论文部分内容阅读
摘 要：桩基础施工是基础施工的重要组成部分，施工难度大，危险性高，技术复杂。文章对特殊地质条件下的桩基础施工工艺进行了简要分析。
关键词：特殊地质 桩基础
一、软粘土桩基础施工
软粘土地基施工过程中的抽水、沉桩、基坑开挖、注浆、回填、塑料排水板的插设、强夯、地下洞室的开挖、爆破作业等都会给工程周边土层造成不同程度的扰动，从而对其变形、稳定和周边环境产生不利的影响。沉桩对周边土介质及环境的影响主要表现在下面几个方面：第一，沉桩产生的噪音危害人体的安全并影响安全生产，沉桩振动波及邻近土体、建筑物和地下设施；第二，对周边土体产生一定的扰动，改变了土体的性质：第三，沉桩时土体受到超过其极限强度的冲击作用，产生挤出破坏，使桩周地面隆起并产生较大的水平位移；第四，桩身受土 体挤压，严重时会产生弯 曲和扭转，并在桩身内部产生附加弯矩，当桩制作质量不好或沉桩技术不佳时，桩身还会开裂，留下隐患，同时，还会减少临近单桩的承载能力和增加桩基 的沉降量；第五，在密集的建筑群中沉桩时，会使临近建筑物或地下管线受到损害，甚至破坏：第六，土中形成较大超静孔隙水压力，沉桩时，深层土受到上覆压力的约束大，土不能向上挤出，快速沉桩时土体受到压缩和挤实，土中孔隙水压力升高，孔隙水沿桩身向上渗流，并经上层已破坏土体中的裂隙而逸出，孔隙水压力的消散主要受土渗透性的影响，在软土地区一般需要几个月才可完全消散。第七，沉桩后，由于超静孔隙水压力随时间而消散，地面会产生再固结作用，有效应力增加，并产生新的地面沉降，可使入土的群桩产生负摩擦力。打入桩具有 施工速度快、造价低及对环境污染小等优点，并已得到大量的应用。然而，施工过程会使桩周土体或其他桩产生很大的挤压扰动.对于预制桩而言，一方面，过大的挤压 应力可能会造成桩身出现裂缝、结头错位、甚至断裂；另一方面，桩土挤压应力及超孔隙水压力的产生也必然会对桩周土体产生极大的“扰动” ，从而“弱化”其力学性状，进而影响到桩基的承载力。
二、大孔径超深水中桩基础施工
1、施工的难点。第一，桩基础位于水中，水深大，水位受潮汐影响明显，水上作业，工作面受限制，运输不便，河床底易塌方等方面；第二，桩径大，桩孔深，成孔和清孔的难度均较大；第三，单桩混凝土用量大，灌注施工较困难；第四，工程地质条件差，砂层较厚，容易塌孔。
2、采取的施工措施：第一，施工平台采用钢栈桥和钢平台。由于河水较深且水位受潮汐影响，加上施工时必须保持通航，只能采用搭设钢平台和钢栈桥作施工平台的方案。钢平台的大小主要根据施工设备和工作面的需要来确定，采用船吊及振动锤进行施工。第二，埋设钢护筒。钢护筒具有定位、隔离河水和保护河床底不塌方的作用，因水中桩护筒较长，故必须具有更高的准确度，其内径不能过大，仅应比桩径大100mm。钢护筒具有足够的刚度，保证在桩基础施工过程中不发生变形，其长度也应根据水深及河床底的地质情况而定，一般筒顶标高比正常最高水位标高高出0.5m，筒底标高为进入亚粘土层1.0m，即比水流冲刷线低1.0m。第三，控制水下混凝土的灌注质量。钻孔桩水下混凝土灌注是钻孔桩施工质量好坏的关键，要注意以下问题：检查导管质量能否满足水下混凝土的灌注要求，由于钻孔桩较深，故要求其导管比普通桩承受更大的压力，且要竖直和不漏水，施工前应做压水试验以确保其质量满足要求。混凝土的各项技术指标除需满足一般水下混凝土的质量要求外，还需更长的初凝时间，且具有良好的流动性，以满足桩深、孔径大的要求，在混凝土配合比设计中掺入减水剂和缓凝剂，可提高混凝土的流动性和易性并延长其初凝时间。加快混凝土的灌注速度。桩身水下混凝土灌注的时间应尽量缩短，否则会因先前灌注的混凝土已初凝，或流动性差等而造成埋管、堵管或缩颈等事故。
三、灰岩地区桩基础施工。
1、钻孔灌注桩。钻孔灌注桩在灰岩地区施工存在以下困难：第一，软弱地易引起塌孔。第二，岩溶内施工易卡钻、掉钻，同时岩溶内护壁困难，易造成混凝土流失。第三，灰岩硬度大，嵌岩以及穿透岩容顶板较困难。第四，钻进施工中钻孔易沿路沟、溶槽的基岩面倾斜。第五，孔底沉渣难于控制。因此，在灰岩地区进行钻孔灌注桩施工应采取以下措施：第一，在软弱层以及溶洞内施工可采用跟进套管护壁成孔。第二，钻进岩石时采用预钻孔跟进钻进法或直接改用冲孔法成孔。第三，溶洞、溶槽、溶沟中施工时可采用预埋块石，保证钻头作业面强度均匀，减少成孔倾斜。第四，加强管理，保证清渣的彻底。
2、冲孔灌注桩。冲孔桩在灰岩地区施工存在以下困难：第一，软弱层泥浆护壁困难，尤其在岩溶内护壁易塌孔。第二，溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗，沿岩面易发生倾斜。第三，冲斗的冲击易使桩尖处持力层松动。第四，沉渣清理较困难，易降低端承力。因此，可采取下列必要措施：第一，软弱层以及溶洞内施工时可采用套管护壁成孔。第二，溶沟、溶槽内施工时可采用预埋块石，保持冲斗的作业面强度均匀，以减少孔斜和卡冲斗。第三，终孔处采用轻冲，清渣可采用跟进探 头，用电脑检查沉渣情况。
四、多年冻土地区桩基础施工。
多年冻土区桥梁桩基础施工的关键是最大限度减小桩基础施工过程中外界热量对桩周多年冻土的扰动， 同时确保桩基混凝土强度的增长。采用旋挖钻机干法成孔技术可以比较好的解决以上问题。护筒直径宜大于孔径 20 cm， 护筒除保护孔口，使钻孔作业正常进行外， 还是降低冻土对桩基础冻拔力的载体。将护筒埋入冻土上限以下不少于0.5m， 并于护筒外涂1cm厚的沥青渣油， 减少护筒外表面的亲水程度， 降低冻土对桩基础的上拔力。护筒埋设完毕， 经检查无误后， 进行钻进。旋挖钻进是利用旋挖钻头钻杆顶的液压马达往下压， 同时利用旋挖钻头旋转切入土体， 土被挤入料斗中， 再提出孔外， 直接装入自卸汽车。桩基成孔后， 尽快安放钢筋笼， 进行混凝土灌注， 减少成孔的闲置时间。桩基混凝土采用低温、早强、耐久混凝土， 降低混凝土水化热对多年冻土的热扰动。桩身混凝土灌注后， 必须等桩周地基土回冻达到设计要求后方可进行承台以上部分的施工。为此， 必须加强回冻检测， 为后续工序施工提供科学数据。在混凝土灌注前， 先预埋温度传感器， 传感器埋在桩身顶部、中部和底部各1只， 分别用铁丝固定好温度传感器， 并沿钢筋笼将导线引到地面以上， 防止损坏。
关键词：特殊地质 桩基础
一、软粘土桩基础施工
软粘土地基施工过程中的抽水、沉桩、基坑开挖、注浆、回填、塑料排水板的插设、强夯、地下洞室的开挖、爆破作业等都会给工程周边土层造成不同程度的扰动，从而对其变形、稳定和周边环境产生不利的影响。沉桩对周边土介质及环境的影响主要表现在下面几个方面：第一，沉桩产生的噪音危害人体的安全并影响安全生产，沉桩振动波及邻近土体、建筑物和地下设施；第二，对周边土体产生一定的扰动，改变了土体的性质：第三，沉桩时土体受到超过其极限强度的冲击作用，产生挤出破坏，使桩周地面隆起并产生较大的水平位移；第四，桩身受土 体挤压，严重时会产生弯 曲和扭转，并在桩身内部产生附加弯矩，当桩制作质量不好或沉桩技术不佳时，桩身还会开裂，留下隐患，同时，还会减少临近单桩的承载能力和增加桩基 的沉降量；第五，在密集的建筑群中沉桩时，会使临近建筑物或地下管线受到损害，甚至破坏：第六，土中形成较大超静孔隙水压力，沉桩时，深层土受到上覆压力的约束大，土不能向上挤出，快速沉桩时土体受到压缩和挤实，土中孔隙水压力升高，孔隙水沿桩身向上渗流，并经上层已破坏土体中的裂隙而逸出，孔隙水压力的消散主要受土渗透性的影响，在软土地区一般需要几个月才可完全消散。第七，沉桩后，由于超静孔隙水压力随时间而消散，地面会产生再固结作用，有效应力增加，并产生新的地面沉降，可使入土的群桩产生负摩擦力。打入桩具有 施工速度快、造价低及对环境污染小等优点，并已得到大量的应用。然而，施工过程会使桩周土体或其他桩产生很大的挤压扰动.对于预制桩而言，一方面，过大的挤压 应力可能会造成桩身出现裂缝、结头错位、甚至断裂；另一方面，桩土挤压应力及超孔隙水压力的产生也必然会对桩周土体产生极大的“扰动” ，从而“弱化”其力学性状，进而影响到桩基的承载力。
二、大孔径超深水中桩基础施工
1、施工的难点。第一，桩基础位于水中，水深大，水位受潮汐影响明显，水上作业，工作面受限制，运输不便，河床底易塌方等方面；第二，桩径大，桩孔深，成孔和清孔的难度均较大；第三，单桩混凝土用量大，灌注施工较困难；第四，工程地质条件差，砂层较厚，容易塌孔。
2、采取的施工措施：第一，施工平台采用钢栈桥和钢平台。由于河水较深且水位受潮汐影响，加上施工时必须保持通航，只能采用搭设钢平台和钢栈桥作施工平台的方案。钢平台的大小主要根据施工设备和工作面的需要来确定，采用船吊及振动锤进行施工。第二，埋设钢护筒。钢护筒具有定位、隔离河水和保护河床底不塌方的作用，因水中桩护筒较长，故必须具有更高的准确度，其内径不能过大，仅应比桩径大100mm。钢护筒具有足够的刚度，保证在桩基础施工过程中不发生变形，其长度也应根据水深及河床底的地质情况而定，一般筒顶标高比正常最高水位标高高出0.5m，筒底标高为进入亚粘土层1.0m，即比水流冲刷线低1.0m。第三，控制水下混凝土的灌注质量。钻孔桩水下混凝土灌注是钻孔桩施工质量好坏的关键，要注意以下问题：检查导管质量能否满足水下混凝土的灌注要求，由于钻孔桩较深，故要求其导管比普通桩承受更大的压力，且要竖直和不漏水，施工前应做压水试验以确保其质量满足要求。混凝土的各项技术指标除需满足一般水下混凝土的质量要求外，还需更长的初凝时间，且具有良好的流动性，以满足桩深、孔径大的要求，在混凝土配合比设计中掺入减水剂和缓凝剂，可提高混凝土的流动性和易性并延长其初凝时间。加快混凝土的灌注速度。桩身水下混凝土灌注的时间应尽量缩短，否则会因先前灌注的混凝土已初凝，或流动性差等而造成埋管、堵管或缩颈等事故。
三、灰岩地区桩基础施工。
1、钻孔灌注桩。钻孔灌注桩在灰岩地区施工存在以下困难：第一，软弱地易引起塌孔。第二，岩溶内施工易卡钻、掉钻，同时岩溶内护壁困难，易造成混凝土流失。第三，灰岩硬度大，嵌岩以及穿透岩容顶板较困难。第四，钻进施工中钻孔易沿路沟、溶槽的基岩面倾斜。第五，孔底沉渣难于控制。因此，在灰岩地区进行钻孔灌注桩施工应采取以下措施：第一，在软弱层以及溶洞内施工可采用跟进套管护壁成孔。第二，钻进岩石时采用预钻孔跟进钻进法或直接改用冲孔法成孔。第三，溶洞、溶槽、溶沟中施工时可采用预埋块石，保证钻头作业面强度均匀，减少成孔倾斜。第四，加强管理，保证清渣的彻底。
2、冲孔灌注桩。冲孔桩在灰岩地区施工存在以下困难：第一，软弱层泥浆护壁困难，尤其在岩溶内护壁易塌孔。第二，溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗，沿岩面易发生倾斜。第三，冲斗的冲击易使桩尖处持力层松动。第四，沉渣清理较困难，易降低端承力。因此，可采取下列必要措施：第一，软弱层以及溶洞内施工时可采用套管护壁成孔。第二，溶沟、溶槽内施工时可采用预埋块石，保持冲斗的作业面强度均匀，以减少孔斜和卡冲斗。第三，终孔处采用轻冲，清渣可采用跟进探 头，用电脑检查沉渣情况。
四、多年冻土地区桩基础施工。
多年冻土区桥梁桩基础施工的关键是最大限度减小桩基础施工过程中外界热量对桩周多年冻土的扰动， 同时确保桩基混凝土强度的增长。采用旋挖钻机干法成孔技术可以比较好的解决以上问题。护筒直径宜大于孔径 20 cm， 护筒除保护孔口，使钻孔作业正常进行外， 还是降低冻土对桩基础冻拔力的载体。将护筒埋入冻土上限以下不少于0.5m， 并于护筒外涂1cm厚的沥青渣油， 减少护筒外表面的亲水程度， 降低冻土对桩基础的上拔力。护筒埋设完毕， 经检查无误后， 进行钻进。旋挖钻进是利用旋挖钻头钻杆顶的液压马达往下压， 同时利用旋挖钻头旋转切入土体， 土被挤入料斗中， 再提出孔外， 直接装入自卸汽车。桩基成孔后， 尽快安放钢筋笼， 进行混凝土灌注， 减少成孔的闲置时间。桩基混凝土采用低温、早强、耐久混凝土， 降低混凝土水化热对多年冻土的热扰动。桩身混凝土灌注后， 必须等桩周地基土回冻达到设计要求后方可进行承台以上部分的施工。为此， 必须加强回冻检测， 为后续工序施工提供科学数据。在混凝土灌注前， 先预埋温度传感器， 传感器埋在桩身顶部、中部和底部各1只， 分别用铁丝固定好温度传感器， 并沿钢筋笼将导线引到地面以上， 防止损坏。