桩基施工中地下障碍物的处理.doc

桩基施工中地下障碍物的处理浙江建筑第24卷第2期2007年2月桩基施工中地下障碍物的处理徐拥建,张海波,周建军,柴爱芳(1.浙江省建工集团有限责任公司,浙江杭州310012;2.杭州市建筑工程质量安全监督站,浙江杭州310012)摘要:在桩基础及围护桩施工过程中,经常会碰到地下障碍物,使桩基无法施工.我们在钻孔灌注围护桩施工过程中碰到杂填块石层,由于周边环境制约无法采用机械直接挖除,最终选择了沉管换土的方法,从而安全,快捷,经济的解决了问题.该施工方法的特点是:操作简便,安全可靠,换土速度快,成本低,并能有效地保证围护体系质量,故具有较高的推广价值.关键词:地下障碍物;桩基础;沉管换土中图分类号:TU751.2;TU753.3文献标识码:B文章编号:10083707(2007)02004503在钻孔灌注桩桩基工程施工过程中经常会碰到地下障碍物,使桩基无法施工,于是常采取机械直接开挖清障的方法.但是,在复杂环境下,特别是由于周边环境管线及设计条件限制,无法采用机械直接开挖清障的方法,这时就需要一种简便的换土方法清障.在杭州金桂大厦工程围护桩施工过程中我们碰到这样的问题,经过反复研究调整,最终采取了沉管换土的方法.这样做不但解决了种种限制问题,而且节约了经费,缩短了工期.1工程概况金桂大厦工程在杭州市蒋村商住区,位于文新路以北,古墩路的西侧,总用地面积为6984m,总建筑面积约为34080m.本工程采用框架剪力墙结构,地下2层,地上18层,建筑高度为71m,地下室基坑挖深9.85m,工程桩基采用b600,/,800,4,1000的钻孔灌注桩基础;基坑围护采用两道钢筋混凝土内支撑,围护桩采用一排b700和,/,800(桩长约25m)的钻孔桩挡土及一排b600的水泥搅拌桩止水.基坑平面尺寸约为75m68m,见图1.2工程地质情况及周边环境情况根据地质勘察报告显示,(本场地自然地坪标高约为一0.23m)本工程场地土层情况为:杂填土:层厚3.14.8m,基本上全区分布.一l淤泥质粉质黏土:层顶标高为一0.53一1.30m层厚2.94.7m.一2淤泥质粉质黏土:层顶顶高为一4.24一2.97m.层厚6.48.8nq.一l淤泥质粉质黏土:灰层顶标高为一12.87一9.82m.层厚4.89.5m.一2淤泥质黏土:层顶标高为一19.44一16.42m.层厚2.07.5m.砖混5层地下车库砖混5层桂芘城一期已建住宅匝圈一一一_一一一一I图1基坑平面图基坑的南,北,西三侧较为开阔,基坑东侧较为复杂,紧临古墩路,基坑离场外人行道最近为2nq,最远为6m,且坑边人行道地下埋有大量的市政管线:离基坑由近而远依次是b300的自来水管,电力管线,b300的低压煤气管.东北侧的自来水管已在基坑内,后在施工前将水管移至地面上改道而走,但由于受人行道及围墙限制,改道后的自来水管离围护桩也只有1.5m左右,见图1.收稿日期:2006一O823作者简介:徐拥建(1974一),男,浙江杭州市人,工程师,从事建筑施工工作.?45?徐拥建等:桩基施工中地下障碍物的处理3施工遇到的地下障碍物根据换土区域定制,详见图2o4935在南,北,西三侧的围护桩施工中,实际地质情况与地勘报告基本相符,虽然也局部遇到地下障碍物,但是由于周边场地空阔,通过机械清障等措施均得到处理,施工较为顺利.在施工东侧时,发现地下情况与地勘报告有较大出入,情况比较复杂,在地下埋深45m位置存在大量的块石,经现场触探,发现块石直径较大,最大直径有1.3m左右.经分析,大量块石存在的原因是原古墩路施工时,该位置是老鱼塘,因此回填了大量的块石以形成路基,从而造成了围护桩根本无法施工.由于基坑边紧临古墩路人行道和自来水管,煤气管道等市政管线,如果采用机械开挖的清障办法,会因地下淤泥土的位移引起地面沉陷,从而造成严重后果.若围护桩及止水桩质量得不到保证,又会对今后的围护体系,止土止水产生严重危害;另一方面业主要求工期较紧,这就需要一种安全,快速,经济的施工方法.4解决障碍物的方案确定发现情况以后,我们及时会同设计,监理,业主以及有关专家讨论解决方案.出于对工程质量,工期,安全及成本等方面的综合考虑,最终我们选择了一种沉管换土的处理方法,很好地解决了各项难题.该工法的施工工艺类似于沉井,就是在钻孔灌注桩与水泥搅拌桩的位置上采用钢板作护筒沉管换土,将块石挖除,回填优质黏土,再进行围护桩施工.沉管可有效起到护壁,防挤土及坍塌作用,沉管后采用人工清除块石等障碍物再用优质黏土回填,可保证灌注桩顺利施工.此方法安全,简便,施工费用低,换土后灌注桩成桩质量优良.5沉管换土施工技术5.1施工流程场地平整一定位一护筒就位一机械沉筒一机械挖除筒内块石,土方一连接护筒一机械沉筒一挖除简内块石,土方一连接护筒一沉筒(如此往复直至块石障碍层清除)一分层回填优质黏土一分层提筒,分层拆除护筒一直至回至自然地坪标高.5.2施工设备主要选用设备有护筒,挖掘机和空压机.5.21护筒一般每节115m,护筒平面尺寸.46.护筒平而护筒立面图图2护简连接5.2.2挖掘机护筒的沉筒,拔筒可采用挖掘机压拔.筒内浅部取土可采用挖掘机直接挖除.挖掘机应参考护筒下压过程中最大摩阻力进行选择,护筒摩阻力的计算公式可采用Q=Q+Q=Ugz+gA,端承力应根据护筒端部制作情况考虑.本工程摩阻力根据地质勘察报告计算如下(护筒下压最大深度约为5m):QuK=QsK+QPK=UqZ,+gpkAP=1T2.2100.82=56.64kN本工程所选的PC-300反铲挖掘机能满足施工需要.5.2.3空压机当碰到较大石块无法挖除时,采用空压机破碎后清除.5.3施工技术沉管换土可根据工作量大小及进度要求,采用多套设备同时施工,在保证周边土体安全情况下加快施工进度,可采用跳挖法.跳挖间距根据现场周边环境情况确定,相邻桩位应搭接.施工时应同时监测周边土体位移与沉降.见图3.根据桩位选定护筒位置,护筒就位.为避免塌孔及土体位移等危害,护筒施工应遵守先压后挖的原则,即先用机械下压护简,再用挖机挖除筒内土体,用螺栓连接第2节护筒,再用机械下压护筒,挖徐拥建等:桩基施工中地下障碍物的处理除筒内土体.如此循环,直至将障碍物全部清除.当遇到较大石块无法挖除时,采用空压机破碎后清除.浅部的筒内土体,可以采用挖机直接挖除,下层土体由于挖机臂长限制,不得不采用人工挖孔的方法.挖至底部后,采用优质黏土回填一节护筒高度并压实,然后用挖机上提1节护筒并拆除,如此循环直至换土完成,待换土完成后46d,即可先开始水泥搅拌桩施工,再进行钻孔桩施工.图3施工过程图示本工程基坑东侧长约70m范围,全部采用了沉管换土的方法换土,工期7d,成本3万元左右,相对于其它清障施工方案,此方法既降低了成本又缩短了工期,并且保证了钻孔灌注桩的成桩质量,加快了打桩速度,同时解决了障碍物,基坑围护,止水,止土多个难题,不留后患.经监测,在整个施工过程中,周边管线未受到影响.6结语在本工程的施工过程中,我们有很多体会,其中主要有以下七个方面:(1)此方法最适合在钻孔灌注桩施工时,周边环境复杂,无法直接开挖清障的情况下采用.深度6m范围内的清障效果最佳.(2)护筒的直径可根据现场实际情况以及围护桩的情况定制.(3)施工时应采用跳挖的方法避免土体位移和隆起,跳挖的间距应根据现场实际情况确定.施工时应同时监测周边土体位移与沉降.(4)回填土应压实,最好掺加适量石灰,加快土体固结速度,这样既能提前钻孔桩施工,又能更好地防止钻孔桩的塌孔,保证成桩质量.(5)沉管时,每节应调整垂直度,以避免孔道倾斜及减小压管阻力.(6)清障时浅部土体可直接采用挖掘机挖土,以下的深层土体应采用人工挖土.此时可参照人工挖孔桩的注意事项.(7)为加快施工进度,桩基施工与换土施工可根据实际情况交叉作业.(上接第42页)通过合理规划打桩路线和加设防震沟等措施,可以防止缩颈,保证施工质量.如孔隙水压力较大可在场地中间或外边打碎石桩排水.3.3锤击拔管成桩质量控制要点沉管符合要求后,先往桩管内灌入第一批混凝土,其用量应能保证桩身混凝土能灌注至钢筋笼底部(设计钢筋笼为5m长,小于桩长).待钢筋安放完毕后,再灌人第二批混凝土,当混凝土灌满桩管后,便开始拔管,边拔边锤击.拔管速度要均匀,一般控制在0.6m/min,在软弱土层的交界处宜控制在0.30.6m/min.倒拔管的打击次数,自由落锤轻击不得小于40次/min,在管底未拔至桩顶设计标高之前,倒打和轻击不得中断.在拔管过程中应向管内继续灌放混凝土,以满足要求.为防止桩身混凝土中断,形成缩颈和造成桩顶标高过低,在拔管时管内应保持2m以上高度的混凝土(用吊砣测试).桩身混凝土必须连续灌注,其充盈系数不应小于1.10,若未达此要求,则应果断采取补救措施.为确保钢筋笼吊放准确,可在其上部用钢丝绳固定,并在绳上作好标记,再由卷扬机安放在指定位置;吊立时,要速度均匀地慢起;吊放钢筋笼,要均匀慢放,不得撞孔,刮孔,猛放.4桩基检测为了检验桩身质量及单桩竖向承载力是否满足设计要求,根据