井樁流砂層塌方保護施工方案選擇和比較

楊安

（甘肅第七建設集團股份有限公司 ，甘肅　蘭州　730000）

井樁流砂層塌方保護施工方案選擇和比較

楊安

（甘肅第七建設集團股份有限公司 ，甘肅蘭州730000）

蘭州扶正藥業棚戶區改造項目，地處黃河南岸灘坡地帶，占地面積近五萬多平方米，建筑構造擬定基坑大開挖，地基基礎設計以卵石層作為地基持力層，由于洪水沖積形成本地區地層上部為第四系沉積物，主要巖性為黃土粉狀土、粉細砂及卵石。施工過程在一定程度上增加了井樁施工的難度，影響了施工進度和質量控制，在實際操作過程中采用鋼筋簡易護筒等施工措施方法，極大的提高了井樁施工質量及施工效率，為黃土地區地下高水位和流砂層施工積累的經驗。

井樁；流砂層；護筒；施工方案

近年來地處狹長地帶的蘭州城市建設日新月異，高層建筑和地下停車場迅速增加，蘭州市城區屬黃河山澗河谷盆地，場地內地層較簡單，經常會遇到地下水和流砂層。對于地下井樁的設計、施工都形成了各自成熟的施工工法。擬建建筑物地下設二層地下室，基礎埋深約12.9m。施工中主要巖土工程問題包括：一是基坑降水，二是基坑支護。基坑開挖時，黃土狀粉土、粉細砂、及卵石在土壓力作用下側向擠出可造成坑壁坍塌。在施工過程中，基坑開挖深度大，地下水位較高，為了能夠更好的解決基礎井樁施工安全和人工開挖井樁作業，制定切實可行、經濟合理的專項施工方案，對今后類似工程施工有一定的借鑒學習之處。

1　項目概況

1.1工程概況

該工程位于蘭州城關區鹽場區。建筑面積27966.14㎡，地上33層，地下1層，建筑物總長54.8m，總寬20.55m，建筑物總高度94.5m。地基基礎設計等級為甲級，建筑樁基設計等級為甲級。采用樁筏聯合基礎，結構類型為剪力墻結構。±0.000相對于絕對標高1539.00。

井樁采用人工成孔灌注樁，灌注樁鋼筋保護層厚度：50mm，井樁混凝土強度等級為C30。共設計133根井樁，樁身直徑Φ800mm，擴底端直徑均為1900mm，擴大頭高度1500mm，預期單樁承載力設計值4300kN；樁端持力層為第3層卵石層，樁端進入卵石層大于1.60m（且大于2倍樁徑）。遇集水坑、電梯井基坑時仍然以卵石層為持力層，樁端全截面進入卵石層不得小于1.60m。樁頂相對標高：-5.750m；遇集水坑樁頂標高-8.70m，遇電梯井樁頂標高為：-7.20m。根據地勘報告及圖紙設計標高，基坑大開挖至樁頂設計標高，人工成孔井樁深度約17～19m，屬超出危險性較大分項工程施工范圍。

1.2工程地質條件

根據地質勘察報告提供資料，該工程人工成孔井樁施工范圍內土的巖性特征主要為粉土層和角礫層，分別描述如下：

1）雜填土層厚0.50～7.60m，層頂埋深為0，松散、稍密、稍濕，主要由回填粉土組成，含少量粉砂、卵石等建筑垃圾。屬軟弱地基，未經處理不能直接做為建筑物地基。

2）砂質粉土層厚18.5～27.70m，層頂埋深0.50～7.60m，稍密、稍濕包含礫砂和細沙，砂質手感，散狀分布。下部至卵石層頂很濕并飽和，呈軟塑狀態，具備濕陷性。本層土含有2～1礫砂亞層：層厚1.50～19.80m，黃褐色、稍密、稍濕，粒徑多在0.2～2cm之間。

3）卵石層揭露層厚3.00～11.20m，層頂埋深24.50～26.80m，相對于絕對標高1514.5～1512.2m，中密～密實、稍濕～濕過渡，頂部含水量大。卵石顆粒相互交錯排列，一般粒徑為2～10cm，顆粒間由細砂充填。

4）地下水位標高1517.25m，地下水進入卵石層深度在1.5m和0.8m左右處。

2　施工重點和難點及解決措施

根據本工程的場地條件工期要求和施工成本因素等，在確定施工方案時，還需要考慮以下原則和條件：

1）根據地勘報告及圖紙設計要求，工程地下水位與卵石層面基本持平，井樁進入卵石層不小于1.6m，地下水位高，卵石層上粉細層薄厚不一，易出現流砂層或井樁壁塌方，存在較大安全隱患。

2）基礎設計以卵石層做為持力層，且工程樁承載力均按端承樁考慮，井樁設計擴大頭樁徑800mm，擴底直徑1900mm，擴底高度1600mm，施工難度大，易出現塌孔、縮頸等安全質量隱患。

3）根據設計前在擬建場地進行試樁樁基靜載承載力檢測，為確保工程樁設計承載力要求，井樁施工必須采用人工開挖施工，無法考慮機械旋挖鉆孔施工工藝。

4）現場井樁總數1000余根，施工作業量大、工期緊、任務重，現場采取先主樓后車庫的流水作業施工工藝。

5）目前井樁施工正處于蘭州高溫雨季施工階段，增加施工作業人員防暑降溫，防雨水沖刷坍塌的不利施工作業環境。

6）為確保井樁施工安全可靠確保成樁質量工期要求，必須采取護筒施工工藝。

3　井樁護筒施工方案優化和對比

結合本工程的場地地質情況，工期要求和施工成本等因素，必須優化選擇切實可行經濟客觀的專項施工方案。

3.1采用成品鋼護筒施工工藝（方案一）

優點：選用Φ800成品鋼管加工護筒加工制作簡單方便快捷安全可靠度高；可多次周轉使用。

缺點：材料費用高；施工過程需配備一臺專用汽車吊配合澆筑砼；井樁擴底擴大頭施工難度大，尺寸不易控制保證；井樁砼澆筑時，易發生埋筒風險，增加成本費用；施工工序多，工期相對較慢。

3.2采用鋼筋籠簡易護筒（方案二）

優點：利用現場材料加工制作，材料成本費用相對較低；施工過程現場塔吊可配合作業；易于人工進行井樁擴大頭成形施工，尺寸易控制；減少拔筒施工工序，工序相對較快。

缺點：材料一次投入，但綜合費用較低；護筒加工制作量大。

3.3方案比較與選擇

二種方案各進行計算分析后，從安全、質量、工期、成本、施工效率、施工難度，措施量大小等進行對比，結果表明雖然方案一安全可靠度高，但施工工藝較復雜、施工難度較大，特別是施工效率校隊較低，不滿足工期要求，方案二綜合比對后，工藝簡單、經濟性較好，施工效率較快，故優選該方案施工。

4　井樁鋼筋護筒施工控制要點

結合現場實際情況，加工、制作同樁徑的鋼筋簡易護筒，護筒加工長度為護筒上下兩端超過樁內流砂層厚度不得小于1m估算，護筒長度約4～5m左右。

4.1護筒制作方法

用Ф14鋼筋加工護筒內箍，直徑Ф710mm，間距500mm，在內箍外側焊接與護筒等長的Ф14分布筋，間距150mm，護筒分布鋼筋與內箍點焊焊接連接牢靠，在鋼筋籠外側滿卷點焊1.5厚鋼板護筒，在護筒分布鋼筋上口內側等分焊接2Ф10鋼筋吊環，單面搭接焊縫長100mm。

4.2護筒施工方法

1）人工成孔開挖至流砂層時安放鋼筋簡易護筒，護筒上口用Ф10鋼絲繩與護筒吊環U形卡環連接固定，鋼絲繩用另一端用短鋼管在井樁上口臨時固定。

2）護筒安放好后，作業人員繼續進行人工開挖，流砂層開挖逐層進行，每層不得超過250mm，先挖樁心部分流砂，然后擴及周邊，護筒隨開挖深度在自重作用下隨之下移，有效控制開挖樁的截面尺寸和垂直度。

3）護筒隨流砂層開挖深度超過流砂層1m左右，用鋼絲繩在井樁上口采用短鋼管固定牢靠，吊穩護筒后繼續進行井樁擴大頭施工。

4）井樁開挖完成經檢查驗收合格后，吊放固定井樁鋼筋籠。

5）井樁砼澆筑前，將護筒與井樁鋼筋籠用掛鉤固定牢靠后松開拆除鋼絲繩，隨后立即安裝串通連續澆筑井樁砼，其它未盡事宜嚴格執行井樁專項施工方案。

［1］建筑地基基礎設計規范［S］.GB50007-2002.2002.

［2］ 汪加武，黃樂川.人工挖孔樁穿過深流砂層施工的一種新方法［J］.施工技術.2003，5.

［3］鄭坤.流砂層基礎施工方法［J］.安徽水利水電職業技術學院學報，2007，4.

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