低含水率膨脹土地質(zhì)條件旋挖法圍護(hù)樁施工工藝特點(diǎn)

蘇春生/中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司

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低含水率膨脹土地質(zhì)條件旋挖法圍護(hù)樁施工工藝特點(diǎn)

蘇春生/中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司

【摘 要】本篇文章通過對(duì)低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝進(jìn)行介紹和探討，歸納總結(jié)該種地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝，為以后類似工程積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】低含水率；膨脹土；旋挖法；圍護(hù)樁；施工工藝

本文主要結(jié)合成都地鐵4號(hào)線二期工程蜀王大道站所處地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁施工進(jìn)行低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝的介紹。

1.車站概況及地質(zhì)水文情況

1.1車站概況

蜀王大道站為成都地鐵4號(hào)線二期工程線路上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站，車站長(zhǎng)度179.99m，底板埋深15.5～19.6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.7m，車站采用明挖順做法施工，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括圍護(hù)樁、冠梁、擋土墻、樁間掛網(wǎng)噴射砼以及鋼管支撐。

1.1.1地質(zhì)水文情況。

車站站址位于四川省的中部、四川盆地西部。處于成都平原區(qū)與龍泉山低山丘陵區(qū)過渡帶的成都東部臺(tái)地區(qū)，屬川西平原岷江水系Ⅲ級(jí)階地，主要為山前臺(tái)地地貌，次為侵蝕、堆積型丘、崗、谷地貌。地形總體較平坦，地面高程522.3～518.23m。

1.1.1.1地層特性

上覆第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）雜填土，其下為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）黏土、卵石土，及第四系中、上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積成因的（Q2fgl+al）、（Q3fgl+al）黏土、卵石土，下伏白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖。

根據(jù)地層特性顯示，具有膨脹性土層集中在粘土層、粘土夾卵石層、以及全風(fēng)化泥巖層，所處埋深包括整個(gè)車站埋深深度，因此，車站整個(gè)施工期間均受膨脹土膨脹力影響。

1.1.1.2水文情況

本車站水文情況由地表水和地下水構(gòu)成，地表水主要為大氣降水，平均降水量為947.0mm，當(dāng)降雨量在80mm以上時(shí)，形成地表徑流，排入市政排水管網(wǎng)。地下水主要有構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水等，車站所處位置地層含水率低，同時(shí)，滲透系數(shù)極小。

2.圍護(hù)樁施工工藝

通過地質(zhì)報(bào)告可以看出，地層含水率很低，通過試成孔決定選用干孔成孔工藝。

2.1成孔灌注施工流程

（1）樁位測(cè)量及引樁

全站儀中心點(diǎn)放樣，放樣后馬上引樁，引樁采用三角點(diǎn)法。

（2）埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒為鋼護(hù)筒，內(nèi)徑比樁徑大20cm，根據(jù)地質(zhì)情況不同下放護(hù)筒深度不同，含水率低地層護(hù)筒下放深度要求較淺，下放深度1.5m即可，護(hù)筒周圍用粘土回填夯實(shí)，護(hù)筒埋好后根據(jù)引樁的三角點(diǎn)復(fù)核護(hù)筒埋設(shè)平面位置及垂直度，復(fù)核過程中，鉆機(jī)鉆頭隨時(shí)調(diào)整護(hù)筒位置，護(hù)筒位置調(diào)整完后要求標(biāo)高高出自然地面20cm，傾斜度在1%以內(nèi)。

（3）鉆機(jī)安裝

鉆機(jī)就位后，調(diào)平機(jī)座，確保鉆頭中心與護(hù)筒中心在一條鉛垂線上，與孔位中心的偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

鉆架安裝穩(wěn)定，鉆機(jī)定位時(shí)采用細(xì)線掛重錘檢測(cè)，保證鉆頭中心與護(hù)筒中心偏差不大于2cm。

（4）鉆孔作業(yè)

為保證成孔質(zhì)量及施工安全，防止鉆孔時(shí)兩樁相距太近或時(shí)間間隔太短，同時(shí)考慮膨脹力因素造成塌孔，鉆孔施工時(shí)采取按每間隔兩孔分批跳孔施作的順序。鉆孔施工前應(yīng)對(duì)鉆機(jī)施工位置進(jìn)行壓實(shí)，確保地基平實(shí)，保證鉆機(jī)正常施工。

（5）清孔及成孔檢查

由于粘土地層在成孔過程中鉆頭能夠安全將松土提出，孔底不存在雜土，因此在鉆至設(shè)計(jì)深度后，再往下鉆進(jìn)30cm，保證在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)虛土即可，而不用進(jìn)行專門的清孔作業(yè)。

（6）吊裝鋼筋籠

清孔完畢，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師檢查、批準(zhǔn)后，即進(jìn)行鋼筋籠吊裝。

鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)加工，汽車吊吊轉(zhuǎn)并吊放入孔。為了防止鋼筋籠吊裝就位時(shí)發(fā)生變形，縱向主筋和加強(qiáng)箍筋焊接牢固，其他箍筋適當(dāng)點(diǎn)焊，并綁扎牢固。吊裝前對(duì)鋼筋籠的分節(jié)長(zhǎng)度、直徑、主筋和箍筋的型號(hào)、根數(shù)、位置，以及焊接、綁扎、聲測(cè)孔綁扎等情況全面檢查，確保各部位質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。

為保證鋼筋籠保護(hù)層厚度，加工鋼筋籠時(shí)，每隔2m在鋼筋籠環(huán)筋上交叉、對(duì)稱設(shè)置4個(gè)中間帶圓孔混凝土圓餅，鋼筋籠下沉?xí)r圓餅緊貼孔壁轉(zhuǎn)動(dòng)，保證鋼筋籠與孔壁之間具有一定的間隙。

（7）灌注混凝土

由于是干孔成孔，所以樁芯混凝土不必選用水下混凝土，對(duì)灌注導(dǎo)管也沒有嚴(yán)格的氣密性要求，但為了導(dǎo)管便于拆卸，在導(dǎo)管接裝時(shí)仍需按要求設(shè)置橡膠圈。

灌注時(shí)經(jīng)常測(cè)量混凝土的高度和導(dǎo)管高度，干孔灌注導(dǎo)管不用埋置于混凝土內(nèi)，只要保證混凝土自由降落高度不過高導(dǎo)致混凝土在下落過程中離析即可。拆除導(dǎo)管時(shí)用卡盤將第二節(jié)導(dǎo)管卡死，防止落入孔內(nèi)。

混凝土澆筑完成后，由于沒有浮土和泥漿等雜物，因此澆筑高度控制在樁頂以上5～10cm，冠梁施工前鑿除樁頂浮漿。

2.2干孔成孔注意事項(xiàng)

（1）由于粘土地層受力能力受含水量影響較大，因此在粘土地層上進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，必須保證鉆進(jìn)操作平臺(tái)地基穩(wěn)定性和承載力，特別是雨天后施工，必要時(shí)需提前換填地基土或下墊鋼板，否則會(huì)因鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中地基不穩(wěn)發(fā)生小角度偏移導(dǎo)致孔體傾斜。

（2）由于土體含水量較低，在成孔過程中，土體有壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致孔體周圍土體內(nèi)地下水朝孔體位置匯流，孔體位置土體含水量增加，土體膨脹力也隨之變大，極容易造成塌孔，因此，在成孔過程中，必須控制好鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)速度不能過慢，成孔報(bào)檢后馬上吊放鋼筋籠，并澆筑混凝土，中途不得等待。

（3）在鉆進(jìn)過程中，若遇地層含水量較大，此時(shí)土體由于長(zhǎng)期含水量豐富，因此膨脹力已經(jīng)釋放，但隨之而來(lái)的是粘土土體的自穩(wěn)性下降，同樣會(huì)導(dǎo)致塌孔，處理方式與膨脹力情況下處理方式一樣。

（4）粘土地層因含水量不同造成膨脹力不同，必須嚴(yán)格執(zhí)行跳樁施工。

（5）鋼筋籠吊放到位后需要吊環(huán)吊住籠體，吊環(huán)上部由鋼管懸吊在護(hù)筒上，但由于粘土地質(zhì)條件自身承載力較低，造成護(hù)筒在承受整個(gè)鋼筋籠重量后會(huì)下沉，因此需在護(hù)筒和籠體下沉穩(wěn)定后再標(biāo)注混凝土澆筑基準(zhǔn)標(biāo)高。

（6）由于干孔成樁，混凝土澆筑完成后樁頂并無(wú)雜土、泥漿等雜物，因此混凝土澆筑完成后不應(yīng)立刻提拔護(hù)筒并回填樁孔，而應(yīng)等混凝土初凝之后再提拔護(hù)筒。

3.技術(shù)總結(jié)

低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法成樁工藝的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）干孔成樁對(duì)場(chǎng)地要求較低，不必制備泥漿循環(huán)系統(tǒng)，取土后土體可以馬上直接轉(zhuǎn)運(yùn)。

（2）干孔成樁施工工藝更簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，成孔較快，且施工質(zhì)量易于控制，對(duì)于機(jī)械設(shè)備損耗小，成本較低。

（3）成孔迅速，粘土地質(zhì)鉆進(jìn)速度可以達(dá)到0.3～0.4cm/min（包含下桿、提土等時(shí)間）。

4.混凝土澆筑由于沒有泥漿等雜物，樁體成型質(zhì)量相比水下灌注樁更好。

缺點(diǎn)：

（1）粘土地質(zhì)穩(wěn)定性差，鉆機(jī)易偏位。

（2）土含水量高后自穩(wěn)性低，同時(shí)在膨脹力作用下，孔體護(hù)壁易塌孔。

在施工過程中，整體上粘土干孔成樁施工工藝相對(duì)于含水量豐富的砂卵石等地層條件其工藝更為簡(jiǎn)單，有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工，施工成本更低且工效更快。但在施工中必須隨時(shí)注意土層含水量變化，若土層含水量增加，應(yīng)在工序轉(zhuǎn)換和施工技術(shù)上及時(shí)處理，在最不利條件下果斷采用水下灌注樁工藝施工成樁，以避免塌孔等不良影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆林昌 仲曉晨 殷宗澤 《膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系》；

[2]邊加敏 王保田 《含水量對(duì)非飽和土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響研究》 地下空間與工程學(xué)報(bào)2011年01期；