卵石层、圆砾层、砂层以及强风化泥岩施工挤密灌注桩方法

卵石层、圆砾层、砂层以及强风化泥岩施工挤密灌注桩方法 卵石层、圆砾层、砂层以及强风化泥岩施工 挤密灌注桩方法 ?啊翟繁 一0,??0蜉f 第24卷第3期 2008年9月 电网与清洁能源 PowerSystemandCleanEnergy Vo1.24N0.3 Sept.2008 文章编号:1674—0009(2008)03,0062—04中图分类号:TU473文献标志码:A 卵石层,圆砾层,砂层以及强风化泥岩 施工挤密灌注桩方法 张会,刘清洁z,鲁力s (1.陕西省泾阳县水利局,陕西成阳713700;2.陕西龙海工程建设有限公司,西安710016: 3.西安工程大学,西安710048) ConstructionofExtrusionFillingPileintoStratumofPebbleBed,Pudding Stone,Sandstone,andIntenseWeatheringMudstone ZHANGHui,LIUQing-jie,LULi (1.JingYangBureauofWaterandHydropower,Xianyang713700,ShaanxiProvince,China; 2.ShaanxiLonghaiTeIec0mmunicationsConstructionEngineeringCo..LtdXi’an710016.China; 3.Xi’anPolytechnicUniversity,Xi’an710048,China) ABSTRACT:Aconstructionmethodofextrusionfillingpileinto stratumofpebblebed,puddingstone,sandstoneandintense weatheringmudstonewasexpounded.Itwasshownbymany engineeringpracticesandfiehtexperimentsthatthemethodand processweresuccessful,havingadvancingpotential,andsuitable forthosekindsofstratumswiththeadvantageoflowercostand shorterconstructionperiod. KEYWORDS:foundationengineering;groundtreatment; constructionofextrusionfillingpile;technology 摘要:结合近几年来在部分地区的卵石层,网砾层,砂层中以 及强风化泥岩中施工挤密灌注桩的工程实例,介绍一种适合 于该地层条件下的挤密灌注桩施工方法.该施T艺和方法 对于解决在卵石层,圆砾层,砂层中以及强风化泥岩中施【: 灌注桩提出了一个费用低廉,工期很短的方法,通过大量的 工程实践,现场试验和检测证明,效果十分突出,证呀该技术 对于解决这类地层的挤密灌注问题是十分成功的,具有很好 的发展潜力,可以供同类工程借鉴和参考. 关键词:基础工程;地基处理;挤密灌注桩施lr;技术 O引言 随着国民经济的发展和居民生活水平的不断提 高,各类基础设施和居民对生产和生活的要求也越 来越高.公路,铁路,电力,通讯和住宅等对于现代的 人们来讲显得尤为重要.T业与民用建筑逐步由从 平面向空间发展,高层建筑越来越多,房地产占地已 经逐渐的从城市核心区向周边扩散,”依水而居,依 山为邻”成为现代都市生活的一个显着特点. 在”依山傍水”环境条件下,所处的地域地层地 质结构大多分布着卵石层,圆砾层,强风化的岩石 以及砂层.由于这些土层从历史上长期处于冲积和 洪积作用条件下,所以各个土层分布规律性的不是 很强均匀性较差,经常有粉质黏土以及其它软弱 土透镜体存在.尽管这些土层的地基承载力特征值 较高,但是天然地基往往不能满足上部荷载的要 求要提高该地基的承载力,必须采用补强的措施, 如果考虑基桩 施工方案 围墙砌筑施工方案免费下载道路清表施工方案下载双排脚手架施工方案脚手架专项施工方案专项施工方案脚手架 ,按照通常的施工工艺,大 多是反循环泥浆护壁,冲击成孑L或者人【挖孔等方 法这些施工方法对于这样比较复杂的地层结构环 境,都有其自身的缺点和不足.如果在该地层能够 形成挤密灌注桩,不仅可以充分的利用这些土层自 然承载力高的特点,成为一个很好的桩端持力层, 而且经过挤密后其桩问土的承载力将会提高,同时 也使桩身侧摩阻力大大提高,进而提高桩的竖向承 载力特征值. 本文结合我们近几年来承担的电力,电网基础 工程和工民用建筑基础工程的实例,对在卵石层,圆 砾层,强风化的岩石(粒径2,40cm)以及砂层中施工 第24卷第3期电网与清洁能源 灞| ||誊|_? 63 挤密灌注桩的设计和施工情况做简要的分析,以达 到与各地同行间交流的日的,同时也希望为以此地 基基础的施工做一点积极的探索工作. 1施工方法简述 本工法是采用锤击双重套管I”,将内外管同时 送入地层中,抽m内管,然后再向外管内浇注混凝 土,再将内管放入外管内,并压住混凝土表面,然后 匀速起拔外管,从而完成混凝土灌注桩的形成.本 工法的关键在于在成孔时不排土,使桩问土的密实 度大大提高,同时在灌注混凝土时,外管在孔内,不 会形成塌孔和缩径.避免了采用泥浆护壁桩底端沉 渣不易清除的弊端.从而保证了单桩竖向承载力高 的特点,具有现场无污染,施_丁速度快的特点. 2具体的施工步骤及技术要点 2.1施工装置(工艺)简述 施工装置(工艺)见图1. 图1施工装饰示意图 本施工装置主要包括以下几大部分. (1)动力部分:该装置的动力为柴油锤,直接作 用于内管顶端的圆形钢制压盘上,形成冲击能,致 使内外管进入土层. (2)夯管:分内外管,外管直径和桩径一致,内 管穿于外管之中.内管的外径小于外管的内径1.0, 1.5cm内管顶端通过连接装置与圆形钢制压盘连 接,底端用钢板封盖. (3)起拔装置:钢丝绳通过外管上的挂钩上提 外管. 2.2技术要点 (1)将内管放在外管内,并将重锤的底座放在 内管顶端的圆形钢制压盘上. (2)启动重锤,锤击内管上顶端的圆形压盘,锤 击形成的夯击能量经过内外管传递并作用至地基 土层,使得内外管同时沉入卯石层,圆砾层,砂层或 强风化泥岩的地基基底以下的土中.沉管的深度主 要由两个因素确定和控制:一是按设计要求确定桩 长,即桩端必须进入设计持力层足够的深度:二是 按照锤击贯人度确定桩长,即最后十击贯入度小于 一 定量,即为终止锤击沉管的控制指标.这两个因 素相辅相成,缺一不可 (3)抽内管,分次向外管内灌入混凝土并适 当超灌,最终的混凝土灌注高度以保证外管拔出土 层后桩顶标高符合设计要求为宜. (4)用内管压住外管内的混凝土表面,缓慢匀 速拔出外管 (5)外管全部拔出,用振动棒对桩体进行振捣. 3施工设备主要结构特征 (1)支架:主要功能在于能够满足内外管的起 拔和移动,夯击锤的悬挂和定位 (2)内夯管:内管底端封闭,顶端配置一个比外 管直径更大的一个圆盘.内管的长度比外管短5, 25cm,内管底端封口的圆形板直径比外管内径小 0.5~2.5cm.内夯管的直径28.0,50.0cm (3)外夯管:两端都是通透的.在外夯管的两 头,要各加补一道护板,以提高外夯管在冲击穿透 土层和内管顶端圆形压盘对外管顶部的冲击破坏 力.外夯管的直径在35.0,55.0CIT1.外管的长度在是 2.0,25.0l’n. (4)夯击动力装置:采用液压锤,柴油锤,电动 ?E匮j? 一穗0谢翡 64张会等:卵石层,网砾层,砂层以及强风化泥岩施1挤密灌注桩方法 锤等.夯击能量30,50kN?m. (5)起拔装置:主要是解决外夯管和内夯管在 进入土层,浇注混凝土后的起拔问题.采用一系列 滑轮组,通过钢丝绳的绞动提升来完成. 4特殊地质环境的施工要点 4.1上部杂填土施工要点 由于杂填土的成分较为复杂.既有建筑垃圾, 又有生活垃圾,土体的空隙比很大,如果杂填土的 深度较大.超过桩身长度的l/3时,先进行上部预处 理.处理的方式是在该场地采用本施工方式成素土 或者灰土,水泥土挤密桩,提升杂填土的密实度,降 低空隙比.部分地域的杂填土还有巨型的板梁,顽 石,漂石等,当影响桩位和成桩桩长,对夯击成孔带 来闲难和不便时,采用重锤冲击的方法,”一冲二挤 三砸”.力争使其破碎或者移位. 4.2地下水位较高地区施工要点 在卵石层,圆砾层,强风化的岩石以及砂层中 广泛分布地域,地下水位都普遍的较高,这样就使 得桩身部分或者大部分处于地下水位以下,夯扩 过程和混凝土浇注过程的封水问题就显得尤为重 要.由于内夯管比外夯管短5,25cm,在开始施工 的桩位点处堆放适量的干硬性混凝土,然后将内 夯管底端对准桩位点,并使得外夯管底端正好置 于干硬性混凝土的顶面之上,然后启动夯锤,锤击 内外夯管直到设计持力层的深度,这样可以在双 重套管的底端形成一个5,25(:Hl厚的饼状混凝土, 相当于一个混凝土塞子堵住外管的底端,防止地 下水进入外管内部,起到封水作用.另外还可以采 用预制锥形或者饼状圆柱体f昆凝土桩等方法实现 封水. 5其它应该注意的事项 施工时采用的外管直径250,550inln,外夯管的 长度2,25m.内夯管的底端封口的圆形钢板直径稍 小于外管内径0.5,2.5cm.确定合适的圆形钢板直 径.可以避免沉管时泥土从内夯管底端与外夯管时 间的狭小缝隙中挤入外夯管内.当较少量的泥土被 挤入外夯管内,在抽内夯管时可同时带出,不影 响灌注混凝土的质量. 6常用基础类型及经济效益 6,1复合地基 在圆砾层,卵石层,砂层,强风化泥岩(粒径2, 40cm)等上述的地质土条件下.其天然承载力高, 承载力特征值在220kPa以上.但由于大部分存在分 布不均匀,夹有透镜体等情况,对于高层建筑物不 宜采用天然地基.本施工方式主要是对这样自然承 载力高的地基土进行适当的处理,使得复合地基的 承载力大大提高,从而保证高层建筑物对地基强度 的要求.这样可以充分利用天然地基承载力高的特 点,又采用锤击双套管施工混凝土灌注桩的方法 (桩径q~300,q~450mm),经处理后的复合地基承载 力特征值达到350,700kPa.完全可以满足高层建筑 物对地基承载力的要求.其经济造价与现有技术通 常采用的冲击成孔或者钻孔灌注桩相比可节约地 基处理费用40%,70%,施工的工期节约50%以上. 6.2桩基 除了上面所述的复合地基基础形式以外,同样 还可以采用桩筏基础.桩径q~400,q~500mlIl,桩端进 入圆砾层,卵石层,砂层,强风化泥岩(粒径2,40cm) 等设计持力层的深度不少于1.5m,并在桩底端形成 夯扩扩大头.夯扩大头的填料量不少于0.78ITI,填料 为干硬性混凝土.单桩的竖向极限承载力标准值可 达到3000,5000kN.其造价是通常采用的冲击成 孔,人工挖孔灌注桩费用的30%,40%,施工的工期 节约60%以匕 7应用实例 【实例一】延安东方世纪广场工程位于延河左 岸,总楼层数为29层,要求的地基承载力设计特征 值为560kPa.经开挖后的桩问土为圆砾层(粒径2, 30cm).厚度为2,4In,厚度不均匀,个别区域有粉 质粘土夹层;下部为强风化泥岩和中等风化泥岩, 厚度在4m以上.地下水位在基底以上311”1处. 基础处理形式:采用锤击双套管钢筋混凝土桩 复合地基,桩径q~3501TIIYl,主配筋4@8,锤击贯入度 以最后j阵桩长以贯入度和进入设计持力层的深 度双重控制.按等边三角形布置,桩间距为1.6in. 施】的主要技术参数:以柴油锤作为动力,锤 第24卷第3期电网与清洁能源 曩一 ?|?- 65 重4.0t,落距1.5fn,贯入度为4cm.桩身混凝土强度 C30施T桩长6,7Ill,有效桩长3~4m. 主要施工组织措施:先行开挖至地下水位以上 5O,70cm处,能够满足设备的正常行走和移动,即 可开始工程桩的施工.施工中在原设计的桩顶标高 以上多灌1.0,2.0nl虚桩,其上部空桩用现场渣土回 填至施工表面.边施工T程桩,边基坑降水;1二程桩 施工结束,降水也就达到基坑开挖要求.然后开挖 桩间土.破桩头至设计桩顶标高. 检测结果:经复合地基检测,复合地基承载力 特征值不小于570kPa,满足设计要求.桩身的完整 性较好. 经济效益比较分析:原设计基础拟采用桩基方 案,桩型为冲击成孔灌注桩,总造价约1000万元,_T 期约为4个月.本基础处理方案总造价为380万元, 有效_丁期为35d,现场无排土排泥等污染. 【实例二】甘肃兰州永登750kV国家电网T程, 位于大川沟南侧,站址横跨两个地貌单元,南侧为 山前洪积扇,北侧为大川沟沟道.地质结构为上层 黄土状粉质粘土(厚度0.6,4.8II1),其下依次为砂土 层(厚度1.3,5.1lI1),黄土状粉土(厚度1.4,15.8ITI) 和角砾或者砂砾石层(厚度2.9,9.2m),底部为基 岩.设计要求的灌注桩必须具有抗拔和抗压双重 性,单桩的竖向极限承载力不小于1500kN 基础处理形式:采用锤击双套管素混凝土桩复 合地基,桩径@350mm,锤击贯人度以最后二三阵桩 长以贯入度和进入设计持力层的深度双重控制.按 等边二三角形布置.桩间距为1.5Ill 施1二的主要技术参数:以柴油锤作为动力,锤重 4.0t,落距1.5l’n,贯人度为4C111.桩身混凝土强度 C30.施T桩长8,19m.有效桩长7.5,18.0ITI 主要施工组织措施:场地整平能满足施工设备 行走即可开始_丁程桩的施J.施工中在原设计的桩 顶标高以_卜多灌0.5,1.01”I1虚桩,]:程桩施工结束, 再开挖桩问土,破桩头至设计桩顶标高 检测结果:经复合地基检测,单桩的竖向极限 承载力不小于1500kN.满足设计要求桩身的完整 性较好.. 经济效益比较分析:原设计基础拟采用冲击成 孔灌注桩方案,总造价估算约10000万元,期约为 5个月本基础处理方案总造价为5600余万元,有效 _r期为45d,现场无排土排泥等污染. 【实例三】延安电力局综合办公楼工程位于延 河左岸.要求的地基承载力设计特征值为540kPa. 经开挖后桩问土为以冲积相圆砾(中密)为主的杂 填土.杂填土中含有大量卵石(粒径5,20cm之间) 和较大漂石(直径60,90cm,个别体积较大者,在 150cm以上).其厚度为4,8IYI,不均匀;下部为强风 化泥岩和中等风化泥岩,厚度在4m以上;底部为砂 岩地下水位处于基底以下7m左右. 基础处理形式:采用锤击双套管钢筋混凝土桩 筏基础,桩径@450mm,主配筋6@14,锤击贯入度以 最后三阵桩长以贯人度和进入设计持力层的深度双 重控制.按等边三角形满堂布桩,桩间距为1.75m. 施工的主要技术参数:以柴油锤作为动力,锤重 4.0t.落距1.5m,贯入度为2C1TI.桩身混凝土强度 C35施工桩长4,81TI,有效桩长3.5,7.5m. 主要施]:组织措施:按照先行开挖至设计基底 以上50,70cm处,即开始_r程桩的施工.施T中在 原设计的桩顶标高以上多灌0.5,0.7111桩头,桩头部 分用震动棒震动密实.对于漂石,采用重锤夯击尽 量击碎或者使其移位,特别巨大的(6mx8mx3m) 不能采用重锤夯击的,采用人工钻孔(直径800Cn1) 穿透漂石,然后用杂填土回填,再使用锤击双套管 施工挤密灌注桩.工程桩施工结束经检洲合格,再 开挖桩问土,破桩头至设计桩顶标高, 检测结果:经现场静载试验检测,单桩承载力 极限值不小于2600kN,满足设计要求.桩身的完整 性很好.最大沉降量为18111111,沉降差在10mm之内 经济效益比较分析:原设计基础拟采用桩基方 案,桩型为人丁挖孔灌注桩,总造价约400余万元,工 期约为3个月.本基础处理方案总造价为120万元. 有效工期为35d,现场无排土排泥等污染 参考文献 1]JGJ94-2008建筑桩基技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 【sJ.2008 收稿日期:2008—08—23. 作者简介: 张会(I968一),男’ll:程师 (编辑李沈)