粉砂土层中采用水泥搅拌桩中套打钻孔灌注桩施工技术.doc

粉砂土层中在三轴水泥土搅拌桩中套打钻孔灌注桩施工质量控制 唐忠锋 周孟东 肖强 （中天三建，上海 201102）摘要在粉砂土层中,为了保证围护桩的成桩质量，钻孔灌注桩在三轴水泥土搅拌桩中套打技术应运而生，通过施工实践，取得了良好的效果。关键词 水泥掺入量；钻进速度；提升速度；二次成孔;套打时间选择；监测0 前言钻孔灌注桩围护结构在深基坑施工中已经非常普遍,但是在一些复杂的地质条件和周边环境制约下，为了更好的保证基坑安全,如何100保证围护桩的施工质量成为当前的研究课题，通过施工实践,粉砂土层中在三轴水泥土搅拌桩中套打钻孔灌注桩能最大限度地控制围护桩施工质量和变形。1 工程概况上海中天大厦位于上海市杨浦区，东邻四平路、北邻伊顿公寓，南邻杨浦高级中学，西侧为书香公寓，东侧四平路下有轨道交通地铁10 号线通过。该地下室为地下二层，基础开挖深度为10。714。6m，根据上海市基坑工程技术规程（DGJ08-612010）的规定，其基坑安全等级属一级,环境安全等级属二级.基坑开挖面积6020m2,基坑周长310m。2 地质情况及周边环境该工程地下室基底置于第3b层灰色砂质粉土层中，在基坑开挖断面上的土层有、1、3a、3b 层砂性土。砂性土层渗透性好,对基坑的深井降水质量、围护和止水帷幕的施工质量提出了较高的要求，本项目基坑开挖深度为-10.7M-14.6M，从2.65M以下全是砂性土层，基坑开挖时由于土体原有平衡被破坏，土体易产生侧向位移。同时第3a、3b层在震动作用下易产生液化，基坑开挖时,在水头差的作用下，易产生管涌及流砂现象.基坑南、西、北三侧邻近民宅，东侧邻近轨道交通10 号线（基坑边线距隧道结构边线30。1m)，基坑与地下室施工过程中产生的变形量，容易对周边的轨道交通、管线、邻近建筑等造成破坏。3 基坑围护设计根据地质勘察报告和开挖深度，该工程围护结构初步采用钻孔灌注桩+止水帷幕的围护结构形式.即采用A9501150钻孔灌注桩作为排桩围护，外侧采用A850600三轴水泥搅拌桩作为止水帷幕，坑内采用钢筋混凝土支撑体系,坑底采用三轴水泥搅拌桩加固。该围护设计与周边相同地质条件下的地下连续墙对比有以下两个优点：单桩相比连续墙施工更能保证成孔质量，不易塌孔.通过调查发现地下连续墙的渗漏比较严重。由于围护桩施工范围内存在3b层灰色砂质粉土,该层土在地下水头作用下极易产生管涌及流砂现象，从而无法保证钻孔灌注桩在成孔过程中的质量控制，为了确保基坑绝对安全,经过专家多次论证，综合比较分析后,决定采用在两排水泥搅拌桩中套打灌注桩方案,即等三轴水泥土搅拌桩施工完成后,在搅拌桩中再继续施工钻孔灌注桩。围护设计参数为：采用9501150钻孔灌注桩在三轴水泥搅拌桩中套打作为围护结构，灌注桩桩底标高为25。800，有效桩长为23.3m;三轴水泥搅拌桩850600，桩底标高为-18.200，有效桩长为15.7m，水泥掺量为25%。外侧一排止水桩桩底标高为25.800,有效桩长为25。1m,水泥掺量为25%.套打设计平面图如图一,施工侧面图如图二。图一 水泥搅拌桩 钻孔灌注桩图二 4 三轴水泥土搅拌桩质量控制要点三轴水泥土搅拌桩施工质量达不到要求，主要原因是施工时班组偷工减料，无法满足水泥掺入量，为此在施工实践中主要在以下几个方面进行了控制.(1）、编制专项施工方案，并经上海市建筑科学研究院和上海市申通地铁审批。 （2)、在临时设施尚未完善的情况下就在施工现场装设了13个摄像头，确保施工现场全覆盖，无死角。 （3)、派专人到水泥船上过磅,确保设计水泥用量全部到场. （4)、派专人在监控室跟踪三轴搅拌桩机,确认每台桩机每天打的桩数。 （5)、施工现场派专职施工员跟踪桩机，确保水泥掺入量、钻进速度、提升速度、喷搅次数符合设计要求，特别是地铁一侧。 (6）、根据设计水泥用量、每天打的桩数、每天到场的水泥量三个参数对比，确保止水和套打三轴水泥土搅拌桩的施工质量。5 钻孔灌注桩套打施工的质量控制要点(1) 定人定机定岗.在施工前根据施工顺序，明确每台桩机的施工区域，做到定人定机定岗，方便随时检查作业钻进记录，及时做好各工序的检测验收工作。（2） 桩体垂直度控制。在开孔钻进和软硬地层换层钻进时，钻机的转速不应大于40转分.尤其在地层软硬交替时，应减少钻压，防止孔斜和出现台阶；每次加接钻杆,必须检查主动钻杆是否对中转盘中心，并及时调整钻机平台。每打完一根钻杆后应上下活动,检查垂直度.全孔段垂直度达到不大于1/200。垂直度达不到上述要求，需立即下钻扫孔纠斜。(3） 钻进速度控制。砂性土层经水泥搅拌桩加固后，土质变硬变脆,如何确定钻进速度关系到成孔质量的好坏,速度快了容易形成块状脱落，速度慢了影响施工进度，施工时应根据实际情况，及时调整并确定合理的钻进速度并确定下来，确保每根围护桩的施工质量.(4) 清孔。清孔分两次进行,一次是终孔后，一次是混凝土导管下完后,桩终孔一次清孔时,用3PNL泵正循环清孔，同时，还应将钻具上下活动并慢速转动约5分钟，破碎泥块，并可不断改变泥浆循环上返通道，确保各断面的泥块返出,排出泥屑，时间不少于1。0小时，结束时,孔口应无泥块返出，泥浆密度应控制在1.30左右，粘度控制在2225秒。二次清孔利用3PNL泵正循环、导管反复活动替浆，逐渐替换掉浓泥浆,砼灌注前的泥浆密度控制在1。201.25左右，粘度控制在1921秒之间,保证沉渣小于100mm。二次清孔替浆的结束应遵守以下原则：如果清孔时间符合要求，但沉渣不符合要求，必须进行再次清孔；如果沉渣符合要求，但清孔时间少于组织设计规定的时间，应延长清孔时间，保证孔内、孔外泥浆的完全置换。（5) 控制混凝土初灌量。砼灌注所用导管直径为258mm，事先认真检查导管的圆度、平直度和密封性能。控制导管底部离孔底200400mm左右，使隔水球能够顺利排出，隔水球应具有良好的隔水性能,并顺利通过导管。为保证导管第一次埋深1.2m以上，第一车必须是满车砼,待2m3的料斗装满时揭开导管口盖板，而且下料不能间断，保持料斗不空斗（加大砼车油门），对桩尖部位的沉渣形成更好冲击，使沉渣返出。 6 套打时间选择由于基坑围护采用钻孔灌注桩在水泥搅拌桩中套打的施工工艺,在施工过程中应严格控制好它们之间的衔接时间，这样才能保证钻孔灌注桩的成孔质量。该工程围护桩施工顺序为：外围一排止水桩施工内侧两排三轴水泥搅拌桩施工在内侧两排水泥搅拌桩中套打钻孔灌注桩.在全面套打钻孔灌注桩之前，先进行试桩施工，试桩施工是根据常规参数在水泥搅拌桩施工7天后进行的，尽管操作人员降低了施工速度，但结果很不理想，桩孔垂直度严重偏位，向基坑内侧倾斜.针对此现象,项目部进行了深入研究，认为原因有两个:其一是三轴水泥搅拌桩养护时间过短，钻孔灌注桩施工时，不能很好起到护壁作用；其二是钻孔灌注桩在三轴水泥搅拌桩中套打,根据图一所示,钻孔灌注桩外侧有一排半水泥搅拌桩，而内侧只有半排水泥搅拌桩，形成了外强内弱的状况，从而出现了围护桩向基坑内侧倾斜的现象。找到原因后，项目部组织了第二次和第三次试桩套打施工，时间分别为在水泥土搅拌桩施工后14天和28天后进行，且成孔采取二次成孔技术，分别试用200和600两种导引钻头钻正位置，再用大钻施工,结果均比较理想，综合成本和进度因素考虑，最终选择在14天后套打,采用200导引钻头先行导引。二次成孔虽然增加了施工成本，降低了施工速度，但从成孔质量、垂直度、充盈系数等检测数据来看，都符合钻孔灌注桩施工规程(GTJ08202-2007)要求，达到了预期目的。7 效果分析中天大厦基坑围护工程采用水泥搅拌桩中套打钻孔灌注桩的施工技术，从土方开挖到基础垫层浇筑完成的三个月时间中，通过监测分析,邻房沉降、管线位移、地表沉降、围护墙顶侧斜等均在允许范围内，开挖后钻孔灌注桩表面较整齐，没有出现“暴凸”现象，尤其是整个基坑没有一处渗漏点。实践证明，在砂质粉土层采用钻孔灌注桩套打技术,是控制钻孔灌注桩质量行之有效的方法。其中套打技术的关键是控制好水泥搅拌桩与钻孔灌注桩之间的衔接时间及钻进速度，如何确定时间不能一味地遵从经验系数，需要经过试桩施工，找到符合实际情况的工况参数才是该施工技术成败的关键。8 结语水泥搅拌桩中套打钻孔灌注桩施工技术，能在砂性粉土中很好地保证灌注桩的成型质量,能够最大限度地确保基坑施工安全.但是套打技术的实施增加了工程直接费并延长了施工工期，因此并不是所有的深基坑项目都提倡应用套打技术,应根据工程所处场地的地质状况、周边环境等因素进行全面、综合考虑.参考文献：李伟等.在软弱砂性土层中采用复合土钉支护技术的研究Z上海：建筑施工2004.2（105）DG/TJ08-612010，基坑工程技术规范SDG/TJ08402010，地基处理技术规范SJGJ120-2012，建筑基坑支护技术规程S