1 工程概况
拟建的珠海格力电器第八期物流工程E座7层工业建筑楼,建筑占地面积约15103 m2。
目前E座冲孔桩基础桩均已施工完毕,现完成的钻孔抽芯检测,检测的目的是检查桩身质量、桩身砼强度是否满足设计要求;桩底沉渣是否符合设计及施工验收规范要求;持力层是否符合要求;施工记录桩长是否属实。根据抽芯检测报告,总共对13条桩进行了抽芯检测,其中6条不满足设计要求。基桩主要存在下面2类问题:部分桩底存在一定填土、残留物;部分冲孔桩桩底达到设计的持力层,但持力层较薄且持力层底板存在一定厚度强风化夹层及砂层。详见(图1)和(图2),具体检测结果见下表:
应如何对不满足设计要求的桩及持力层进行处理,才能达到既能保证该楼的安全,又经济且施工快速的目的,这是业主及监理单位极其关心的问题。针对目前出现的情况,我司提出对E座基桩钻芯检测的不合格桩进行加固处理。
2 工程地质条件
据钻孔揭露,场地内土(岩)层按其岩性、时代和成因类型不同,由上而下划分为5个岩土单元层,具体如下:
2•1 素填土层
褐黄、褐紫红色,由花岗岩风化土回填而成,欠压实,很湿,局部夹含花岗岩碎块石或混凝土碎块。该层回填时间不长,未完成自重固结,土质松软,承载力低。
2•2 淤泥层
灰黑色,具腐泥味,局部含石英砾砂。流塑~软塑,饱和。该层厚度大,物理性差,压缩性高,具触度性和流变性,欠固结土。
2•3 砾砂层
灰色,矿物成分为石英,次棱角状,结构松散,饱和,局部含贝壳碎屑。
2•4 强风化岩层
浅肉红色,岩芯半岩半土状,手捏易散,原岩结构保留,主要成分为石英、长石及少量粘土。
2•5 中、微风化花岗岩层
浅肉红色、清灰色,岩芯碎块—长柱状,中粗粒结构,块状构造,岩质坚硬,裂隙局部较发育,岩石质量指标差—好,岩层为完整基岩,力学性质高。
3 土层参数选取及基础加固设计原则
冲孔桩承载力参数如下表:
建筑物地基基础是为了上部结构服务的,在进行设计时,必须符合下述两个原则:
1、建筑物基础作用于地基上的压力p要小于一定安全度(K≥2)的地基强度pλ,即: p≤pλ。上式中的p是由上部结构荷载,地基、基础、上部结构共同作用计算出来的; pλ是地基强度,它应该根据基础尺寸、埋深、及土层及力学计算参数计算出来的。
2、基础的沉降S,包括平均沉降、绝对沉降、沉降差、倾斜、弯曲、三降速度要小于其容许沉降值,f即S≤f。这里S是根据岩土力学理论、共同作用理论计算出来的, f是根据建筑经验、统计及结构分析的强度条件以及建筑物的使用条件确定的。
4 桩基处理方案
根据钻孔抽芯检测结果,经优化方案,决定对出现的各类不能满足设计要求的冲孔桩采用不同的处理方案,具体如下:1、对于桩底存在填土、残留物的桩,拟采用钻孔单管旋喷清洗,再进行压力注浆的方法进行处理。2、对于桩底存在强风化夹层的桩,拟采用钻孔双管高压旋喷的方法加固桩底的持力层,以满足设计要求。
5 处理方案的说明
5•1 对于桩底存在填土、残留物的冲孔桩
单管旋喷注浆法是利用钻机等设备,把安装在注浆管(单管)底部侧面的特殊喷嘴,置入土层预定深度后用高压泥浆泵等装置,以2•0 MPa左右的压力,把泥浆从喷嘴射出来以冲击土体,同时借助注浆管的旋转和提升运动,使浆液与土体上崩落下来的土搅拌混合,经过一定时间凝固,便在土中形成圆柱状的固结体,从而达到加固地基的目的。
根据抽芯检测结果,先在冲孔桩桩身钻直径为101 mm钻孔。钻孔的垂直偏差不应超过1%,桩位偏差不应大于20 mm。利用现已有的抽芯钻孔和补充的钻孔,对桩底内存在填土、残留物处在有填土、残留物区域上下各1 m范围内用压力≥30MPa的高压清水进行旋喷冲洗,直至返回水干净不带泥浆后,然后再利用压力为不小于2•0 MPa高压灌浆的方法进行灌浆处理,纯水泥浆的水灰比为1∶1。可以有效地对现有桩身进行补强,提高桩身强度。
5•2 对于桩底存在强风化岩或粉砂夹层的冲孔桩
所谓高压旋喷注浆,就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为压力为2•0MPa左右的高压流从喷嘴射出来,冲击土体,土粒从土体剥落下来与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律地重新排列,浆液凝固后,便在土体中形成固体。加固地基,提高地基的抗剪强度,改善土的变形性质,使其在上部结构荷载的直接作用下不产生破坏或过大的变形。
根据抽芯检测结果,先在冲孔桩桩身钻直径为101 mm钻孔。钻孔的垂直偏差不应超过1%,桩位偏差不应大于20 mm。利用现已有的抽芯钻孔和补充的钻孔,对桩底有强风化夹层区域的上下各1m范围内采用双管高压旋喷结合高压灌浆的方法进行处理。施工先用压力≥30MPa的高压清水进行旋喷冲洗,然合进行双管旋喷。双管旋喷的浆压为30MPa~32MPa,气压为0•6 MPa~0•8 MPa,提升速度为10 cm /min~12 cm /min,旋喷直径为800 mm,每米水泥用量为350 kg。然合进行高压灌浆,高压灌浆的压力为不小于2MPa,纯水泥浆的水灰比为1∶1。处理后要求桩身强度特征值不小于6•5MPa。
5•3注浆材料的使用数量
以单位时间内喷射的浆量及喷射持续时间计算出浆量。计算公式如下:
β———损失系数,通常为0•1~0•2。
根据计算所需的喷浆量和设计的水灰比,即可确定水泥的使用效果。
5•4施工机械及设备
a•高压泥浆泵,用于旋喷注浆;b•钻机,用于旋喷;c•旋喷管,用于注浆成桩;d•高压胶管,用于高压水泥注浆。
5•5 施工程序
① 钻机就位。将钻机安置在设计的孔位上,使钻孔轴线垂直对准钻孔中心位置。②钻孔。钻孔的目的是将旋喷注浆浆液注入到预定的地层中。③插管。将旋喷注浆管插入地层预定的深度。④喷射作业。当喷灌插入预定深度后,由下而上进行喷射工作,必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求,并且随时做好记录,绘制作业过程曲线。⑤冲洗。当喷射提升到设计标高后,旋转即告结束,应将注浆管等机具设备冲洗干净。⑥移动机具。考虑浆液凝固时间,采用跳打方式施工。
5•6 施工要点
① 施工前挖好排浆沟,将钻机定位。②旋喷开始时,柱底部边旋转边喷射1 min,当达到预定的喷射压力及喷浆量时,再逐渐提升喷射管。③当中间发生故障时,应停止提升和喷射以防止柱体中断,同时立即检查,排除故障。④相互两桩旋叶间隔时间不小于8 h,间距应不得小于1 m。⑤旋喷完毕后泥浆泵和高压泵应用水洗净。⑥对浆液的要求为:硬化时间要短,并且最好能根据要求调整硬化时间; 与地基土混合硬化后应具有一定强度;浆液与地基土混合比即使不同,强度差别也要小。
6 桩基加固检测方案
加固工作完成后,对进行高压灌浆和高压旋喷的原桩进行相应的检测:1、对于已进行高压灌浆及高压旋加固后的冲孔桩,可采用超声波对桩身的加固效果性进行检测。2、对于持力层存在强风化岩或粉砂夹层的冲孔桩,采用抽芯及超声波对持力层进行检测。
7 结束语
1、对于桩底存在填土、残留物的桩,利用现有抽芯孔及补充钻孔,对于桩身或桩底先采用高压进行清洗,再进行高压注浆的方法进行处理。
2、对于桩底持力层下面存在强风化层或砂层的情形,采用双管旋喷的方法进行加固处理。加固后,旋喷桩桩身强度可达到6•5MPa,则地基强度也能满足设计要求。
3、按以上方法加固后,本工程的桩基础安全能满足使用要求。在上部结构荷载作用下,其基础沉降也能满足设计要求。
4、在上部结构施工过程中应对桩基沉降进行严密监测。
参考文献
[1] 《珠海格力电器第八期物流工程E座桩基础物流工程论文超前钻岩土工程勘察报告》,珠海市建筑工程勘察设计院, 2007. 9. 17.
[2] 《建筑桩基基础规范》(JGJ94-94).
[3] 《建筑地基处理技术规范》(JCJ79-2002).
[4] 《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006).
【摘 要】:本文是作者结合多年工作经验以及具体工程实例,针对珠海市格力电器第八期物流工程E座中地基加固处理所遇到的问题提出了相关的阐述,并且提出了相应的处理方法,以供参考。
【关键词】冲孔灌注桩；处理方法；施工技术
