淺析粉質(zhì)砂層樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

李華晶 丁玉武 仇玉生 王曉明

（1.銀川科技學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏隆創(chuàng)建業(yè)建設(shè)有限公司，寧夏 吳忠 751300；3.寧夏伊地地質(zhì)工程有限公司，寧夏 銀川 750004；4.中國(guó)電建集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000；5.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021）

隨著水資源的日益缺乏，各城鄉(xiāng)不斷建設(shè)大型污水處理廠，節(jié)約水資源。而建設(shè)污水處理廠最重要的部分是土建工程，消化池的樁基施工又是重點(diǎn)和難點(diǎn)?；诖耍扇∮嗅槍?duì)性的施工技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)污水處理廠土建工程施工質(zhì)量、進(jìn)度、成本、安全的目標(biāo)。

灌注樁是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。高質(zhì)量的灌注樁施工對(duì)樁基工程的施工目標(biāo)而言，是必要和先決條件，因此，一向被各施工方高度關(guān)注。

1 項(xiàng)目概況及地質(zhì)狀況

1.1 項(xiàng)目概況

某大型污水處理廠位于某地區(qū)中東部的地中海濱，距離某市大約140公里。該凈化站主要處理來(lái)自某城市的污水，設(shè)計(jì)日處理污水3.12萬(wàn)m3，日產(chǎn)泥漿431m3，日產(chǎn)沼氣7 350m3，日發(fā)電量4.7萬(wàn)kW·h。主要結(jié)構(gòu)物有初沉池、曝氣池、二沉池、儲(chǔ)泥池、濃縮池和消化池等，大小結(jié)構(gòu)物32個(gè)，設(shè)備安裝481臺(tái)套，污水處理廠建成后有3條工藝線(xiàn)運(yùn)行，分別是污水處理線(xiàn)、泥漿處理線(xiàn)和沼氣處理線(xiàn)。布置2個(gè)消化池，單個(gè)體積容量780m3，消化池直徑15m，地面高度22m，每個(gè)消化池基礎(chǔ)由39根深度37m的灌注樁組成。

1.2 地質(zhì)狀況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)補(bǔ)勘和開(kāi)挖探坑等，取樣和揭露后的地層表面呈透鏡狀，最上面的4～7m由硬度不一的淤泥或砂、或黏土砂沉積層組成，7m以下為粉質(zhì)砂層，地下水位距地面0.5m，為海水，比重1.35～1.5g/m3，地層平均滲透系數(shù)5×10-5m/s。

2 基礎(chǔ)降水工藝

地下水(海水)位高，地層為層狀粉質(zhì)砂層，樁密集，造孔深度平均37m，全鋼筋籠。需降低地下水，保證樁鉆孔、成孔和混凝土澆筑，采用簡(jiǎn)易井點(diǎn)降水方案。消化池設(shè)計(jì)降水控制面積1萬(wàn)m2，降水深度在12～15m范圍內(nèi)，共布置16口井。

3 樁基礎(chǔ)施工工藝

比重1.35～1.5g/m3，地層平均滲透系數(shù)5×10-5m/s。

2 基礎(chǔ)降水工藝

地下水(海水)位高，地層為層狀粉質(zhì)砂層，樁密集，造孔深度平均37m，全鋼筋籠。需降低地下水，保證樁鉆孔、成孔和混凝土澆筑，采用簡(jiǎn)易井點(diǎn)降水方案。消化池設(shè)計(jì)降水控制面積1萬(wàn)m2，降水深度在12～15m范圍內(nèi)，共布置16口井。

3 樁基礎(chǔ)施工工藝

樁基礎(chǔ)施工重點(diǎn)解決鋼筋籠加工與安裝；泥漿配比和混凝土配合比；鉆孔、澆筑和試驗(yàn)檢測(cè)等方面的工程問(wèn)題。

3.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土技術(shù)條款中已明確，型號(hào)為B5A，P·O 42.5水泥摻量為400kg，砂子為天然砂，石子為4～15mm、15～25mm粒徑，自來(lái)水拌和，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)30MPa。主要驗(yàn)證塌落度、初凝時(shí)間、7d強(qiáng)度和28d強(qiáng)度等。經(jīng)試拌，確定運(yùn)輸至工地的塌落度為19～20cm，初凝時(shí)間1.5h，7d、28d強(qiáng)度滿(mǎn)足技術(shù)要求。

3.2 泥漿配合比設(shè)計(jì)

泥漿配合比參考井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足要求，具體見(jiàn)表1。

表1 樁基礎(chǔ)泥漿配合比

3.3 鋼筋籠加工與安裝

根據(jù)樁的類(lèi)型，鋼筋籠共分為四種類(lèi)型，分別為P1型、P2型、P3型和P4型，四種鋼筋籠全長(zhǎng)均為31m，主筋有Ф32、Ф25、Ф20、Ф16、Ф14和Ф12六種規(guī)格的二級(jí)鋼筋。

鋼筋籠集中加工，工序分鋼筋組裝——組裝框架——繞螺旋筋——焊接墊塊——堆存。定位圓弧筋用彎曲機(jī)加工，端頭焊接，螺旋筋人工繞裝，分段點(diǎn)焊。分節(jié)加工好的鋼筋籠，在安裝前將下面兩節(jié)拼接在一起，并將聲波測(cè)試管安裝固定，同樣將第一節(jié)聲波測(cè)試管一并安裝好。

吊裝用50t汽車(chē)吊，用2根Ф16長(zhǎng)度各6m鋼絲繩吊裝，第一節(jié)整體吊裝后，用鋼管鎖定，然后吊裝最后一節(jié)；在對(duì)接最后一節(jié)時(shí)，需要對(duì)接聲波測(cè)試管和搭接鋼筋；對(duì)接完成后，將鋼筋籠整體放下去，到達(dá)設(shè)計(jì)高程時(shí)，用鋼管將鋼筋籠固定住，檢查高程和聲波測(cè)試管的位置，確定無(wú)誤后方可完成。

3.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑直接用罐車(chē)喂料，溜管入倉(cāng)，溜管安裝至樁底，距底部預(yù)留0.2～0.5m，溜管頂部安裝2m3集料斗，集料口放置封堵球，當(dāng)混凝土卸滿(mǎn)料斗或達(dá)到1.8m3時(shí)，解開(kāi)封堵球，混凝土瞬間連續(xù)下落，將孔內(nèi)泥漿全部擠出；此時(shí)連續(xù)卸料，連續(xù)灌注；當(dāng)灌注完成10m3時(shí)，測(cè)量混凝土上升高度，計(jì)算理論值與實(shí)際值是否吻合。若混凝土上升高度低于理論計(jì)算高度較大時(shí)，說(shuō)明底部或孔壁塌陷嚴(yán)重，導(dǎo)致混凝土損失嚴(yán)重，需要調(diào)整混凝土理論計(jì)算量。當(dāng)混凝土灌注完成理論量后，需要測(cè)量混凝土距孔口距離，判斷混凝土是否灌注至設(shè)計(jì)高程（一般包括需要鑿除的混凝土高程）。若未達(dá)到設(shè)計(jì)高程，需要繼續(xù)灌注，直至達(dá)到設(shè)計(jì)高程。

3.5 試驗(yàn)檢測(cè)

技術(shù)要求和合同中規(guī)定兩種檢測(cè)試驗(yàn)，一種是聲波測(cè)試，一種是靜載試驗(yàn)。

1#消化池完成8根樁，2#消化池完成14根樁。達(dá)到28d強(qiáng)度后，業(yè)主組織聲波測(cè)試檢測(cè)，共抽查了7根樁(合同規(guī)定樁基礎(chǔ)聲波測(cè)試檢測(cè)數(shù)量為總樁數(shù)的8%)，其中，2#消化池5根，1#消化池2根，檢測(cè)結(jié)果均合格。

4 現(xiàn)場(chǎng)組織與實(shí)施

4.1 主要作業(yè)內(nèi)容及工程量

主要作業(yè)內(nèi)容：場(chǎng)地平整；測(cè)量放線(xiàn)；設(shè)備、材料準(zhǔn)備及進(jìn)場(chǎng)；鋼筋籠加工；鉆孔、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑；試驗(yàn)檢測(cè)等。

完成的主要工程量見(jiàn)表2。

表2 樁基礎(chǔ)施工主要完成工程量

4.2 現(xiàn)場(chǎng)人員及設(shè)備配置

現(xiàn)場(chǎng)人員配置見(jiàn)表3，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置見(jiàn)表4。

表3 樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場(chǎng)人員配置

表4 樁基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置

4.3 現(xiàn)場(chǎng)施工次序

兩個(gè)消化池分開(kāi)施工，二者均從外側(cè)P1型樁開(kāi)始，間隔鉆孔灌注。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)安全與質(zhì)量管理

4.4.1 安全管理

現(xiàn)場(chǎng)安全管理分工：鋼筋籠加工、混凝土灌注由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)；鉆孔、泥漿拌制等由鉆工帶班負(fù)責(zé)；工地用電由電工負(fù)責(zé)。

安全管理重點(diǎn)：①鉆孔作業(yè)：爬高換吊鉤、換鉆桿、移動(dòng)鉆機(jī)。②鋼筋籠吊裝：吊裝鋼筋籠的鋼絲繩、U型環(huán)、吊車(chē)停置及作業(yè)半徑、吊車(chē)作業(yè)范圍內(nèi)警戒。③混凝土澆筑：溜管安裝、吊車(chē)作業(yè)范圍警戒。④施工用電：用電設(shè)備漏電保護(hù)、電纜安全使用。

采取措施：爬高作業(yè)系安全帶；吊車(chē)作業(yè)時(shí)有專(zhuān)人警戒及指揮；移動(dòng)鉆機(jī)過(guò)程有人指揮，隨時(shí)檢查鋼絲繩及鉆機(jī)的位置；鋼筋籠吊裝過(guò)程檢查鋼絲繩及吊點(diǎn)，吊裝過(guò)程有人指揮并做好警戒；混凝土澆筑過(guò)程有人指揮并警戒；所有用電設(shè)備均應(yīng)安裝接地裝置，每天檢查電纜，及時(shí)更換破損電纜。

4.4.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理的重點(diǎn)是鋼筋籠加工質(zhì)量、造孔質(zhì)量、混凝土澆筑質(zhì)量等。

鋼筋籠加工由技師指導(dǎo)加工，關(guān)鍵工序由技師親自操作，如定位筋圓弧筋制作、鋼筋籠對(duì)接等。

造孔主要控制點(diǎn)位、孔的深度、洗孔等。點(diǎn)位由測(cè)量人員放樣、鋼筋樁定位；孔的深度由測(cè)繩測(cè)量，深度均大于設(shè)計(jì)深度1m以上；洗孔通過(guò)檢測(cè)循環(huán)泥漿的比重及含砂量確定。

4.5 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度控制

保證進(jìn)度的措施：兩個(gè)消化池樁基同時(shí)施工；租用1臺(tái)吊車(chē)，共計(jì)2臺(tái)吊車(chē)；分兩班作業(yè)；集中人員加工鋼筋籠。

4.6 現(xiàn)場(chǎng)成本控制

樁基礎(chǔ)施工實(shí)際成本見(jiàn)表5。

表5 樁基礎(chǔ)施工實(shí)際成本

混凝土費(fèi)用 萬(wàn)DT 15 6鋼筋費(fèi)用 萬(wàn)DT 28 7設(shè)備攤銷(xiāo)費(fèi) 萬(wàn)DT 5 8設(shè)備租賃費(fèi) 萬(wàn)DT 1 9 管理費(fèi)用及其他 萬(wàn)DT 5 10 合計(jì) 萬(wàn)DT 100 5

5 施工過(guò)程特殊情況處理

樁基礎(chǔ)施工過(guò)程中出現(xiàn)的特殊情況主要有塌孔和孔縮徑。

出現(xiàn)塌孔和孔縮徑的原因主要有：

（1）地層為含砂層。

（2）地下水位較高。

（3）鋼筋籠安裝時(shí)間太長(zhǎng)，期間未進(jìn)行孔內(nèi)泥漿循環(huán)，固壁泥漿在水壓作用下破壞。處理措施：①提前組裝好完整的鋼筋籠(在旁邊預(yù)打孔，作為完整鋼筋籠組裝孔，用旋挖鉆機(jī)掃孔，一旦孔成型，迅速將鋼筋籠安裝到位，進(jìn)行孔內(nèi)泥漿循環(huán)，直到混凝土到位）。②洗孔過(guò)程出現(xiàn)流砂時(shí)，延長(zhǎng)洗孔時(shí)間，如泥漿比重增大，添加纖維素，二次形成泥皮固壁。

6 結(jié)語(yǔ)

以上針對(duì)粉質(zhì)砂層且地下水位較高的樁基礎(chǔ)施工，研究了降水工藝、施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)管理、特殊情況處理措施，得出了灌注樁的施工重點(diǎn)主要在降水、泥漿配合比設(shè)計(jì)和做好泥漿固壁等方面。從污水處理廠樁基工程的整體實(shí)施過(guò)程來(lái)看，方案合理、工藝可靠、按期保質(zhì)保量完成任務(wù)、檢測(cè)合格，是復(fù)雜地質(zhì)條件下的一次成功實(shí)踐，值得推廣。