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岩土研究院

成桩新工艺在地基处理中的应用

311 2022-07-07 10:46:56

1.工程情况

本工程裙楼环抱主楼,主楼地上31层,地下两层,裙楼地上3层,地下1层,自然地评标高为74.07m,设计要求利用素混凝土桩复合地基对主楼地基加固处理,采用正方形布桩,中间各桩间距1.3m×1.3m,边缘两排桩间距1.2m×1.2m,桩径 400mm,桩长12.65m,桩顶标高为63.15m,布桩共计579根。设计要求,在桩施工过程中保证不塌孔,不扰动桩端十。成孔后要清理孔底虚土,孔底沉渣厚度不大于50mm,桩下端土层要进行固化处理,桩上端端头要求剔凿平整,处理后的复合地基承载力标准值不小于 480kPa。


2.工程地质情况

根据工程地质报告,地质剖面如图1。


image.png

各土层情况∶

①人工堆积土∶主要由粘性土,碎砖块,灰渣等组成,呈松散-—稍密状态。

②黄土状粉质粘土黄褐色,呈可塑状态,属中等压缩性土。

③中粗砂∶为灰黄色,长石——石英质的,粒度不均,分选性一般,呈中密,稍湿状态。

④粘土;黄褐色,呈可塑状态,中等压缩性地基土,局部为软塑状态。

⑤粉细砂∶灰黄色,长石-—-石英质的,呈中密,稍湿状态。

⑥中粗砂∶长石-—石英质的,含约 10%~20%的卵石和砾石,呈中密——密实状态。


二、成桩工艺的选择

根据该工程的设计要求和工程地质情况,桩施工时要穿1.8m 厚的第③层中粗砂;5m 厚左右的粘土(本粘土层局部为软塑状态);5m 厚左右的粉细砂,最后进人含卵石的第⑥层中粗砂层至少 0.7m,桩底标高必须达到 50.5m。根据这些复杂情况,该复合地基施工若采用传统的螺旋钻孔桩施工方法,有可能在③、⑤、⑥层出现塌孔,在④层也有可能出现缩径现象,从而造成孔径不够,孔底虚土厚度过大,达不到设计要求。经过多次分析和研究,最后决定该工程采用新的成桩工艺进行施工,较好地解决了传统作法中可能出现的问题。成桩新工艺的流程为∶


套管螺旋钻成孔—→自制取土器取孔底虚土→埋设注浆管—→灌注混凝土并拔管成桩—→注浆固化桩底-→切割桩头


三、施 工

桩基施工前,先挖土至标高 63.35m处,然后铺垫 0.3m 厚的粉质粘土并压实,以便桩基施工,并且不扰动桩顶土层。待成桩后清除此部分土达到 63.15m 的设计标高。


1. 成孔

为了防止钻孔穿越砂层塌孔,过粘土层时出现缩径,本工程采用套管螺旋钻成孔。套管螺旋钻成孔的机械设备是在原有的螺旋钻机上加设一套压管系统,增设一台卷扬机压管,并在前方设置传力部件和导向机构。施工时根据不同的桩直径设置相匹配的套管和压管,即可进行套管螺旋钻成孔。钻孔时压管压住套管,钻杆伸到套管内,边压管边钻进,同步进尺。


本工程桩直径为400mm,桩长12.65m,做13 套套管,一套分四节,每节 3.4m 长,外径 400mm,节间由外加钢板条承插固定后,再用螺栓连接。施工时先使套管垂直对正孔位,然后移钻机,使压管压住套管,再调平钻机,将钻杆放入压管和套管内,并就位到地面,钻杆直径为370mm。施工中边压套管边钻孔,达到套管与钻头同步,从而防止塌孔和缩径。压管时压进一节套管后提起钻杆并吊起压管接套管再继续施工,如此反复进行。本工程正式施工前,在场地边缘采用此工艺进行试孔,结果发现套管压入三节,共计10.2m 后,再向下压入十分困难,分析原因主要是第④层粘土含水量过高,对套管的握裹力太大,以至于使套管压入过程中阻力过大,难以进尺。因此决定先引孔穿过第④层粘土后,再采用套管螺旋钻成孔,以防止⑤、⑥层塌孔。引孔中上部第③层中粗砂层有可能塌孔,但经试孔没有发现塌孔现象。原因是钻孔时下部第④层的粘土层向上走土时护住了第③层中粗砂。护层厚度达到50mm,因此最后决定采用先引孔施工。


施工时先用另一台钻机钻直径 430mm 的孔,深度至第⑤层粉细砂层顶面以上,标高为52.5m 左右,然后下套管。为了施工方便,将四节套管焊接连成一体,由吊车放入引孔内,并在孔口用环形盖板封住孔与管的间隙。将钻机移近套管找正位置,使压管压住套管后,将钻杆放入套管内至孔底,边压管边钻进达到设计标高。在钻进中由专人指挥,让套管与钻见有孔现聚,但通过住浆弥补了由于孔造成的孔定不实。


2.取孔底土

长族钻孔,孔特土的处理一直运用好实法,但在此工程中设计人风要求将孔固定在长族结杆的钻头上,偷进分成四个南西。相向网个南西用制板封住,边设过,两个用面开口。取土时通过钻杆的转动动取土舞较动,片将曲土到简内,随将取让浆管来用分制管,管底封死,特底向上150mm处设一共止浆板。且在150mm离度范国内钻直径了四的小孔若干,浆较源过这些小开压入土层。管长8.70,每25m设支十丰西,绸斯近径为8~12mm,以保证注染管居孔正中。用用车下管,到孔底时放下,然后提起用力酒人土中。这样做一方面可大夏定土军度,另一方面块速入土防止头处让浆小孔培事。生浆特埋人形中150mm,管上为断止杂物入临时封增。


因特为一整体,为了工方便,套管每2.他开一方能小口,用以注理土。为防止土通过小口落人孔中,开口设可开起的封板,夜一边做合灭,男一边用近销固定,开便灵活。从孔口注民土、拔在管、海根整土,再从孔口生提土,拔管混土,如此追复进行直到进顶。拔特时查管内至少国有0.5m的混源土,助止孔。国土掀适度,深度必须起过的改混凝土西。



6.切割桩头

繁的基本原理是将切制谁土的努由垂在改为水平切制,电机传力为水平,绸水平转动,由人工用力推住结靠近进头切的线切制,特直径50mm,性径30mm,进行三次切制,在大非带平整。一个台班可切的20个性,速度很快,效果很好。设计人困非能捕进,并得到了专家的都指。

合地基承力标准值设计要求BOkPa,用上还波工艺工578性,经过试达丁设计要求,复自地落承力标准值最低达到592.8KPa,变形量3mP.实践证明。此成工艺具有设备的典、工技术易于,方案调盛灵活,成孔质量交全可推带优点,较好地解决了长繁族钻孔不能成孔的难,同时孔底取虚土,生浆固化底,提高了桩端承载能力,桩头切割锯的使用为复合地基凿桩头提供了机械施工的可能。此工艺对于同类地质条件的工程具有一定的可行性和推广价值。


桩基施工许多工艺已经相当成熟,今后施工要向节省人力、物力、水平先进、解决疑难问题方面发展。