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【摘 要】 本工程局部存在软弱下卧层,根据场地地质条件及拟建建筑物的地基承载力要求,采用CFG桩复合地基的地基处理方法。现场土方开挖深度在10~12m,CFG桩区域地质条件复杂,本文就深基坑复杂地质条件下CFG桩施工质量控制进行阐述。
【关键词】 深基坑;复杂地质;CFG桩;施工浅述
一、工程概况
本单位工程共30层,高100m,位于A区的东北角,距支护桩1m,CFG桩区域土方开挖深度12m。CFG桩基本参数。
局部存在软弱下卧层地质概况:
1、全风化辉绿岩:土黄色、黄褐色、灰绿色,散体状结构;
2、强风化辉绿岩:黄褐色、灰绿色、灰绿结构,块状构造,风化裂隙很发育;
3、中风化辉绿岩:灰绿色,灰绿结构,块状构造,风化裂隙较发育,下部较完整,属较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级;
4、全风化石灰岩:黄褐色,结构基本破坏,风化裂隙极发育,已风化呈土状;
5、强风化石灰岩:土黄色,隐晶质结构,块状构造,泥质含量较多,结构构造大部分已被破坏,风化裂隙很发育,岩蕊呈碎块状;
6、中风化石灰岩:灰色,青灰色,隐晶质结构,层状构造,节理裂隙较发育,岩蕊呈碎块状、块状、柱状,较完整,属较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级。
二、施工重点、难点及应对措施
(一)重点、难点分析
1、CFG桩成孔深度在地下水位以下,施工时重点需考虑排水、排泥浆措施。
2、CFG桩施工区域地质条件复杂,以全风化辉绿岩、强风化辉绿岩、全风化石灰岩、强风化石灰岩、中风化石灰岩为主,但是土层分布及界线非常不明确,给成孔带来难度。
3、确保褥垫层的施工质量,保证CFG桩和地基土共同作用的复合地基承载力设计要求。
4、CFG桩混凝土灌注为水下灌注,保证成桩质量的同时做好排水措施。
5、CFG桩区域地质条件复杂,同时临近支护桩,CFG桩施工阶段,对支护桩的稳定造成一定的影响。
(二)应对措施
1、根据现场情况设置降水井、泥浆池,在CFG桩施工区域以外单独设置降水井,控制CFG桩施工期间地下水位。
同时在核心筒区域设置集水坑、泥浆池,混凝土灌注过程中的泥浆经泥浆池过滤后,流入集水坑。CFG桩施工阶段及时引水、排浆。CFG桩施工结束后,将降水井、泥浆池连同核心筒土方一同排出。
2、现场CFG桩施工前,试钻发现CFG桩大部分区域由于地下水长期浸泡土质松软,塌孔现象非常严重,很难成孔。经讨论研究决定,先由液压锚杆钻机一桩一孔探测出中风化石灰岩深度,进而确定需要埋设护筒的长度,每个桩做好记录需埋设护筒的长度。护筒长度由2m,3m,4m,5m,6m五种规格组成。
3、CFG桩需要剔凿到位,铺装褥垫层时确保其厚度及压实度,确保CFG桩和地基土共同作用。
4、水下灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离控制在300~500mm,导管一次埋入混凝土灌注面不少于0.8m,导管埋入混凝土的深度控制在2~6m。
5、CFG桩施工过程中,支护桩位移量明显变大,加强对支护桩位移量的监测,同时成孔后及时灌注混凝土,当混凝土终凝后,再继续后续桩施工。
三、深基坑内施工现场准备与机械选择
(一)深基坑内施工现场准备
开挖至桩顶设计标高以上500mm,电梯井区域与其他区域开挖至同一标高,电梯井区域设置降水井降水后,再进行CFG桩施工。
图1 CFG桩施工作业面示意图
由于A10#楼场地狭窄及地质影响,施工顺序采用隔一打一施工工艺,逐排进行施工,避免由于桩机碾压已完成的桩,或使地面隆起,造成断桩。同时在核心筒区域设置泥浆池和降水井,四周设置排水沟。
图2 CFG桩施工顺序示意图
(二)机械设备配置计划
根据地勘单位所提供的钻孔柱状图分析,成孔机械选用旋挖钻机。
四、施工方法及工艺要求:
(一)旋挖工艺流程(图3)
(二)施工方法
1、测放桩位
钻机就位前将桩位放出,为避免累积误差,将每一排桩两侧桩位精确放出,拉施工白线,利用钢尺将每一个桩位放出,同时也可以校核两侧桩位位置是否准确。
2、钻机就位
移动钻机就位,钻头底部中心与桩位中心重合。调整叉杆,使钻机垂直度符合设计要求。钻机垂直度可通过钻机上标尺控制,垂直度满足要求时,显示红心在控制仪十字叉的中心。
3、钻进成孔
根据施工前确定的中风化石灰岩深度,将护筒埋设好,采用护筒跟进的方法成孔。
钻进过程中随时检测垂直度,并随时调整,确保成孔深度达到设计要求,随时向监理上报地层情况,保证入岩深度。
4、清孔
由于地质条件影响,钻孔深度达到设计要求后,在混凝土灌注前进行清孔,当清孔已无大块淤泥清出时停止,清空完成后立即进行混凝土灌注。
5、灌注混凝土
(1)混凝土由混凝土罐车运至孔口,现场待命罐车不得多于2辆。混凝土要有良好的和易性,坍落度控制在180~220mm之间。灌注前检查坍落度,如不符合要求,进行二次搅拌,二次搅拌仍不符合要求时,不得使用。
(2)灌注混凝土应连续,每次提升导管时测量混凝土面高度,确保导管埋深2~6m。
(3)受地质影响,直到溢出混凝土不再含有泥浆时停止灌注,以确保成桩质量。
6、清土及CFG桩头处理
待混凝土强度达到70%后,采用小挖掘机配合人工清理桩间土。清土后桩头凿平,并适当高出桩间土1~2cm。清土和截桩时,不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。 图4 桩间土清理完成后
如在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至设计标高以下,则必须采取补救措施。如果断裂面距离桩顶较近,可接桩至设计桩顶标高。方法如图5所示。注意在接桩头过程中保护好桩间土。
图5 桩头切割后效果图
7、褥垫层铺设
桩体施工完毕并验桩合格后应进行褥垫层施工,进行褥垫层铺设,采用压路机压实,厚300mm、砂砾石粒径8~10mm、夯填度λ≤0.9(夯填度λ=设计厚度h/虚铺厚度H)。
斜坡处采用90°放坡,在坡边缘用砌筑对褥垫层进行支挡,防止斜坡顶面处褥垫层流动和松散。
图6 褥垫层施工示意图
(三)工艺要求
1、采用旋挖钻机进行成孔。
2、准确定位桩位,桩位偏差不大于60mm。
3、施工时调整钻杆与地面垂直,桩体施工垂直度偏差不应大于1%。
4、控制钻孔入土深度,保证桩长偏差在+100mm范围内。
5、桩顶标高高出设计标高500mm。
6、当施工作业面与有效桩顶标高距离较大时,增加混凝土灌注量,提高施工桩顶标高,防止缩颈。
7、CFG桩施工完成后,待桩体达到设计强度的70%后,方可进行开挖。开挖时,采用小型机械和人工联合开挖,设专人指挥,保证小型机械不碰撞桩头,同时避免扰动桩间土。
8、挖至设计标高后,剔除多余的桩头。剔除桩头时,在距设计标高2~3cm的同一平面按同一角度对称放置2~3个钢钎,用大锤同时击打,将桩头截断。桩头截断后,用手锤、钢钎剔至设计标高并凿平桩顶表面。
9、桩头剔至设计标高以下,或发现浅部断桩时,应剔除上部断桩并采取补救措施。
10、清土和截桩时,不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
五、复合地基的质量检验
1、CFG桩地基竣工验收时,承载力检验采用复合地基载荷试验,处理后复合地基承载力特征值fspf≥500KPa,单桩竖向承载力特征值Ra≥800KN。选取的3个试验点均满足要求。
2、桩身完整性采用低应变动力试验检测,数量为桩总数的10%,满足设计要求。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002.北京:中国计划出版社
[2]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范JGJ94-2008北京:中国建筑工业出版社2008
作者简介:
刘永久;职位:大连开发区万达广场项目质量总监兼副总工;工作单位:中国建筑第八工程局有限公司大连分公司;
纪成秀;职位:大连开发区万达广场项目技术员;工作单位:中国建筑第八工程局有限公司大连分公司
【关键词】 深基坑;复杂地质;CFG桩;施工浅述
一、工程概况
本单位工程共30层,高100m,位于A区的东北角,距支护桩1m,CFG桩区域土方开挖深度12m。CFG桩基本参数。
局部存在软弱下卧层地质概况:
1、全风化辉绿岩:土黄色、黄褐色、灰绿色,散体状结构;
2、强风化辉绿岩:黄褐色、灰绿色、灰绿结构,块状构造,风化裂隙很发育;
3、中风化辉绿岩:灰绿色,灰绿结构,块状构造,风化裂隙较发育,下部较完整,属较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级;
4、全风化石灰岩:黄褐色,结构基本破坏,风化裂隙极发育,已风化呈土状;
5、强风化石灰岩:土黄色,隐晶质结构,块状构造,泥质含量较多,结构构造大部分已被破坏,风化裂隙很发育,岩蕊呈碎块状;
6、中风化石灰岩:灰色,青灰色,隐晶质结构,层状构造,节理裂隙较发育,岩蕊呈碎块状、块状、柱状,较完整,属较软岩,岩体基本质量等级Ⅳ级。
二、施工重点、难点及应对措施
(一)重点、难点分析
1、CFG桩成孔深度在地下水位以下,施工时重点需考虑排水、排泥浆措施。
2、CFG桩施工区域地质条件复杂,以全风化辉绿岩、强风化辉绿岩、全风化石灰岩、强风化石灰岩、中风化石灰岩为主,但是土层分布及界线非常不明确,给成孔带来难度。
3、确保褥垫层的施工质量,保证CFG桩和地基土共同作用的复合地基承载力设计要求。
4、CFG桩混凝土灌注为水下灌注,保证成桩质量的同时做好排水措施。
5、CFG桩区域地质条件复杂,同时临近支护桩,CFG桩施工阶段,对支护桩的稳定造成一定的影响。
(二)应对措施
1、根据现场情况设置降水井、泥浆池,在CFG桩施工区域以外单独设置降水井,控制CFG桩施工期间地下水位。
同时在核心筒区域设置集水坑、泥浆池,混凝土灌注过程中的泥浆经泥浆池过滤后,流入集水坑。CFG桩施工阶段及时引水、排浆。CFG桩施工结束后,将降水井、泥浆池连同核心筒土方一同排出。
2、现场CFG桩施工前,试钻发现CFG桩大部分区域由于地下水长期浸泡土质松软,塌孔现象非常严重,很难成孔。经讨论研究决定,先由液压锚杆钻机一桩一孔探测出中风化石灰岩深度,进而确定需要埋设护筒的长度,每个桩做好记录需埋设护筒的长度。护筒长度由2m,3m,4m,5m,6m五种规格组成。
3、CFG桩需要剔凿到位,铺装褥垫层时确保其厚度及压实度,确保CFG桩和地基土共同作用。
4、水下灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离控制在300~500mm,导管一次埋入混凝土灌注面不少于0.8m,导管埋入混凝土的深度控制在2~6m。
5、CFG桩施工过程中,支护桩位移量明显变大,加强对支护桩位移量的监测,同时成孔后及时灌注混凝土,当混凝土终凝后,再继续后续桩施工。
三、深基坑内施工现场准备与机械选择
(一)深基坑内施工现场准备
开挖至桩顶设计标高以上500mm,电梯井区域与其他区域开挖至同一标高,电梯井区域设置降水井降水后,再进行CFG桩施工。
图1 CFG桩施工作业面示意图
由于A10#楼场地狭窄及地质影响,施工顺序采用隔一打一施工工艺,逐排进行施工,避免由于桩机碾压已完成的桩,或使地面隆起,造成断桩。同时在核心筒区域设置泥浆池和降水井,四周设置排水沟。
图2 CFG桩施工顺序示意图
(二)机械设备配置计划
根据地勘单位所提供的钻孔柱状图分析,成孔机械选用旋挖钻机。
四、施工方法及工艺要求:
(一)旋挖工艺流程(图3)
(二)施工方法
1、测放桩位
钻机就位前将桩位放出,为避免累积误差,将每一排桩两侧桩位精确放出,拉施工白线,利用钢尺将每一个桩位放出,同时也可以校核两侧桩位位置是否准确。
2、钻机就位
移动钻机就位,钻头底部中心与桩位中心重合。调整叉杆,使钻机垂直度符合设计要求。钻机垂直度可通过钻机上标尺控制,垂直度满足要求时,显示红心在控制仪十字叉的中心。
3、钻进成孔
根据施工前确定的中风化石灰岩深度,将护筒埋设好,采用护筒跟进的方法成孔。
钻进过程中随时检测垂直度,并随时调整,确保成孔深度达到设计要求,随时向监理上报地层情况,保证入岩深度。
4、清孔
由于地质条件影响,钻孔深度达到设计要求后,在混凝土灌注前进行清孔,当清孔已无大块淤泥清出时停止,清空完成后立即进行混凝土灌注。
5、灌注混凝土
(1)混凝土由混凝土罐车运至孔口,现场待命罐车不得多于2辆。混凝土要有良好的和易性,坍落度控制在180~220mm之间。灌注前检查坍落度,如不符合要求,进行二次搅拌,二次搅拌仍不符合要求时,不得使用。
(2)灌注混凝土应连续,每次提升导管时测量混凝土面高度,确保导管埋深2~6m。
(3)受地质影响,直到溢出混凝土不再含有泥浆时停止灌注,以确保成桩质量。
6、清土及CFG桩头处理
待混凝土强度达到70%后,采用小挖掘机配合人工清理桩间土。清土后桩头凿平,并适当高出桩间土1~2cm。清土和截桩时,不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。 图4 桩间土清理完成后
如在基槽开挖和剔除桩头时造成桩体断至设计标高以下,则必须采取补救措施。如果断裂面距离桩顶较近,可接桩至设计桩顶标高。方法如图5所示。注意在接桩头过程中保护好桩间土。
图5 桩头切割后效果图
7、褥垫层铺设
桩体施工完毕并验桩合格后应进行褥垫层施工,进行褥垫层铺设,采用压路机压实,厚300mm、砂砾石粒径8~10mm、夯填度λ≤0.9(夯填度λ=设计厚度h/虚铺厚度H)。
斜坡处采用90°放坡,在坡边缘用砌筑对褥垫层进行支挡,防止斜坡顶面处褥垫层流动和松散。
图6 褥垫层施工示意图
(三)工艺要求
1、采用旋挖钻机进行成孔。
2、准确定位桩位,桩位偏差不大于60mm。
3、施工时调整钻杆与地面垂直,桩体施工垂直度偏差不应大于1%。
4、控制钻孔入土深度,保证桩长偏差在+100mm范围内。
5、桩顶标高高出设计标高500mm。
6、当施工作业面与有效桩顶标高距离较大时,增加混凝土灌注量,提高施工桩顶标高,防止缩颈。
7、CFG桩施工完成后,待桩体达到设计强度的70%后,方可进行开挖。开挖时,采用小型机械和人工联合开挖,设专人指挥,保证小型机械不碰撞桩头,同时避免扰动桩间土。
8、挖至设计标高后,剔除多余的桩头。剔除桩头时,在距设计标高2~3cm的同一平面按同一角度对称放置2~3个钢钎,用大锤同时击打,将桩头截断。桩头截断后,用手锤、钢钎剔至设计标高并凿平桩顶表面。
9、桩头剔至设计标高以下,或发现浅部断桩时,应剔除上部断桩并采取补救措施。
10、清土和截桩时,不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。
五、复合地基的质量检验
1、CFG桩地基竣工验收时,承载力检验采用复合地基载荷试验,处理后复合地基承载力特征值fspf≥500KPa,单桩竖向承载力特征值Ra≥800KN。选取的3个试验点均满足要求。
2、桩身完整性采用低应变动力试验检测,数量为桩总数的10%,满足设计要求。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准.建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002.北京:中国计划出版社
[2]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范JGJ94-2008北京:中国建筑工业出版社2008
作者简介:
刘永久;职位:大连开发区万达广场项目质量总监兼副总工;工作单位:中国建筑第八工程局有限公司大连分公司;
纪成秀;职位:大连开发区万达广场项目技术员;工作单位:中国建筑第八工程局有限公司大连分公司