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钻孔施工!某高层写字楼人工控孔施工质量事故处理方案分叉析

导读:该文是钻孔施工论文范文,为你的写作提供相关参考。

矿井瓦斯抽放钻孔施工工艺 视频 : 钻孔灌注桩施工工艺 1、★钻孔灌注桩施工2、★钻孔灌注桩在卵砾石地层中的施工改进方法3、★路桥工程中钻孔灌注桩的施工技术4、★房屋建筑钻孔灌注桩施工技术的应用

杨 力

(东华工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

摘 要:文章通过对某高层写字楼人工挖孔桩工程施工中质量事故处理方案的比较,说明了压密注浆技术处理人工挖孔桩孔塌陷时,在技术、经济、工期、质量保证上具有明显优势.

关键词:高层写字楼;人工挖孔桩;质量事故;压密注浆

中图分类号:U445      文献标识码:A

文章编号:1009-2374( 2010)19-0146-03

人工挖孔桩由于具有单桩承载力高,适应性强,成桩的质量相对可靠,成本适中,施工简便等特点,被广泛应用于桩基工程中,但桩基属于隐蔽工程,在其施工过程中受工程地质条件,混凝土浇灌工艺,现场管理等多方面因素的影响,如果处理不当,就会发生工程质量事故,从而引发各种问题,笔者碰到的某高层写字楼人工挖孔质量事故具有一定代表性,现就将其概况及处理情况简介如下:

1 工程概况

某28 层写字楼,总建筑面积为33900m2,地上26 层,地下2 层;结构形式为钢筋混凝土框架- 核心筒,基础采用人工挖孔桩,其中核心筒部分为桩筏基础,筏板厚1950mm,桩端持力层为第4 层中风化砂岩,岩石端阻力特征值为2800kPa.本工程±0.000 标高相应绝对标高为40.300,桩的具体平面布置如下:

核心筒内桩长为22 ~ 25m,设计桩身直径为φ1400、φ1500,扩底直径为φ2000、φ2200、φ2600,桩身混凝土强度为C35.护壁上口为175mm,下口为100mm,其砼强度为C30.工程地质勘察揭示,场地地层主要由素填土、粘土、强风化砂岩、中风化砂岩组成,各土层特性简述如下:素填土:杂色,松散状态,层厚1.50 ~ 1.90m;粘土:灰 ,硬塑~ 坚硬状态,层厚24.70 ~ 25.90m;强风化砂岩:砖红色,坚硬状态,层厚4.00 ~ 5.00m;中风化砂岩:砖红色,坚硬状态,最 厚度6.50m.

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2 塌孔事故简介

本工程桩基施工是2006 年10 月开始,施工到核心筒范围桩基时,已是到腊月年底,筒内大部分桩孔都已开挖,开挖深度大都在12m 左右,由于年前的连日雨雪和过年放假,施工单位为采取有效措施维护,导致部分桩孔出现坍塌,如上图中的33# ~ 39# 孔是全孔塌为平地;40# ~ 44# 为局部塌孔,但塌孔的高度已超过开挖深度的一半.事故发生后,施工单位及时向监理和业主汇报,业主及时把情况反馈到设计院,获知消息后,各方都非常重视,由于本工程工期很紧,业主要求必须尽快妥善处理好塌孔,确保项目的安全顺利推进.

3 事故处理

事故发生以后,建设方组织施工单位、设计院、监理公司、钻孔桩施工单位、基桩检测单位、以及邀请省内有关专家召开专题会议,分析塌孔原因,主要是由于施工单位对已开挖孔未进行及时保护,加上连日雨雪,导致桩孔周边的土层松软,时间长了,便出现坍塌.虽然现场塌土已趋于稳定,但是施工人员没有人敢继续开挖.会上大家一致认为,为确保该建筑物安全、可靠、不留安全隐患,必须在确定一个安全可靠的方案后,方可进行下一步施工.本工程后来出现了两种处理方案,具体如下:

3.1 方案一:改人工挖孔桩为钻孔扩底灌注桩  3.1.1 用钻孔扩底灌注桩处理塌孔桩方案简介 由于部分人工挖孔桩,如果再用人工开挖方法施工可能存在一定的人身安全隐患;由于护壁的存在,人工开挖难度较大;部分桩孔距离较近,必须跳孔开挖,施工时间较长.鉴于以上情况,建议采用机械式钻孔扩底灌注桩进行施工,可较好地解决这些不利因素.

(1) 对于大部分塌孔和全孔塌为平地的桩孔,由于护壁混凝土的存在,上部拟采用冲击钻进行施工,下部扩大头采用回转钻进行扩底.

(2) 对于塌填到扩大头以上的情况不明桩孔,采用回转钻进,到底部时采用扩底钻头进行扩底.

(3) 采用优质膨润土泥浆作冲洗进行护壁,确保孔壁稳定.

(4) 采用后压浆施工技术对桩底进行压浆处理,保证桩基承载力.  3.1.2 桩、孔的检测 采用钻孔扩底灌注桩施工,扩底钻头本身采用滑块装置,在重力作业下,钻头张开到设计直径,在地面可用尺进行丈量.另外也可以采用专用设备和仪器进行检测(如采用上海生产的JJC-1A 井径仪进行检测).(1) 桩孔检测.当桩孔扩底成孔结束后,马上采用JJC-1A 井径仪进行检测,如孔径和沉渣满足设计要求,则允许进行下道工序施工.(2) 桩基荷载检测.采用人工挖孔扩底桩中的埋置载荷箱的方法,进行桩基承载力测试,确保桩基承载力满足设计要求.(3) 施工前对塌桩孔进行工程勘探,确定地层是否满足设计要求(即原挖孔桩底部地层是否软化,并确定钻孔桩是否需要加深)  3.1.3 桩间土扰动的处理 由于现场人工挖桩倒塌引起桩间土的不密实,为确保质量,建议在每根桩间布点4 ~ 6点进行压密注浆,注浆深度同桩深.  3.1.4 钻孔扩底灌注桩施工方法 本工程采用机械式扩底钻头进行扩底,按正循环方式钻进.在钻孔施工前,需将全部倒塌的桩孔上部进行回填,回填土宜采用老粘土,在回填过程中,做到边回填边压实.确保桩基工程施工安全.

(1) 埋设护筒.护筒采用4mm 钢板卷制而成,护筒内径大于桩直径100mm,为防止钻进施工中护筒外圈造成坍孔和护筒脱落,护筒下部应夯实,四周用粘土回填密实,其中心与桩位中心允许误差不大于20 mm,并应保持护筒垂直度和饿水平度,同时焊两根钢筋,使之与机台木固定.

(2) 成孔工艺.成孔施工后,检测桩孔质量参数,其主要包括:孔径、孔深、钻孔垂直读、孔壁的稳定性和沉渣厚度,利用桩孔测试仪器检测孔径、沉渣及垂直度.

孔深:钻孔前先用水准仪确定护筒标高,并以此作为基点,按设计要求的孔底标高确定孔深,以钻具长度确定孔深,孔深偏差在+10cm 以内.

沉渣厚度以第二次清孔后测定小于10cm 的数据为准,但必须保证第一次清孔后沉渣小于20cm,方可提钻.如果需要测量孔径,则用井径仪测量.如出现提钻遇阻等缩径现象应进行扫孔直至符合要求.成孔先采用自然造浆钻进,如成孔困难,则采用人工膨润土优质泥浆钻进.先用上部成桩口径钻到设计孔深,提钻后再下扩底钻头进行扩底施工.

(3) 护壁与清孔.依据地质资料,该区域地层自然造浆较差,下部地层砂性较重,因此施工时必须给予高度重视.初步确定以泥浆护壁地层自然造浆为主、人工泥浆为辅,并根据不同地层的地质特性,调整泥浆性能,以确保泥浆性能充分携砂以减少孔底沉渣和保持孔壁的稳定.如自然造浆较差、则主要采用人工膨润土泥浆工艺进行护壁.

(4) 钢筋笼制作和混凝土土的灌注.按图纸和施工规范,进行桩身钢筋笼和混凝土的灌注.本方案的优点在于,在目前塌孔情况不明下,施工较为安全,而且工期能够满足总体要求,根据施工单位测算,一般是2 ~ 3 天一根桩,采用跳钻,一共用3 ~ 4 台钻,对于本工程剩余的桩需要工期大概为35 天.但本方案采用需注意以下几个问题:

第一,对于本工程,以钻孔灌注桩代替人工挖孔(干作业)桩,会出现在同一单元、同一承台内混合使用,必须严格控制不均匀沉降,该处无规范依据,现行规范不不宜.若采用,必须要有一个经过一定程序和一定权威认可的整体方案.

第二,本方案应包括理论依据、实践成功经验(书面的鉴定),以及共同使用时,钻孔灌注桩与人工挖孔桩不同之处的解决办法.

第三,本方案须经勘探、检测部门的认可,并要为设计提供依据(补充勘察报告、检测报告),补勘报告应对本方案的桩基、桩周土现状等给出工程评价,提供新的设计参数,包括新的桩承载力特征值、沉降量、桩周土的影响等,以及两种桩混用可能带来的其它影响.

第四,钻孔桩应单独采取有效可行的试桩和检测方案.即本工程需对新的钻孔桩按规范进行试桩,待其符合工程设计和规范要求后再进行工程桩的施工.试桩的数量应单独确定;可以和人工挖孔桩试桩同步进行,试桩和检测标准均和人工挖孔桩相同,其结果应作为桩基验收的依据.根据本工程所在地的经验,桩基检测采用预埋载荷箱法,由于出现过塌孔,桩周土较不稳定,人工难以下到孔底安装载荷箱,即使能下去,难以保证孔底的沉渣都能清除干净,这与人工挖孔桩不同(其孔底沉渣能清楚干净),从而会导致检测结果有偏差.另外,试桩过程的阻力来自桩周土,而目前土已松散,要事先注浆固结,还有个需注意的事情是,注浆孔若集中在载荷箱的压力盒下,会使检测结果偏高.

第五,本工程如采用钻孔灌注桩,势必对原设计产生一定的影响,需重新复核,复核内容有以下几个方面:桩身混凝土强度降低,规范折减系数为0.6 ~ 0.7,本次取0.6;桩的端阻力相对较低,需以补勘报告和试桩为准;桩径、扩底尺寸和深度可能增加,钻孔桩的方案中应给出预估,以便设计预估其可行性;桩距、扩底距和相邻桩的高距比;桩周土扰动的影响,增加了负摩阻力,增加的桩的荷载,从而可能增加桩径和桩身配筋等.

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第六,此方案带有很多不确定性和一定的风险,如试桩结果不理想,将很难再处理.与原设计的人工挖孔桩相比,如出现沉降P-S 曲线(线性段)一致,仅承载力不够,可以进行补桩等处理;如出现沉降P-S 曲线不同,差距较大,则很难补救.

第七,钻孔桩的最大直径只能达到2400mm,与原设计有差距,需要补桩;另外其沉渣的厚度为100cm,大于规范的50cm.

第八,由于现场部分孔坍塌时,钢模和先前人工挖孔时施工用的钢缆绳也一同塌下埋入土中,钻孔时钻头可能碰到钢模或钢缆绳,导致机器损坏.

3.2 方案二:继续采用人工挖孔桩本方案是采取继续开挖成孔,恢复已成桩孔.但前提必须将现场易坍塌土体处理好,确保不出现第二次坍塌,具体内容如下:压密注浆加固有很多种,本工程采用水泥压力注浆,具体就是通过在桩孔周边钻孔,将水泥浆通过压浆泵、注浆管均匀地注入岩土层中,以填充、渗透和挤密等方式,驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体,并填充其位置,硬化后将岩土胶结成一个整体,形成一个强大、压缩性低、抗渗性高和稳定性好的新的岩土体,从而使地基土得到加固.水泥压力注浆优点是:能与岩土体结合形成强度高、渗透性小的结合体;取材容易,配方简单,操作易于掌握;无环境污染,价格便宜.

(1) 对全部塌孔场地进行注浆加固方法.按梅花型布置注浆孔(即按等腰三角形布孔),孔距约1.5m,孔深到中风化泥质砂岩层面;采用钻机打触探孔方法由上而下成孔和注浆,分段成孔,接着注浆,直到中风化泥质砂岩层面,分段高度约1.5 ~ 2.0m;水泥浆水灰比约0.50 ~ 0.55,掺20% ~ 30% 粉煤灰和2% 水玻璃;注浆压力上小下大,控制在0.1 ~ 0.3MPa;注浆顺序先外后内;每个孔须注三次浆,每次注到地面冒浆3 分钟为止.

(2) 布置4 ~ 6 个检验孔,如均注不进浆即可终注.否则,利用检验孔继续注浆,直到再注不进为止.

(3) 按挖孔桩施工工艺重新开始开挖全部塌孔桩的成孔,并视桩孔孔壁自稳性,逐孔确定采取半模施工,做到少挖快护.具体要求:护壁混凝土标号为C30,护壁厚度200 ~ 250mm;上下节搭接高度不少于100mm;护壁混凝土中配置16@150 竖向插筋,每节配筋长度:半模为1000mm,整模为1500mm,在每节护壁混凝土顶部配置1φ8 环筋,并将部分与竖向插筋扎结;扩头部分须采用M5砂浆砌筑120 半砖护壁,防止扩头部分再次塌孔;认真做好清底.如已用混凝土封过底,抽查2 根桩孔检验端岩岩质是否被浸泡软化.如被软化,可适当加深桩孔,满足要求,做好清孔,立即封底.

(4) 对于部分塌孔的(包括情况不明,桩端被填的桩孔).按挖孔方法,并参照上述全部塌孔成孔施工方法和要求进行成孔施工,确保成孔满足设计要求.

(5) 钢筋笼制作和安装、桩身混凝土的采购和浇注拟按原施工组织设计进行.

(6) 确保施工安全的措施.择优选择责任新强、操作熟练的成孔工人下孔作业;对部分塌孔和情况不明的桩孔,下孔开挖前,桩基施工单位的安全员和施工员应先下孔,逐孔检查混凝土护壁是否有开裂,开裂的护壁可需要采取加固措施,在安全员确认无安全隐患的情况下,作业工人方可下孔操作;下孔作业人员须戴安全帽,携带安全带,穿球鞋;每个桩孔孔口须有2 人作业,其中一人兼安全员,集中精力注意孔内情况,与下孔人员保持联系,一旦发现险情,下孔人员立即上孔.

3.3 最终方案确定

综上所述,不难看出,第一种方案存在诸多技术不确定因素,需要勘查和设计单位重新勘探和计算复核,这些工作都需要一定的时间和金钱,不利于总体工期要求和节省造价.另外,就现场实际情况,采用钻孔,可能会出现钻头损坏和破坏现场土层,从而使现场问题变得更为复杂,导致严重耽误工期.第二种方案操作简单,取材容易,价格便宜,而且没有什么不良后果.本工程最后选用的是第二种方案,花费不多,处理效果很好,它加固了所有塌陷土,确保了继续挖桩的安全问题,消除了施工人员的心里顾虑.最后,所有问题桩孔均顺利成孔和浇灌,基桩检测均满足规范和设计要求.

4 结语

该工程由于出现上述施工质量事故,不但花费几十万加固和人工挖孔额外费用,还耽误了一个多月的工期,所造成的损失还是不小的.通过对该工程中的一些问题进行分,总结如下的经验与教训:

人工挖孔桩虽然简单直观,质量检查容易,但桩施工的制约因素多,维护不好,易出现质量事故,因此桩孔施工时务必对现场做好排水,并随时关注天气,做到孔挖好后,及时检查验收、封底,并尽快浇筑桩身.

桩基施工发生质量事故后必须采取技术可行、质量可靠、安全稳妥、经济合理的处理方案,上述方案一,虽然操作安全,但存在诸多不定因素,需重新复核和检测,甚至补桩,要增加较多费用和时间.方案二,操作简单,花费时间和金钱相对较少.坚持以预防为主、防微杜渐的原则,加强对施工现场的管理和监督,把施工质量事故消灭在萌芽状态中.

参考文献

[1]  中华人民共和国建设部. 建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)[S].中国建筑工业出版社,2006.

[2]  中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].中国建筑工业出版社,2002.

[3]  江正荣.建筑地基与基础施工手册(第二版)[M].中国建筑工业出版社,2005.

作者简介:杨力(1977-),安徽枞阳人,东华工程科技股份有限公司工程师,研究方向:结构设计.

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