特殊土層可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底壓漿樁的施工

□□ 張 琪(山西建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002)

引言

可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底壓漿樁施工主要包括鉆孔、成盤(pán)、放鋼筋籠、灌注混凝土、后壓漿等主要內(nèi)容[1]，因其施工均在地下完成，故施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后的情況只能利用超聲波對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量和缺陷檢測(cè)，施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度。運(yùn)用QC方法，在特殊土層施工可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底壓漿樁時(shí)采用了一系列措施，確保了施工質(zhì)量，并取得了相應(yīng)的成效。

1 工程概況

晉中市城區(qū)某住宅樓工程，結(jié)構(gòu)類(lèi)型為剪力墻，地下2層，地上25層。樁基采用可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底壓漿樁，共有三種樁徑，承力盤(pán)的直徑分別為1 200 mm、1 400 mm；有效樁長(zhǎng)分別為23 m、21.8 m。樁端和承力盤(pán)下進(jìn)行后壓漿，單樁總質(zhì)量宜控制在4 000 kg，壓漿壓力為4 MPa。孔底沉渣厚度不得>100 mm。施工時(shí)未穿透地下水層，可采用干作業(yè)成孔。該工程地層情況特殊，天然地基為不均勻地基，且地基土由于含有大量鈣質(zhì)結(jié)核局部夾有粉砂透鏡體，樁基成孔后土層易縮頸或局部塌孔。

圖1 可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底注漿樁施工工藝流程圖

2 問(wèn)題的提出

對(duì)一期工程(晉中市某小區(qū)11號(hào)住宅樓樁基工程)進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1，另外，由調(diào)查得知，可變式承力支盤(pán)擴(kuò)底壓漿樁的主控項(xiàng)目缺陷率為0。由表1可看出，一般項(xiàng)目中鋼筋籠箍筋間距的缺陷率為6%，鋼筋籠直徑的缺陷率為4%，樁頂標(biāo)高的缺陷率為34%，混凝土坍落度的缺陷率為8%，沉渣厚度的缺陷率為54%，盤(pán)位的缺陷率為2%。可見(jiàn)樁頂標(biāo)高和沉渣厚度缺陷率較大。

根據(jù)表1得出支盤(pán)樁質(zhì)量問(wèn)題的頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表2。

根據(jù)表1和表2，繪制排列圖，如圖2所示。

從圖2可看出，目前影響支盤(pán)樁施工質(zhì)量的主要原因是沉渣厚度超差和樁頂標(biāo)高超差。

表1 支盤(pán)樁質(zhì)量問(wèn)題調(diào)查表

表2 支盤(pán)樁質(zhì)量問(wèn)題頻數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖2 支盤(pán)樁質(zhì)量問(wèn)題排列圖

3 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，采用“頭腦風(fēng)暴法”，對(duì)沉渣厚度超差、樁頂標(biāo)高超差的問(wèn)題進(jìn)行原因分析，形成關(guān)聯(lián)圖，如圖3所示。

4 要因確認(rèn)

由關(guān)聯(lián)圖共找出12條末端因素，并根據(jù)末端因素逐一進(jìn)行癥結(jié)分析，確認(rèn)是否為造成沉渣厚度超差、樁頂標(biāo)高超差的關(guān)鍵因素。

4.1 對(duì)工人技術(shù)交底不到位

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，支盤(pán)樁操作工人對(duì)支盤(pán)樁技術(shù)了解，都能夠熟練操作。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.2 項(xiàng)目質(zhì)量管理措施不完善

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，查看項(xiàng)目質(zhì)量管理措施，發(fā)現(xiàn)原先制定的質(zhì)量管理措施不完善，與施工存在差異，小組成員經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，完善了現(xiàn)場(chǎng)的質(zhì)量管理措施。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.3 惡劣天氣

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、分析，支盤(pán)樁在惡劣天氣施工必須做到以下幾點(diǎn)：

(1)在雨雪天施工必須采取預(yù)防措施，防止雨雪進(jìn)入樁孔。現(xiàn)場(chǎng)可將樁孔部位墊高，設(shè)置排水溝，及時(shí)利用抽水設(shè)備排水。

(2)在風(fēng)速超過(guò)6級(jí)的大風(fēng)天氣施工，必須有防風(fēng)措施，現(xiàn)場(chǎng)可在樁孔周?chē)雠R時(shí)圍擋措施。

(3)由于樁基施工時(shí)已處于冬期施工尾聲，而且樁基施工均是地下作業(yè)，受溫度變化較小，必要時(shí)，可在樁頭部位埋置土方進(jìn)行混凝土的保溫。

確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.4 混凝土導(dǎo)管下放不垂直造成接頭碰撞鋼筋籠

(1)通過(guò)5號(hào)樓支盤(pán)樁鋼筋籠下放后，對(duì)標(biāo)高進(jìn)行檢查，可以看出，有一根樁出現(xiàn)偏差，經(jīng)過(guò)分析，采用以下措施：選用長(zhǎng)度較長(zhǎng)的混凝土灌注導(dǎo)管，盡量減少導(dǎo)管的接頭數(shù)量。增加一名與吊車(chē)司機(jī)配合的指揮人員，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮吊車(chē)。在吊運(yùn)鋼筋籠時(shí)，捆綁應(yīng)使其居中受力，垂直下放。

圖3 關(guān)聯(lián)圖

(2)現(xiàn)場(chǎng)采取以上措施后，在剩余支盤(pán)樁施工中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏差，可以保證混凝土導(dǎo)管接頭部位不碰撞鋼筋籠。

確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.5 混凝土灌注速度過(guò)快

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，在5號(hào)樓試樁(共5根)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于該工程地層的特殊性，工人澆筑樁的混凝土速度過(guò)快，造成支盤(pán)樁的鋼筋籠上浮現(xiàn)象嚴(yán)重，破樁后發(fā)現(xiàn)有4根樁的鋼筋籠存在上浮現(xiàn)象。但澆筑慢或成樁后放置時(shí)間較長(zhǎng)，又造成塌孔或縮頸現(xiàn)象，二者存在矛盾。確認(rèn)為關(guān)鍵因素。

4.6 檢測(cè)工具未進(jìn)行檢定

現(xiàn)場(chǎng)查看，2套檢測(cè)工具均有檢定證書(shū)，且在有效期內(nèi)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，檢測(cè)工具合格。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.7 標(biāo)高標(biāo)示采用電工膠帶

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、測(cè)量發(fā)現(xiàn)，大部分鋼筋籠上的電工膠帶未脫落，部分有位移現(xiàn)象，造成標(biāo)高控制不準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，采用油漆標(biāo)識(shí)的方法，有效地保證了標(biāo)高準(zhǔn)確無(wú)誤。以往只在樁鋼筋上做一個(gè)或兩個(gè)標(biāo)識(shí)，現(xiàn)在改為在樁頭鋼筋至少做4個(gè)標(biāo)識(shí)，采用以上方法后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油漆有脫落和位移現(xiàn)象。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.8 工人業(yè)務(wù)水平

對(duì)某支盤(pán)樁施工班組所有操作人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考核，發(fā)現(xiàn)有近一半的工人對(duì)鋼支盤(pán)樁混凝土施工不太了解，責(zé)任意識(shí)很差。對(duì)工人進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，通過(guò)培訓(xùn)，工人的業(yè)務(wù)水平有了明顯提高，可以滿足施工要求。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.9 地基土由于含有大量鈣質(zhì)結(jié)核局部夾有粉砂透鏡體

檢查《5號(hào)樓的巖土工程勘察報(bào)告》發(fā)現(xiàn)，該工程地層情況特殊，天然地基為不均勻地基，且地基土由于含有大量鈣質(zhì)結(jié)核局部夾有粉砂透鏡體，樁基成孔后土層易縮頸或局部塌孔。確認(rèn)為關(guān)鍵因素。

4.10 混凝土罐車(chē)運(yùn)輸不連續(xù)

對(duì)5號(hào)樓11～13支盤(pán)樁6:00至次日5:00時(shí)間段混凝土罐車(chē)運(yùn)輸情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)攪拌站現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)混凝土罐車(chē)運(yùn)輸不連續(xù)，攪拌站在早8點(diǎn)和晚7點(diǎn)進(jìn)行換班，運(yùn)輸時(shí)間與當(dāng)?shù)厣舷掳鄷r(shí)間相沖突。根據(jù)以上情況，對(duì)支盤(pán)樁施工時(shí)間及時(shí)調(diào)整，同時(shí)，通知攪拌站負(fù)責(zé)人調(diào)節(jié)運(yùn)輸時(shí)間，錯(cuò)峰出行，可以有效避免混凝土罐車(chē)運(yùn)輸間隔時(shí)間不超過(guò)20 min。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.11 鋼筋籠鋼筋焊接時(shí)間較長(zhǎng)

由于采用9 m長(zhǎng)的鋼筋，鋼筋焊接時(shí)間長(zhǎng)，超過(guò)設(shè)定的目標(biāo)值，查看《5號(hào)樓施工圖紙》發(fā)現(xiàn)，該工程施工的樁基長(zhǎng)度為23 m和21.8 m，而市場(chǎng)供應(yīng)的鋼筋定尺一般為9 m，鋼筋籠需要接長(zhǎng)2次，混凝土澆筑等待時(shí)間較長(zhǎng)。通過(guò)調(diào)整施工方案，采用12 m定尺的鋼筋進(jìn)行加工，減少焊接次數(shù)，同時(shí)增加一名焊工，大大縮短鋼筋籠焊接時(shí)間。采取以上措施后，鋼筋籠焊接時(shí)間都控制在10 min以內(nèi)。確認(rèn)為非關(guān)鍵因素。

4.12 機(jī)械洛陽(yáng)鏟施工產(chǎn)生振動(dòng)

現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證情況：在5號(hào)樓試樁(共5根)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，支盤(pán)樁成孔作業(yè)只是憑經(jīng)驗(yàn)選擇機(jī)械洛陽(yáng)鏟，但施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于該工程地基土層的特殊性，機(jī)械洛陽(yáng)鏟成樁過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)較大，且成樁時(shí)間較長(zhǎng)，容易造成樁孔周邊塌孔或縮頸現(xiàn)象，成孔后發(fā)現(xiàn)有5根樁出現(xiàn)不同程度的塌孔和縮頸現(xiàn)象。確認(rèn)為關(guān)鍵因素。

通過(guò)對(duì)圖3中的12條末端因素進(jìn)行分析，確定出3條主要關(guān)鍵因素：混凝土灌注速度過(guò)快、地基土由于含有大量鈣質(zhì)結(jié)核局部夾有粉砂透鏡體、機(jī)械洛陽(yáng)鏟施工產(chǎn)生振動(dòng)。

5 制定對(duì)策及對(duì)策實(shí)施

從12條末端因素確定出3條關(guān)鍵因素，針對(duì)關(guān)鍵因素制定了相關(guān)的對(duì)策，并采取了相應(yīng)的措施，最后由結(jié)果確認(rèn)是否滿足目標(biāo)要求。

5.1 針對(duì)混凝土灌注速度過(guò)快采取措施

混凝土灌注由專(zhuān)人進(jìn)行操作，澆筑時(shí)，先慢后快，嚴(yán)格控制混凝土放料時(shí)間及用量，以≯5 min/樁的速度進(jìn)行控制為宜；施工過(guò)程中，配專(zhuān)業(yè)工長(zhǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查，認(rèn)真做好施工記錄[2]。

灌注完支盤(pán)樁混凝土后，對(duì)5號(hào)樓的東單元、中單元、西單元支盤(pán)樁的外露鋼筋標(biāo)高進(jìn)行了檢查，檢查結(jié)果顯示支盤(pán)樁樁頂合格率可以達(dá)到97.78%，達(dá)到目標(biāo)要求。

5.2 針對(duì)地基土由于含有大量鈣質(zhì)結(jié)核局部夾有粉砂透鏡體采取措施

支盤(pán)樁特殊工藝在于：成孔后進(jìn)行擠擴(kuò)成盤(pán)工作，成盤(pán)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多的土方，再加上地質(zhì)條件復(fù)雜，土方產(chǎn)生較多。傳統(tǒng)的干作業(yè)成孔都是成孔后立即進(jìn)行清孔工作，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，第一次清孔工作放在擠擴(kuò)成盤(pán)后進(jìn)行較為妥當(dāng)。清孔后使用檢孔器進(jìn)行沉渣厚度檢測(cè)，結(jié)合同類(lèi)工程相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，確定將支盤(pán)樁即時(shí)清渣裝置掛在擠擴(kuò)成盤(pán)機(jī)上，這種設(shè)計(jì)可消除大部分在成盤(pán)過(guò)程中產(chǎn)生的土方，有效減少清運(yùn)土方工作量[2]，所選用的支盤(pán)樁即時(shí)清渣裝置如圖4所示。

圖4 支盤(pán)樁即時(shí)清渣裝置圖

針對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜問(wèn)題，通過(guò)采取以上措施后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)5個(gè)支盤(pán)樁的樁孔進(jìn)行檢測(cè)孔底沉渣厚度(規(guī)范要求為±100 mm)，并對(duì)其效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，檢查顯示，第一次清孔和第二次清孔這兩項(xiàng)合格率達(dá)到100%，滿足要求。

5.3 針對(duì)機(jī)械洛陽(yáng)鏟施工產(chǎn)生振動(dòng)采取措施

更換成孔機(jī)械；采用旋挖機(jī)進(jìn)行成孔作業(yè)，施工速度快，無(wú)振動(dòng)。經(jīng)過(guò)試樁發(fā)現(xiàn)，旋挖機(jī)在該特殊土層成孔，通過(guò)鉆頭對(duì)土層進(jìn)行切削摩擦，可以有效避免成樁時(shí)產(chǎn)生塌孔和縮頸現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

針對(duì)機(jī)械選型不合理的問(wèn)題，采取以上措施后，對(duì)5號(hào)樓試樁時(shí)采用機(jī)械洛陽(yáng)鏟施工的5根支盤(pán)樁以及現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽取旋挖機(jī)施工的5根支盤(pán)樁的樁孔塌孔和縮頸分別進(jìn)行檢查，檢查顯示，使用旋挖機(jī)進(jìn)行支盤(pán)樁施工，成樁后沒(méi)有發(fā)生樁孔塌孔和縮頸現(xiàn)象，達(dá)到目標(biāo)要求。

5.4 效果檢查

通過(guò)采取以上措施，影響支盤(pán)樁施工的各主要因素都得到了有效控制，同時(shí)應(yīng)用到5號(hào)樓西單元和8號(hào)樓，得出支盤(pán)樁質(zhì)量合格率已由95%上升到97%。影響支盤(pán)樁施工質(zhì)量的問(wèn)題已大幅減少，還存在的個(gè)別因素也已不再是影響支盤(pán)樁施工質(zhì)量的主要因素。

6 承載力試驗(yàn)

對(duì)5號(hào)樓和8號(hào)樓成樁后的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示：5號(hào)樓單樁豎向抗壓極限承載力均滿足設(shè)計(jì)要求，72根樁經(jīng)過(guò)低應(yīng)變檢測(cè)均為Ⅰ類(lèi)樁；8號(hào)樓樁的豎向抗壓極限承載力滿足設(shè)計(jì)要求，52根樁經(jīng)過(guò)低應(yīng)變檢測(cè)均為Ⅰ類(lèi)樁和Ⅱ類(lèi)樁，樁身完整性合格。

7 結(jié)語(yǔ)

在施工過(guò)程中，通過(guò)采取QC方法，按照PDCA循環(huán)工作原理開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理活動(dòng)，提高了施工工序的控制力度和質(zhì)量，對(duì)支盤(pán)樁施工過(guò)程進(jìn)行探索，確定了在特殊土層適用于支盤(pán)樁的施工技術(shù)，為今后該地區(qū)類(lèi)似工程施工提供參考。