种打入方法有利于保证板桩墙的封闭尺寸。
2.2打设前的准备工作
桩材准备:在混凝土达到设计强度后,才能进行搬运和起吊,否则应作施工运输过程验算。钢筋混凝土桩的抗弯能力很低,起吊时因吊点不同产生的由最大弯矩所决定的拉应力,往往是控制纵向钢筋的因素。这一点在运输、堆放过程中也应随时注意。板桩应达到设计强度的100%,且混凝土的龄期已在28d以上方可施打,冬季浇灌的混凝土无论在蒸汽养生窑中或露天养护必须达到设计强度的100%后方可施打,否则极易打坏桩头或将桩身打裂。
2.3打桩施工
打桩机械移动方式:打桩机械可站在板桩墙一侧平行于板桩墙移动前进,边打边走,或跨在桩墙轴线上沿轴线方向前进或后退打桩,见图2.3--1采取后一方式打桩,可利用打桩机械本身控制和调整轴线方向的偏侧并有利于保证板桩凹凸榫之间的紧密咬合。导桩施工:初始打桩可设导桩引桩保持打一根桩定位准确。当板桩墙较长而采取分段施工时,也可以根据具体情况逐一设置导桩。
2.4打桩技术
屏风法施工时,每排桩插桩数量为10~20根为宜,如果一次插桩数量过多,在桩打入时由于板桩间挤压力较大,打桩较困难并容易把桩打坏。
3、钢筋混凝土板桩的监理巡视检查
3.1钢筋混凝土板桩施工中监理员应注意以下几点内容:
1)钢筋混凝土板桩的施工,需根据工程地质情况,决定采用锤击,静压、振动或射水等方法的哪一种或哪几种沉入土中,这些方法可单独或相互配合使用,当采用锤击沉入板桩时,宜采用重锤低击的方法。
2)板桩必须在达到设计强度的100%,且混凝土的龄期已在28d以上时方可允许施工人员施打。
3)采用屏风法施工时,要求施工人员控制每排桩插桩数量,建议10~20根为宜。
4)施打前要严格检查桩的截面尺寸是否符合设计要求,误差是否在规范允许范围之内,特别对桩的相互咬合部位,无论凸榫或凹榫均须详细检查以保证桩的顺利施打和正确咬合,凡不符合要求的均需要求施工人员进行处理。
3.2钢筋混凝土板桩支护施工中的常见问题
板桩在施打时应用经纬仪经常观测保持板桩在两个方向的垂直,如有倾斜时可按表3.2--1所列方法纠偏。
表3.2--1打桩倾斜纠正法
4、钢筋混凝土板桩的监理验收
打桩施工标准:
(1)板桩插入垂直度不得超过0.5%;
(2)板桩施工平面位置不允许偏差100mm;
(3)板桩施工垂直度允许偏差1%;
(4)板桩用于防渗时板桩间的隙缝不得大于20mm;用于挡土时不得大于25mm.
5结语
本章较系统的阐述了钢筋混凝土板桩施工工艺过程 、钢筋混凝土板桩监理检查、施工监理关键点等。论述了钢筋混凝土板桩施工项目监理检查关键项等。总结了作者在实践中对常遇问题的处理方法,特别是施工必须确保垂直且不能倾斜有许多心得体会,实施中桩间的距离要严格按设计尺寸施工。
参考文献
(1)国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
(2)国家标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
(3)国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001);
(4)国家标准《工程测量规范》(GB50026-93);
关 键 词:城市地铁;富水;软弱围岩;水平旋喷桩;井点降水
Abstract:The test section of a subway project in Qingdao City Qingdao City's first underground railway project, the Design Ⅳ grade rock section of sand, water-rich, and there are two-story building made of brick, construction difficulties, risky. The actual situation at the scene to take the level of jet grouting pile of new construction methods, technology assisted construction.
Key words: City subway; rich water; weak surrounding rock; level jet grouting pile; well point dewatering
中图分类号: U231+.12文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
一、工程概况
青岛市地铁一期工程为网线规划中的M3线,是位于青岛城区中部的一条南北向骨干线路,保儿站至河西站区间为M3线试验段工程,区间位于黑龙江路西侧,区间范围地面建筑物一1~2层砖房结构为主,局部为3层砖混房,区间设计全部为马蹄形断面,复合式衬砌暗挖结构,采用矿山法施工,地下水极发育。
该区间河西站富水VI级软弱围岩段,全长178.35米。左右线单洞单线平行布设,为复合型衬砌暗挖结构,埋深8.15~13.1m。隧道所穿越的底层为富水的粗砂~砾砂~碎石土层和强风化花岗岩地层,地质条件差,开挖困难,施工风险高。
二、水平旋喷桩超前支护施工工艺
水平旋喷的布设范围为隧道全环布设,环向间距控制在400mm,水平旋喷桩径为700mm,环向咬合搭接300mm,沿隧道开挖轮廓线环向形成一圈旋喷桩套拱,强度高,支撑围岩应力,还能堵水;在旋喷桩施工过程中,控制水平旋喷退杆速度和钻杆旋转速度及注浆压力是关键,控制好退杆、钻杆的旋转速度及注浆压力,就能有效的使旋喷注入的水泥浆液与切割的土体混合后的体积远远大于原土体的体积,并完全密实的充填原有土体的空间,凝固后形成一个与未被切割的土体保持紧密接触的圆柱桩,从而有利于控制围岩变形。此外,在开挖掌子面按照间距1x1m梅花型布设断面旋喷桩,其桩径根据沿纵向的深度不同,采取差别桩径:端头桩径达到1200mm,长度为3~5m,其他部位(对洞口附近地表旋喷加固段,不打设水平旋喷桩)桩径控制在400mm左右。这样可以保证掌子面端头能够较好的封闭,阻挡掌子面正前方涌砂、来水;其他位置旋喷桩,仅起改良掌子面地层的作用,桩径缩小,还能减少开挖时破除工作量。
下图为水平旋喷桩施工工艺流程图
水平旋喷桩施工工艺流程图
采取水平旋喷桩加固技术措施后,应当及时进行初期支护的施工,架立格栅钢架,打设锁脚锚杆并喷射混凝土封闭支护,必要时进行超前小导管支护施工,注水泥-水玻璃双夜浆来弥补超前旋喷加固的薄弱环节。施工时采用台阶法施工,台阶不宜过长,要及早封闭成环;背后回填注浆及时跟进,以控制沉降,防止初支面严重渗水。
三、施工步骤
检查钻机运行是否正常。回油管的快速接头是否完好,机台各种油管有无损伤。启动柜是否完好、三联泵有无损伤,检查液压油液面高度是否在油箱2/3的高度以上,电机是否受潮,钻具、工具是否齐全;
测量放线定桩位。在隧道两侧测量放线定出两个同一里程点,隧道轴线,并在掌子面测量标出隧道开挖轮廓线,测量定出桩位,用钢筋作好桩位标志,并编好每个桩号。
钻机安装
(1)平整工作平台,铺设轨道,安装立柱。场地要求平整,并挖设排水沟。
(2)油泵、高压泵安装。要求场地平整,场地硬化,高压泵安装平稳,管路安装摆放整齐。
对孔位。设备安装好后,按技术交底调整钻机角度、方位,对准孔位,孔位误差控制在±50mm以内。
制定浆液。根据施工方案和技术交底要求的配比配制水泥浆,浆液搅拌必须均匀。搅拌时间不小于3分钟,一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。
高压旋喷
⑴、喷浆前应检查的项目
a.钻杆接头处是否漏气,如漏气,则应将钻杆退回,查出漏气位置重新密封,或更换钻具。
b.喷嘴是否堵住,喷嘴如堵死,则应将钻杆全部退回进行疏通,疏通后重新下管到设计深度后再进行旋喷。
⑵、在孔底高压喷浆时应停留一定时间,然后再缓慢外拔钻杆,同时高压喷浆;
⑶、在高压喷浆时,应安排专人观察泵压变化,一旦发现泵压过低时应及时通知机台停止喷浆,查明原因后再恢复高压喷浆;
⑷、当钻杆拔至孔口0.50m时停止注浆,关闭浆液通道,再缓慢拔出钻杆,进行封孔作业;
⑸、每根高压旋喷钻杆拔出后应立即用清水高压冲洗干净,避免残留浆液凝固,避免下次旋喷时残留颗粒物堵喷嘴。
⑹、喷浆参数:浆液要求水:水泥为1:1;注浆压力为35—40Mpa;
每根桩施工完毕后都应用清水高压冲洗管道及设备,确保管道内不留在残渣,清洗完毕后移至下一桩位。
钻机移到下一孔位,应核查相邻桩的成桩时间,后施工的桩必须在相邻桩成桩时间超过初凝时间后,前一根桩浆液达到一定强度时才能开钻,确保相邻桩相互咬合,因此移至下一孔位时应跳过1至3根后再施做较合适。
四、水平旋喷桩技术参数
1.钻进主要参数:边墙外插角不大于4.6度,仰角为0度,拱顶仰角控制不大于8度,离开挖轮廓线4厘米,桩间距45cm,钻孔水压为2 MPa左右,钻孔转速为60 r/min,扭矩为2 MPa左右,转速3Min/米;
高压回喷拔杆速度0.2米/ Min,拔杆压力控制在11 Mpa左右;
注浆压力控制在35MPa左右,注浆时钻杆转速18r/min。注浆喷嘴孔径3mm。使用1:1纯水泥浆高压旋喷;
为减少超挖、控制水平旋喷桩施工效果,水平旋喷桩一次施工进度控制为20米。
五、水平旋喷桩的特点
水平旋喷沿隧道全环布设,环向间距控制在400mm,旋喷桩径为700mm,环向咬合搭接300mm,沿隧道开挖轮廓线形成一圈旋喷桩套拱来达到对土壤的超前加固效果。
通过高压水泥浆液对土壤进行切割、搅拌、凝固形成设计的水泥桩利用桩与桩之间的强度、桩间咬合来达到对隧道环向加固、止水的效果。常规的大管棚施工是无法达到这个止水效果的。
旋喷桩施工过程中,控制退杆速度和钻杆旋转速度及注浆压力,就能使旋喷注入的水泥浆液与切割的土体混合后的体积远远大于原土体的体积,并完全密实的充填原有土体的空间,凝固后形成一个与未被切割的土体保持紧密接触的圆柱桩,从而有利于控制地表沉降。
旋喷桩其高压喷射的水泥浆的走向在一定情况下是可控的,这样就能减少水泥浆的用量降低成本。
利用高压和旋喷的运动方式在水平方向形成高强度的桩体,在水平环向方向形成棚护区可使开挖处在一个安全的环境中。
旋喷桩工艺实际上就是在水平方向实施置换或是换填成以弱变强的超前支护方式。
传统的注浆方式都是以劈裂、扩散来填充缝隙、溶洞等起到加固作用,有明显的浆脉,浆液走向是不可控的;在欲加固区可能不会有水泥浆,可能跑到加固区外引起地面隆起、管线破坏、市政管网堵死、河流污染等。旋喷则是利用高压的切割能力对有效的范围内的土壤进行环向的边切割边搅拌做工方式;在切割、搅拌的同时又在向后运动这样就会对周边的土壤匀速搅拌、混合形成强度较高的桩柱。对施工范围以外的地质破坏力很小,也减少了不必要的浪费。
旋喷桩还是很好的超前地质预报设备,在钻进的过程中就可以真实可靠的了解到即将开挖前方地质情况。
六、总结
关键词:地铁车站;明挖基坑;渗漏水;施工
Abstract: The main structure engineering items, has been become the main body of the project subway station one big problem. The subway station in metro construction waterproof problems seemed all the key, construction project by a scientific appropriate process program, work hard to solve the difficult problem is very necessary [1]. This paper first this paper summarized the current leakage of subway station, the present situation and reason of; And combined with Zhengzhou rail transit line no. 2 project example waterproof construction, practice experience, explores the Ming dig foundation pit waterproof construction technology, so as to provide a reference for the similar projects in future.
Key Words: Subway station, Ming dig foundation pit, Leakage of, Construction
中图分类号: U231+.4文献标识码:A 文章编号:
前言
目前明挖地铁基坑的施工过程中,通常采用钻孔灌注桩作围护结构,而排桩结构不同于地下连续墙,不能起到对基坑侧壁和基底的防水作用[2]。尤其在一些地下水位较高的地区,渗漏水问题除了与地下工程周边地质水文环境和埋深等有关外,与施工方案、施工工艺等也有密切的关系[3]。所以,以一般的施工工艺进程,基坑开挖的过程和防水施工过程中有可能出现渗漏水现象。本文结合实际工程实践经验,针对地铁工程防渗漏水施工技术进行探讨分析。
一、目前地铁基坑渗漏水原因分析
1、在施工前,未对现场进行实地考察,根据实际情况制定相应的技术参考标准,未按照相应技术要求进行规范施工,因施工不合理导致出现薄弱部位;深搅桩未搅拌充分,设备达不到正确的施工要求,导致水帷幕的连续性遭受破坏,从而导致漏水[4];或是其他围护结构桩体,在施工过程中存在疏忽或缺陷,或是桩体接缝处理不当,也会造成渗漏。
2、施工过程遇地下障碍(如止水帷幕施工中遇大块石等坚硬物体),导致深搅桩不能正常施工,尽管高压旋喷能够穿透障碍,但旋喷时在障碍范围仍不能置换土体,从而致使止水帷幕不连续,因此造成漏水。
3、结构自防水存在缺陷,一般工程通过调整混泥土的配合比、掺加外加剂、优选其最佳级配等措施,使混凝土组成较密实、孔隙率小且相互不连通的、抗渗透性好的自防水结构[5]。但在相对特殊的地下工程环境中,由于混泥土原料、质量和混泥土浇筑的问题,或是由于结构模板和支撑系统拆除不当,引起结构受力过早等,形成结构裂缝,从而引发渗漏水现象[3]。
4、勘探孔未封孔或封孔质量差,在深层承压水水量及压力大的环境中,封闭困难;在没有反滤层保护的情况下,当这股水压力冲破了不透水层,反压土体的厚度的损失,粉土、粉砂、细砂等就会随水而流出,致使基坑底部管涌漏水[6]。
二、基坑渗漏水类型及一般治理措施
1、侧壁渗水。一般在渗漏部位用能起过滤作用的物质进行填塞密实,在渗漏集中区插入引流管,然后对清理后的支护桩用速凝水泥砂浆砌砖封闭。
2、侧壁管涌。一般情况,在渗漏出现区域下方开设一条明沟,将该区域的漏水引至集水坑再排出基坑。对于漏水量较大且无法用砖砌封闭的情况,可采取直接注浆的方式进行封堵。
3、基底渗水。一般在基坑底坑周边布设相应尺寸的盲沟,并在纵向隔段设置相应尺寸积水井,并用潜水泵将积水及时排出基坑。
二、实例工程防水施工经验探讨
郑州轨道交通2号线一期工程防水施工,充分汲取过往地铁修建工程中明挖地铁车站基坑防水施工及渗漏水治理经验,重视地铁车站渗漏影响因素的控制,在施工方案、施工工艺等方面严格把关,努力做好基坑漏水的预防工作,尽可能减小渗漏发生率。
1、工程概况
郑州轨道交通2号线一期工程01工区广播台站起于连霍高速,车站位于连霍高速与花园路交口西南象限绿化带内,车站顺花园路呈南北走向布置。车站有效站台中心里程为右 YDK9+816,车站全长470.0m,车站宽度19.1m(标准段),站台宽10.4m,最大宽24.5m(车站端头井处),底板埋深15.96m(中心里程处),顶板覆土3.0m。车站主体为地下二层双跨闭合箱型框架结构,风道及出入口为单层箱型框架结构,均采用明挖顺筑法施工。
2、基坑渗漏水预防措施
1)保证深基坑安全是前提
本车站施工范围内含各种土层和砂层,其中砂层较厚,且分布离散。地质条件复杂,地层自稳能力差,力学性能差异大。车站基坑支护施工中,特别重视基坑围护结构的安全稳定性。
采取大直径高密度钻孔灌注桩以及咬合三轴搅拌桩基坑围护措施,基坑开挖时严格遵循“竖向分层、纵向分段、先支后挖、随挖随撑、快速封底”的的原则,处理好开挖和支撑的关系,严格按照“时空效应原理”组织施工。防止流砂涌水等事故发生,避免因不均匀沉降而对其它建(构)筑物产生影响,充分保证基坑的稳定及周边已有建(构)筑物的正常安全使用。采用信息法施工,加强对基坑的监测,及时把反馈信息指导现场施工,确保基坑开挖安全。
2)保证水帷幕完整是基础
本车站地下稳定水位在地面以下4.3~5.8米,地下水位高,砂层较厚,在基坑开挖过程中容易出现流砂、管涌以及基坑突涌等事故,控制地下水在基坑开挖前得到了高度重视。
摘 要:在高速公路施工中,由于受周围路基填料条件影响,石方路基施工也很常见,本文就高速公路填石路基施工技术作为论述对象,对填石路基施工工艺进行总结,希望能对以后施工有所帮助。
关键词:高速公路;填石路基;施工技术;质量检查
中图分类号: U461 文献标识码:A
在做石方路基填筑之前首先一项重要的工作就是路基试验段施工。这是取得石方路基填筑各项施工参数最快、最准确的方法。通过试验段施工我们可以确定达到设计压实度时的压实机械规格及机械组合、松铺厚度、松铺系数、碾压遍数、碾压速度及沉降差等技术参数,作为填石路基填筑的施工数据,以便指导填石路堤的施工。下面开始阐述石方路基填筑施工工艺流程。
1 施工现场准备工作
1.1 测量放样。放样应严格复核、检查,为保证施工顺利进行,应采用全站仪进行精确放样。填石前用全站仪放样路基中线及边线的桩位,在测量高程后,按设计放样边坡坡脚位置,以控制填石宽度及高度。
1.2 填前压实。路基填筑前首先对基底进行碾压,如基底属于软土,应按照特殊路基施工方案进行换填处理,处理后用压路机进行碾压,达到设计要求的压实度后进行填筑。
1.3 临时排水设置。根据地形条件,做好路基临时排水,设临时排水沟,位置应结合永久排水沟位置选择,尽量设在永久排水沟位置上,在施工永久排水沟时再扩大到设计断面,排走雨水,不流入农田、耕地,也不引起水沟淤积和冲刷路基。
1.4 填料准备。选择填料应进行试验,要求石料抗压强度大于30MPa。应备三种填料,第一类是路堤的主填料,石块粒径≤40cm,供粗粒层用;第二类是石屑等细料,供填补空隙及找平用;第三类是码砌边坡用的块石,最小边长≥0.3m,选用表面比较平整的石块。规范要求含石量≥70%的路基填筑为石方路基,实际填料配制不同含石量(20%~70%)的试样进行室内大筒重型击实试验,通过试验确定不同含石量(以击实后试样含石量为准)填料的最大干密度和最佳含水量,给出同一种料的不同含石量最大干密度曲线。
2 施工过程
2.1 填筑方案。为了确保路基填石满足要求,路堤填筑采用全断面水平填筑方法施工。施工以机械作业为主,人工辅助,并配置一定数量的挖掘机、装载机、自卸车装运,推土机辅以人工整平,振动压路机压实。为保证施工质量,加快施工进度,提高施工效率,采用“三阶段、四区段、八流程”的作业程序组织施工。
为保证路基的整体稳定性,施工顺序由地面高程低处向高处进行。首先按照路堤设计横断面采用整体填筑,并在填石的起终点按1:1坡度留设并挖成2m宽的台阶,以利于与后续路段填石的接头处理。
2.2 填石布料。根据车容量和填筑厚度计算堆石间距,填筑前首先用石灰线打出方格网,方格网按路基的宽度横向从中线分开,即以横向间距3m;纵向间距6m堆卸填料,施工人员确认方格内车数准确后指挥推土机将石料推平(必要时用平地机,装载机配合)推平时先中间,后两头。沿线路纵向方向保持中间高,两边低,路基横向做成2%的横坡,人工将直径大于40cm的石块击碎,少量无法击碎的用装载机远运至场外。石块间的空隙较大时,人工配合用细石块、石屑找平。填筑前路基两侧2m范围内进行人工边坡码砌,码砌与路堤填筑同步高进行。对于较大的块石采用挖掘机冲击破碎和人工使用钢攒子劈裂成符合要求的块石,码砌时准确对坡脚放线,以保证路基边线直顺,曲线圆滑,坡率及质量符合设计要求。码砌成型后保证表面无明显孔动,大粒径石料不松动,铁锹挖动困难。摊铺后采用推土机辅以推平,填石平整后由质检人员进行路基填筑的检测。
2.3 碾压。路基宽度及平整度验收合格后进行碾压,碾压采用振动压路机进行,先慢后快,先静压后振压,由弱振到强振。振动压路机进行碾压,碾压顺序为:直线路段从两边向中间,小半径曲线段由内侧向外侧,纵向进退式进行,纵向接头重压不小于2m,横向接头轮迹重叠不小于1/3,直到无漏压、无死角,压实的表面做到嵌挤无松动,密实无空洞,平整无起伏,使各粒料之间的松散接触状态转变为紧密咬合状态。
2.4 检测与控制。填石压实后,及时进行中线、标高、宽度、压实厚度、压实度及沉降差的检测。压实度干容重--孔隙率法采用水袋法检验,沉降差采用水准仪测量。
(1)松铺厚度检查与控制。据设计文件及现行规范要求,石方路基松铺厚度控制不大于50cm,压实后的路基层厚不大于45cm。试验前,在路基上每10m放出左、中、右桩并用水平仪测出该点高程,在桩位处钉一根Φ12螺纹钢,并在虚铺厚度标高位置系红布条,以有效控制松铺厚度并方便施工。
(2) 碾压检测与控制。振动碾压的压实是依靠碾的质量静压和振动力的共同作用,在振动力作用下,使各粒料之间的松散接触状态转变为紧密咬合状态。在压实石块在松散状态时,压路机走行速度控制在3km/h左右。先轻后重,先慢后快。即开始初压作业时,由于石料接触较松散,以较低的速度碾压,可使碾压作用时间长一些,作用深度大一些,咬合也更充分一些,以利于发挥压路机的压实功能。随着碾压遍数的增加而提高碾压速度,有利于提高压路机的作业效率和表层的平整度。填筑层按规定的碾压遍数(不少于6遍)碾压至无明显轮迹后,再用激振力25kN以上的振动压路机振压两遍,分别进行水准测量、压实度检测。测量基准点标高,两次标高之差即为压沉值(≤5mm)。检测压实干容重,孔隙率法采用水袋法(≤22%)检查,得出水准测量和试验检测结果,若未满足要求。再振动碾压第七、八遍,再按上述检测方法得出测量和试验结果,直到达到规范要求为止并作记录。
(3)空隙率检测。计算公式
η=1-ρd/G
式中:η-空隙率,ρd-填料干密度,G-填料视密度。其中填料干密度ρd用水袋法检测。其标准干密度根据每一种填料的不同含石量干密度作出标准干密度曲线,由现场试坑挖取试件的重量及含石量,水袋求得的试坑体积,以及试件烘干后的重量,通过计算从标准干密度曲线上查出对应的标准干密度。
结语
为了保证填石路基施工质量,还应加强现场施工管理与协调,确保当日填石、当日路基成型、当日碾压完成。严格执行质量检查验收制度,严格执行工序中间检验程序,前道工序未经检查验收,不进入下道工序施工。
参考文献
关键词:地铁深基坑;施工技术;施工管理
中图分类号:TU74 文献标识码: A 文章编号:
前言:深基坑工程的质量的好坏,会影响到基坑工程的安全和造价。深基坑的施工对保护周边建筑的安全具有重大的经济效益和社会效益。笔者以北京某车站换乘厅深基坑为例,系统的阐述了深基坑的施工技术和风险管理。
1 工程概况
某地铁车站换乘厅采用明挖法施工,换乘厅设计结构型式为单跨三层矩形结构,换乘厅结构长71.4m,宽13.4m,结构覆 土 厚 度 平 均 约 3.5m,结 构 最 大 埋 深 为28.848m,基坑南侧为城市主路 ,车流量大 ,行车荷载容易对基坑土体造成扰动;结构开挖范围内土体较为松散、自稳性较差;开挖范围内地下水位较高,降水作业存在一定困难;施工场区面积狭小,施工风险及难度大。本场区地质条件自上而下人工堆积层为杂填土、粉土填土,第四纪沉积层为粉土、细砂、粉砂、卵石、圆砾,第三纪岩层为砾岩。地下水类型为潜水,水位标高为41.2m左右(埋深约 8.2~ 8.5m),含水层为卵石、圆砾层。换乘厅明挖结构基坑周围有多条重要的市政管线,基坑北侧DN400上水管线距换乘厅北侧结构外墙2.5m,Φ900雨水管线距基坑北侧结构外墙约3.0m,根据风险分级规定为二级环境风险工程。
2 基坑围护支撑体系
2 .1 围护桩
地铁深基坑支护方式包括地下连续墙+支撑、围护桩+支撑、土钉+喷射混凝土等支护形式,受场地限制一般采用围护桩+内支撑的支护体系,根据土体侧压力、地下水位情况确定围护桩类型、桩径及间距。围护桩施工一般采用冲击钻、旋挖钻、全套管回转钻、人工挖孔等工艺。冲击钻、旋挖钻对地质条件比较苛刻,在砂卵石、软土地层中成孔难度较大,且噪音大、污染环境、工艺落后,很难在市区施工中推广;全套管回转钻成孔速度快,精度高、污染轻,适用于所有地层,是目前围护桩施工中值得大力推广的先进工艺。本工程基坑围护结构采用Φ1000@1500钻孔灌注素混凝土咬合桩。本基坑围护结构采用Φ1000@1500钻孔灌注桩+Φ1000@1500素混凝土桩,在保证基坑围护的同时进行隔断地下水,实现基坑无水作业。
2 . 2 冠梁施工
钻孔灌注桩施工完成后,进行冠梁处土方开挖施工,土方开挖采用挖掘机或装载机直接将土方装车运走,开挖至设计冠梁底标高后进行冠梁及砖挡墙施工,冠梁以上土方开挖采用自然放坡形式。待挡墙施工完毕后对挡墙背后采用粘土回填并夯实至地面。冠梁施工前需将钻孔桩桩头凿除,清洗、调直桩顶钢筋,冠梁主筋应与桩顶锚固筋焊接,以保证结构的整体性。
2 .3 钢支撑
深基坑钢管内支撑体系是保证深基坑稳定关键因素,根据土体侧压力值确定钢管直径、管壁厚度等参数。角部支撑由于受力复杂是内支撑体系控制的关键环节,为防止角部支撑滑动应安装防滑装置。在基坑开挖过程中充分利用“时空效应”,钢支撑的安装和预应力的施加应控制在12h以内。施工中应作到随挖随撑,防止开挖深度与钢支撑架设不匹配造成基坑监测值变化异常,影响基坑稳定。本工程基坑竖向内支撑设5道钢支撑,1道底撑换撑,钢支撑采用Φ609mm钢管,管壁厚度12mm,第一道支撑于桩顶冠梁上,水平间距6m,其他钢支撑水平间距3m。钢支撑施工配合土方施工展开。钢管支撑在基坑旁提前拼装,开挖到钢管支撑标高时,安装三角托架,架设钢围檩。钢围檩与钻孔灌注桩之间预留60mm的水平通长空隙,其间用C30细石混凝土添嵌,及时用龙门吊装安设钢围檩与钢管横撑,通过液压千斤顶对钢管支撑活动端端部施加预应力。
3 土方开挖
3 . 1 基坑开挖原则
基坑开挖按照“分层分段开挖,随挖随撑,开挖与支撑结合”的原则,采取竖向分层、纵向分段的措施开挖,及时支撑,减少围岩土体暴露区域和时间。基坑开挖中设置集水槽,集水槽随开挖随加深,将基坑中积水及时抽出,保证土方开挖无水作业。
3 . 2 基坑开挖部署
土方开挖采用竖向分层、纵向分段拉槽、横向扩边的原则,每1层每1段土方施工中,在横断面跨中开中槽,由车站东端开始沿纵向挖掘;由中槽向两侧开挖面进行开挖作业。中槽的大小首先要满足挖掘机回转弃土的要求,同时要尽可能多地保留两侧土体,以支撑围护结构,减小对周边环境的扰动,并满足钢支撑施作要求。中槽开挖至4m后架设钢支撑,然后横向扩边拓展,挖至钻孔桩附近时人工配合,以免机械开挖破坏围护桩。当放坡开挖至坡脚线附近运输车辆无法进入时,将采取多台挖机接力倒运开挖;局部位置无条件作业的,可用坑内挖机将土方装至提升料斗内,再用行轨龙门将其吊出。
3 . 3 土方开挖施工要点
(1)土方开挖过程必须严格接照技术方案设定的顺序分段分层开挖,严格做到开挖一层、支护一层,上层未支护完,不得开挖下一层,并且做到不得在大雨天开挖施工。
(2)根据钢支撑位置确定基坑竖向分5层开挖,每层开挖至钢支撑下50cm。开挖完成及时安装钢支撑,按设计要求预加轴力后方可继续开挖;第5层开挖至设计坑底标高以上20~30cm时进行人工清底,以控制好基底标高和防止土层扰动。
(3)土方开挖前必须先放边坡线 ,土方开挖中必须随开挖进度放出开挖边线,以便及时控制开挖深度及边线,避免超挖或开挖不足。
(4)坑底人工的清土、基坑边角部位和桩边机械开挖不到之处的土方应配备足够的人工及时清运至挖机作业半径范围内,及时通过挖机将土方挖走,避免误工。
(5)基坑开挖尤其是最底一层开挖中必须特别小心,避免挖斗碰撞基桩,在各层开挖中均应避免挖机直接碾压桩头,若挖机无法避开密集的桩头时,需先截掉部分桩头。
4 深基坑风险管理
4 . 1 深基坑施工风险分类
建设、规划、勘察、设计、施工、监理、第三方监测等单位组成深基坑施工风险管理体系的基本单元。根据深基坑风险来源分为客观风险和主观风险,主观风险包括各参建单位风险管理不到位,如由于前期拆迁影响造成后期工期压力较大,出现盲目抢工;设计环节对区域地质条件认识不足;监理单位技术力量和同类工程管理经验薄弱;施工单位施工和技术管理不到位等。客观风险包括复杂地质、水文条件,周边管线及建筑物对深基坑施工造成的影响。这种地层比较突出的特点是上部粘性土层为软土层与硬土层互层结构,在软土层中夹有粉细砂层透镜体,下部砂层的厚度较大,为承压含水层。地铁开挖深度一般超过10m,漫滩的软土地层结构在深基坑开挖过程中的环境工程地质问题较为突出。丘陵及山区城市地铁建设中坳沟与阶地交界处、土体与岩体交界处、岩体构造带等均是风险源高发区。本工程由于位于市区交通繁忙地地段无法进行坑外降水,只能借助围护桩的咬合挡水,基坑开挖过程中挡水效果直接影响基坑的稳定。
4 . 2 深基坑工程风险控制措施
关键词:铁路路基;无砟轨道;地基处理;施工技术
Abstract: Ballast less track roadbed engineering quality control is the key to the success of high-speed rail, and ground treatment is the most important, directly determines the realization of the target design speed or not. This paper practice on ground treatment of non-ballasted track roadbed works impact on compaction, mixing pile to explore the dynamic compaction process and quality control methods.
Keywords: railway roadbed; ballast less track; foundation treatment; construction technology
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
引言
武广客运专线为设计时速350 km的无砟轨道铁路,路基工程占到30%以上,而地基处理路基占路基工程的95%以上,几乎所有的路基段都需要进行处理,其重要性不言而喻。武广客运专线地基处理路基设计主要有松土、松软土地基、厚层的可塑状软的第四系黏性土、厚层砂类土、花岗岩全风化层灰岩残积红黏土层、膨胀土路堤、液化路堤等多种类型,设计采用的地基加固处理措施主要有振动碾压、冲击压实、搅拌桩、CFG桩复合地基等。
1施工技术
1.1冲击压实、振动碾压
1.1.1施工准备
对振动碾压大部分施工单位已经熟悉和掌握,冲击压实是20世纪90年代开始运用于高速公路、机场、水电站等基础设施的建设中,应用于铁路路基施工还比较少。必须根据所在工点的路基填料特点来选用适宜的冲击压路机。
1.1.2施工技术
根据工艺试验选定的参数全面展开冲击碾压。施工采用冲击式压路机一般按照12~15 km/h的行驶速度,由路基外向内环形行走进行冲击碾压。通过现场试验与检测情况进一步总结碾压速度、遍数、含水量等相关参数和经验后再全面施工。碾压前,先检测待压实土体的含水量于最佳碾压含水量,用洒水车洒水,如有积水或过湿时,经排水晾晒至合适含水量后再进行碾压。碾压时,轮缘重叠30-40 cm,冲击压路机碾压不到的边缘,用重型振动压路机补强。
1.2搅拌桩
1.2.1搅拌桩适用于正常固结的淤泥、淤泥质土和软黏土、地基承载力标准值不大于120 kPa的粘性土和粉性土地层。对加固处理地段施工前和施工过程中,注意核对地质与设计是否相符,检验地下水是否有侵蚀性。
1.2.2搅拌桩桩径一般采用0.5 m,桩间距1.0~1.5 m,当用于侧向截水帷幕时,桩与桩间咬合不小于0.2 m;加固深度一般不超过15.0 m,桩体水泥掺入量不小于15%,桩顶面设置0.6 m厚碎石垫层,垫层中铺设一层抗拉强度不小于80 kN/m双向土工格栅。
1.2.3严格按照设计的桩位、桩长、桩数、喷粉(浆)量、复搅长度及试桩确定的工艺技术参数施工,确保桩体搅拌的连续性和均匀性;桩位允许偏差为+10 cm,垂直度偏差不应大于1.O%,喷粉(浆)量偏差不应大于室内配方值的8%,桩体强度不应低于设计值;按90 d龄期无侧限抗压强度设计,28 d龄期无侧限抗压强度也不应低于设计值的80%。施工过程中应随时做好记录。严格控制喷粉(浆)标高和停喷标高,不得中断喷粉浆,确保桩体长度;如遇停电、机械故障等原因,喷粉(浆)中断时,必须复打,复打重叠段应大于1 m;严格要求进行复拌(一般不少于桩长的1/3),以确保桩体的均匀性,要求桩上部强度较高。
1.2.4施工质量检验:粉浆喷桩完工后28 d,应采取钻芯取样法进行检验,检验搅拌桩身完整性、均匀性、桩长、持力层及无侧限抗压强度是否满足设计要求;28 d采用平板静载荷试验,确定单桩和复合地基承载力是否满足设计要求;抽检比例按设计要求或验标要求。
1.2.5桩体质量检验应在成桩28 d后进行,采用开挖检查桩体的有效直径,采用钻孔取芯样法检验桩身的完整性、均匀性、桩长、无侧限抗压强度及持力层情况是否满足设计要求;采用平板静载荷载试验确定高压旋喷桩单桩和复合地基承载力。
1.3 CFG桩
1.3.1 CFG桩原理‘
CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,原理是通过螺旋钻孔和振动沉管成孔,孔内灌注水泥、粉煤灰和碎石混合料,形成高粘结强度桩复合地基;该方法适用于处理粘性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等各种土性的地基,一般加固深度大于10m,小于20m。
1.3.2 CFG桩设计
CFG桩一般桩径设计采用0.5 m,桩间距1.2~2.5 m,铺设0.5-0.6 131厚砂砾石或碎石垫层,垫层中铺设不小于设计规定强度的双向土工格栅。水泥采用强度等级为P.032.5级以上的普通硅酸盐水泥,标准立方体无侧限抗压强度不小于15 MPa。
1.3.3 CFG桩施工准备.
地基处理:对水田地段排水疏干后挖除0.3 m种植土,并用土回填至原地面;对于水塘排水疏干,挖出表层淤泥不少于0.5 m,采用碎石土回填至水塘坎高程(原地面处),注意留排水坡度,并进行压实。对于处理段的地表水、地下水和施工水取样进行复检,看其是否具有侵蚀性。对路基处理范围内的地上和地下管线进行核查、拆迁和防护。进行桩位的轴线和地面标高测定,并根据轴线定出桩位,便于施打。
1.3.4 CFG桩成桩工艺试验
施工前先进行成桩工艺试验,利用室内混合料配合比试验结果进行现场成桩试验,以确定满足施工工艺和施工参数。试验桩不少于4根(2根为1组),4根试验桩全部做底应变检测和全长钻芯取样,检查桩身的完整性、密实性、强度和桩底持力层情况,选2根桩采用静载荷试验法做单桩或单桩复合地基承载力,根据发现的问题,分析、修订施工工艺和桩体材料配比。
1.3.5施工方法及要求
1.3.5.1成桩方法
根据现场地质条件,可选用长螺旋钻孔灌注成桩和采用振动沉管灌注成桩2种方法。一般宜采用长螺旋钻孔灌注成桩,混合料均采用泵送方式连续灌注。