水泥深層攪拌樁在辦公樓地基加固中的應用
發布時間:2014-08-05
一 工程概況
成豐綜合樓工程位於深圳市福田區下梅林,為成豐電子廠區內的接建工程,與原有廠房緊緊相連。總建築麵積為4280m2,總高31.3m,共七層。主體為現澆鋼筋砼框架結構,按7度3級
抗震設防。因預備改做廠房使用,樓麵活荷載按工業廠房標準設計,為800KN/M3。
原設計采用人工挖孔灌注樁基礎,共24支樁。樁長約20m,要求樁尖達到中風化岩層,入岩深度1000mm,單樁容許承載力為2000Kpa(4500Kpa)。經我施工單位考察現場,並與建設方、設計院、監理公司共同分析研究後,發現不適宜采用人工挖孔灌注樁,原因如下:
施工人工挖孔樁中必須采用人工降水措施,最大降水深度初步估計已達20.3―22.3米。地下水屬“孔隙潛水類型”。人工降水以後,原廠房淺基礎以下的地下水會通過中砂層和粉質粘土層流失。根據地質勘察報告表明:中細砂層“壓縮性差異較大”;礫砂層壓縮性未描述;粉質粘土層“壓縮性屬中等”。降水後中細砂、礫砂、粉質粘土層可能因失水而固結、壓縮,其壓縮量較大,與擬建場地緊連的原廠房建築可能會因地基不均勻沉降而造成開裂、傾斜等事故。由於擬建工程與原有建築緊緊相連,無間距,帷幕施工(封閉降水)、回灌等技術無法實施。因此人工挖孔樁從施工上來說難以實施。
後經設計院作出更改,選用柱下獨立基礎(柱位及上部結構基本不作修改),對於軟弱地質則采用水泥深層攪拌樁法加固。
二、水泥攪拌樁設計概況
自然地坪標高約為-1.200。采用深層水泥攪拌樁加固地基,采用柱下獨立天然基礎,基底標高為-3.600。
設計參數:
總樁數599根,設計樁徑Φ550mm,設計樁頂標高-3.00,有效樁長8米,並根據現場土質狀況調整。
樁設計標高比基礎承台底墊層或級配砂石墊層底麵標高高出150mm,並保證設計樁頂標高同地麵有50 mm以上距離。
單樁承載力標準值≥150Kpa,複合地基承載力標準值≥250Kpa。
水泥采用普通矽酸鹽425#水泥,水泥用量約為被加固土體重量的15%,即70.2kg/m。
水泥水灰比0.45-0.5,外摻石膏粉含量為水泥用量的2%,木質素黃酸鈣為水泥用量的2‰。
三、工程地質狀況
根據深圳市基礎工程公司所作的地質勘察報告(一九九六年三月),地質狀況自上而下依次為:
1、人工填土層
素填土:黃褐色-灰褐色,主要由粘性土含建築垃圾等組成(表層多為砼地麵)。層厚1.3-3.7米。
2、第四係衝洪積層
①中-細砂:灰褐、黃褐、灰黃等色,成層性較差,土質不均勻,其間平多量粉土及不規則薄層、塊狀的可塑-軟塑狀態粘土,濕-飽和,鬆散狀態。層厚0.7-2.0米.承載力低(120Kpa)。
②礫砂:褐灰-灰黃色,成分以石英質為主,混粘性土及卵石,局部夾團塊狀粘性土,濕-飽和,稍密。層厚1.1-3.0米。
3、第四係殘積層
粉質粘土:黃褐、灰褐夾灰黃素色,由混合岩風化而成,原岩結構尚清晰,含雲母、石英粒及少量鐵錳氧化物;濕,可塑狀態。層厚10.5-13.4米。承載力較高,是建築物天然地基良好持力層。
4、震旦係岩層
混合岩(略)
四 施工特點分析
水shui泥ni深shen層ceng攪jiao拌ban樁zhuang在zai許xu多duo工gong程cheng中zhong已yi有you較jiao成cheng功gong的de應ying用yong,它ta主zhu要yao是shi利li用yong水shui泥ni作zuo為wei固gu化hua劑ji,在zai地di基ji深shen處chu就jiu地di將jiang水shui泥ni與yu軟ruan土tu強qiang製zhi攪jiao拌ban,使shi軟ruan土tu硬ying結jie成cheng具ju有you整zheng體ti性xing、shuiwendingxingheyidingqiangdudeshuinijiagutu,congertigaodijiqiangduhebianxingmoliang。shigongfangfajiandan,kebuxujiangdixiashuicuoshi,duidijituwujiaodadezhendong,jixiezaoyinjiaoxiao。tazaichuliyuni、淤泥質土方麵有較成熟的經驗。但本工程中施工還應注意如下因素:
1、本工程地質中存在較厚的砂質層(含大量粘性土),施工前應按設計院提供的配比做好原狀土的試配,準確確定外摻劑用量。
2、本工程水泥攪拌樁按柱狀設計,但柱基礎對地基的要求是以複合地基承載力來衡量的。設計院交底:檢測指標以複合地基承載力達標(250Kpa)為主要依據,對單樁承載力要求(150Kpa)僅作參考。
3、在施工機械的選型方麵,必須考慮到許多類型的攪拌樁機鑽進能力較弱,而場地上部存在較厚的建築垃圾層,含有許多石塊、砼塊。限於場地較小,基坑開挖後機械、材料無法運轉,故此在原狀地麵施工,應選用鑽進力較大的機型,否則可能無法施工。
五 施工組織
一、施工部署
由於工期較緊,要求項目部建立健全質量崗位責任製、安全生產崗位責任製,嚴格遵照施工規範組織施工。嚴格執行圖紙會審,質量技術交底,原材料(構件)檢驗,三檢製度及樣板引路製度。做到質量、工期、安全均有層層把關、上交下接、責任到人。
依據工程地質資料,現場狀況做好現場平麵布置,安排破砼地麵、運輸砼碎塊並清理,做好樁點坐標及標高測控。
安排好打樁施工流水,布置水泥漿製備及泵送係統,考慮泵送距離小於50m。
二、機械設備準備
經對比選用如下機械設備:
(目前常用的攪拌機包括專用機械(如SJB係列),還有各種類型的樁機改裝的機械。有的機型僅靠電動機及配件自身的自重(約1.5噸)來獲得鑽進力,如(DJB型);有的機型裝置有齒輪、鏈條,能通過電動機來獲得鑽進力和提升力,而且變檔、調速方便。經過對比與試攪,本工程主要采用的是後一種的改裝機型,單軸、葉片噴漿方式,不同直徑的葉片頭可調換,施工效率較高。)
三、主要材料:
水泥:采用湖南“浯溪”425#普通矽酸鹽水泥(旋窯),約350噸。庫存量不少於20噸;
石膏粉:7.0噸;
木質素磺酸鈣:700KG。
四、勞動力組織
上述勞動組織為攪拌樁施工班組定員,不包括項目經理部管理人員。
五、施工進度計劃
計劃工期:25天,計劃開、竣工日期:1999年1月29日~1999年2月25日。按台班定額為60M/台班,施工中基本按每日16小時作業,盡量趕搶工期,以保證整個單位工程工期指標的完成。
六
施工工藝及質量控製
(一)、施工參數
施工方法:二噴四攪(特殊情況采用三噴四攪);
灰漿泵輸漿量:6m3/h;
泵漿工作壓力:0.5Mpa;
攪拌提升速度:≤0.5m/min。
輸漿時間:≤60s
單樁水泥用量:569Kg
單樁石膏摻量:11.4Kg
單樁木質素磺酸鈣用量:1.14Kg
(二)、施工方法
原則上按二噴四攪的方法,但在複雜地下土質狀況中,噴漿頭很容易被堵塞,故此采用三噴四攪的工藝,即“鑽進、攪拌”→“噴漿、提升、攪拌”→“噴漿、鑽進、攪拌”→“噴漿、提升、攪拌”的工藝進行,以提高工效。
1、定樁位
開(kai)工(gong)前(qian)施(shi)測(ce)出(chu)樁(zhuang)位(wei)點(dian)後(hou),須(xu)經(jing)甲(jia)方(fang)或(huo)監(jian)理(li)工(gong)程(cheng)師(shi)複(fu)核(he)無(wu)誤(wu),用(yong)竹(zhu)簽(qian)作(zuo)好(hao)標(biao)記(ji)。鑽(zuan)機(ji)對(dui)位(wei)時(shi),作(zuo)到(dao)鑽(zuan)頭(tou)中(zhong)心(xin)與(yu)樁(zhuang)位(wei)鑽(zuan)杆(gan)一(yi)條(tiao)線(xian),且(qie)鑽(zuan)機(ji)水(shui)平(ping)、周正穩固方可開鑽,施工中發現鑽機傾斜應立即矯正。
2、預攪下沉
daijiaobanjidelengqueshuixunhuanzhengchanghou,qidongjiaobandianji,fangsonggangsisheng,shijiaobanjiyandaoxiangganjiaobanqietuxiachen。ruguoxiachensudutaiman,kecongshujiangxitongbugeiqingshuiyilizuanjin。
由於場地上層石塊較多,注意開始鑽進時適當調慢攪拌軸轉速,以免葉片折斷。當很難鑽進時,可重複“提升、鑽進”數次,直至順利下沉;當無法鑽進時,可與設計、監理方協調,根據基礎布置狀況,適當移位,或進行開挖處理。
攪拌時必須保證樁機導向架的垂直度,使攪拌樁的垂直度不超過1.0%,並檢查樁位偏差不大於50mm。
3、製備水泥漿
按設計要求配合比:采用普通矽酸鹽425#水泥,水灰比0.45-0.5(外摻石膏粉含量為水泥用量的2%,木質素黃酸鈣為水泥用量的2‰),並通過成樁實驗調整配比。在預攪下沉到設計深度前,製備好水泥漿。需用量按樁長每米不少於72kg準備。
4、噴漿攪拌提升
待攪拌機下沉到設計深度後,開啟灰漿泵將水泥漿壓入地基中,樁底端噴漿必須保證30秒以上的時間。之後邊噴漿、邊攪拌、邊提升,注意提升速度不大於0.5m/min。到達設計樁頂時,應停止提升,攪拌數秒。
成樁後應進行噴漿量檢查,如少於70.2kg/m,則應立即複攪補噴。
5、重複攪拌下沉、提升
為了防止攪拌頭葉片被堵住,在重複攪拌下沉時保持噴漿,這樣能有效保護噴頭,同時提高工效、保證質量。
6、清洗
7、移位
每次攪拌必須有專人負責記錄。
考慮樁頂與基礎底麵接觸,受力較大,可以在樁頂1-1.5m範圍內再增加一次噴漿,以提高強度。
(三)、質量保證技術措施
1.加強對水泥等原材料的檢驗,各種材料應有出廠證明或檢驗單,並根據規範和技術要求進行檢驗,合格後方能使用。
2.水泥漿液應嚴格按設計配合比拌製,製備好的漿液不得離析,泵送必須連貫,同時從輸漿管到噴漿口的時間不得大於60S。
3.預攪下沉時不宜衝水,如遇較硬土層方可衝水以利下沉,但必須調整水灰比以防止成樁後強度降低。
4.嚴格按要求參數成樁。施工中如因故停漿應提起輸漿管,待恢複供漿後,應複攪下沉1M後再噴漿提升。
5.施工中派專人負責記錄。並應隨時檢查施工記錄,檢查水泥用量、樁長、攪拌提升時間、複攪次數、是否有斷樁等。對於不合格的樁應請設計院及監理、甲方到場會同解決。
6.按設計及規範要求進行質量檢驗。
七、質量檢驗結果
地基土承載力的檢驗委托深圳市福田建設工程質量監督檢驗站檢測。試驗按行業標準《軟土地基深層攪拌加固法技術規程》(YBJ225-91)和《深圳地區地基處理技術規範》(SJG04-96)規定執行。在施工完成的樁中,按成樁總數的0.5%,且不少於3點,選取三個點1#(A/4)、2#(B/3)、3#(B/4),做複合地基承載力試驗。試驗數據表明:各級荷載下的沉降變化比較穩定、沉降量緩慢遞增,P-S曲線無明顯的陡降段,總加載量已達設計要求值的2.0倍,累計沉降在7-9mm之間。其檢測結論為:複合地基土承載力均能滿足250Kpa的要求。
八、技術經濟效果
本工程通過優化設計,排除了不可行的人工挖孔樁方案,采用了水泥深層攪拌樁的方案,避免了采取人工降水、帷幕等較複雜的施工方法,也排除了施工中大量的不安全因素。同時針對場地特征,對各種機型作了優化選擇,采取了較科學的
施工工藝和控製措施,保證了施工質量和工期。經過測算,采用水泥攪拌樁加柱下獨立基礎的方案,地下部分工程造價為:90萬元,而采用人工挖孔樁加樁承台的方案,由於包含各種措施費用(降水等),造價約為125萬元。水泥深層攪拌樁在本工程因地製宜地采用,在技術和經濟上均取得了良好的效果。