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論人工挖孔樁施工水患處理的技術(shù)論文
摘要:人工挖孔樁施工中水患處理施工技術(shù)是確保樁基質(zhì)量的關(guān)鍵。本文通過施工實(shí)踐對(duì)人工挖孔樁施工中的不同水患情況進(jìn)行分析,并提出了水患防治與處理的措施,頗受裨益。
關(guān)鍵詞:人工挖孔樁;施工水患;處理技術(shù)
1前言
水患:地下水(含地表水,尤以潛水層承壓水為突出)對(duì)人工挖孔樁施工安全、質(zhì)量的危害。主要表現(xiàn)為坍孔、井涌、淹井等安全問題;護(hù)壁裂縫、混凝土膠結(jié)不良、離析等質(zhì)量問題。長(zhǎng)期以來,樁基中的“水患”問題從很大程度上影響著人工挖孔灌注樁的安全生產(chǎn)和施工質(zhì)量,“水患”給人工挖孔灌注樁造成的安全質(zhì)量事故和經(jīng)濟(jì)損失是屢見不鮮。
如何解決人工挖孔灌注樁的成孔、護(hù)壁、混凝土澆灌等施工過程中的截水、排水,堵水和水下灌注施工等技術(shù)問題,是確保樁基施工安全和質(zhì)量的關(guān)鍵。本人在長(zhǎng)期從事建筑技術(shù)和施工管理工作實(shí)踐中,不斷思索、研究、創(chuàng)新并總結(jié)出“人工挖孔樁施工的水患處理技術(shù)”,并在工作實(shí)踐中解決了人工挖孔樁施工過程中“水患”等一些特殊問題,取得了良好的效果。其工程案例如下:
2工程概況
某教育學(xué)院綜合樓工程:該工程13953m,地下一層,地上十層,基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為人工挖孔灌注樁,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí):護(hù)壁為C15,樁芯為C30,基礎(chǔ)持力層距地表面18m左右,地質(zhì)資料表明:地下水豐富,水位在3.5-6.5m。樁基工程的施工期為2006年4月1日至5月31日,正值雨水季節(jié),為此設(shè)計(jì)建議施工方法:樁芯混凝土施工采用水下混凝土澆灌方法。
3防治水患技術(shù)措施
3.1施工方案
工程開工前,筆者根據(jù)地質(zhì)勘探資料、設(shè)計(jì)文件和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,認(rèn)真進(jìn)行分析論證,并借鑒有關(guān)類似工程質(zhì)量事故的教訓(xùn),制定了如下施工方案:
3.1.1做好“水患”的事前控制。在施工前組織有關(guān)工程技術(shù)人員深入現(xiàn)場(chǎng),對(duì)工程的地理位置、自然環(huán)境并結(jié)合施工季節(jié)等因素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查了解,對(duì)施工期地表水采取截流控制措施,從而達(dá)到減小樁孔涌水量的目的。
3.1.2重點(diǎn)做好事中控制。首先,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和施工技術(shù)要求,積極配合工程設(shè)計(jì)方面做好圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)方案的修改工作,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況將原護(hù)壁混凝土標(biāo)號(hào)C15提升為與樁身同強(qiáng)度等級(jí)的C30,增加首節(jié)護(hù)壁和流沙層護(hù)壁厚度,有效地增強(qiáng)樁護(hù)壁的剛度,從而控制護(hù)壁裂縫的產(chǎn)生,減少護(hù)壁的滲水量:對(duì)樁護(hù)壁滲水較嚴(yán)重的樁孔,采取了強(qiáng)制堵漏措施,把“水患”有效地控制在樁芯混凝土澆灌前。
3.1.3特殊對(duì)待特殊樁孔(最后兩個(gè)降水樁孔)。由于地下涌水相對(duì)集中,混凝土施工時(shí)無(wú)法將孔內(nèi)積水排干,故決定將孔內(nèi)積水控制在2m深以內(nèi),采取水下灌注不分散混凝土施工技術(shù)進(jìn)行澆灌,確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
3.2排水方法
3.2.1砌筑截水溝:樁孔放線定位后,首先在離建筑物軸線外側(cè)3m處開挖和砌筑500mm×700mm的環(huán)行截水溝(排水縱坡5‰),然后在樁基施工區(qū)域內(nèi)砌筑250am×350mm的井字排水溝(排水縱坡3‰),并與截水溝貫通。各樁孔中的水通過排水溝匯入截水溝,有效地截?cái)嗪蜏p少了地表水對(duì)樁孔的水患。
3.2.2利用井點(diǎn)法降低地下水位:選擇建筑物四周滲水量大的樁孔和迎水面的樁孔先開挖,起到降水井點(diǎn)的作用。降水井用水泵抽水時(shí),將樁孔和附近的地下水降至井底下,使其它開挖樁孔底部免除在水下狀態(tài)下施工的弊端。
3.2.3排干樁孔底積水:人工挖孔過程中采取50mm高揚(yáng)程潛水泵,設(shè)置逆流閥(防止抽水機(jī)停止工作時(shí),使管內(nèi)積水返回到樁孔底部)和安全電壓,滿足孔底排水的要求。
3.2.4與排水工作相關(guān)的注意事情:
3.2.4.1施工排水過程中,一旦發(fā)現(xiàn)大量抽出地下水而影響鄰近原有建(構(gòu))筑物,造成基礎(chǔ)、地臺(tái)下沉?xí)r,務(wù)必立即在抽水井附近設(shè)立灌水點(diǎn)或利用已開挖但未完成的樁位灌水,以保持水壓平衡、土的穩(wěn)定。
3.2.4.2在樁孔內(nèi)抽水后,先將抽水的專用電源切斷后,作業(yè)人員才下樁孔作業(yè),禁止帶電源作業(yè),規(guī)定孔口配合孔內(nèi)的作業(yè)人員密切注視孔內(nèi)情況,不得擅離崗位。
3.2.4.3施工場(chǎng)內(nèi)的一切電源、電線路的安裝和拆除,由持證電工專管,電器做到嚴(yán)格接地、接零和使用漏電保護(hù)器。各樁孔用電分閘、杜絕一閘多孔和一閘多用。
3.3孔壁支護(hù)
3.3 .1修改護(hù)壁設(shè)計(jì):根據(jù)工程地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求,一方面經(jīng)過原設(shè)計(jì)人員同意將原護(hù)壁混凝土強(qiáng)度C15等級(jí)改為與樁芯混凝土同標(biāo)號(hào)的C30,增加護(hù)壁接頭處構(gòu)造鋼筋,在流砂層區(qū)域增設(shè)水壓抗剪鋼筋并將原護(hù)壁厚度增加50mm厚,有效提高了護(hù)壁混凝土的密實(shí)度,增強(qiáng)了護(hù)壁的剛度。另一方面:第一節(jié)孔圉護(hù)壁比下面的孔壁厚100mm,并高出現(xiàn)場(chǎng)地面200-300mm,有效地阻擋了地表水的滲入。
3.3.2護(hù)壁技術(shù)措施
3.3.2.1無(wú)流砂且滲水量較小地段:采取每開挖1m,用活動(dòng)鋼模組裝后,澆混凝土護(hù)壁成孔。
3.3.2.2對(duì)待樁孔局部地段(小孔流砂或流砂層100-300mm厚):采取編織袋裝粘土堆堵形成樁孔外壁(控制好內(nèi)壁設(shè)計(jì)尺寸)然后入模灌注混凝土成孔。澆筑混凝土護(hù)壁時(shí),嚴(yán)格控制水位變化,確保模板不被樁孔積水淹沒。流沙層區(qū)域的護(hù)壁混凝土內(nèi)添增速凝劑,使混凝土盡快達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。對(duì)較易塌方施工段則采取即挖、即校對(duì)、即驗(yàn)收、即灌注護(hù)壁混凝土。經(jīng)綜合控制,從而確保護(hù)壁混凝土密實(shí)不滲漏,滿足混凝土強(qiáng)度,達(dá)到安全可靠。
3.3.2.3對(duì)待深流砂層(層厚大于300mm以上)并滲水量特別大的地段:采取下鋼護(hù)筒,每節(jié)開挖深度控制在300-500mm深,鋼護(hù)筒與護(hù)壁用的鋼模相似,采用厚2mm并沿圓弧向設(shè)置加勁肋三條(保證模板不變形)直徑略小于護(hù)壁的內(nèi)徑,高為500~700ram,利用混凝土支護(hù)作支點(diǎn),用小型油壓千斤頂將鋼護(hù)筒逐漸壓入砂中,阻擋流砂,鋼護(hù)筒一個(gè)接一個(gè)下沉,壓人一段,開挖一段,直至穿過流砂層0.5m-1.0m后再轉(zhuǎn)入正常挖土和混凝土支護(hù)。
3.3.2.4與護(hù)壁工作相關(guān)的注意事情:使施工人員熟悉所挖孔的地質(zhì)情況,并隨時(shí)進(jìn)行檢查,密切注意土層土質(zhì)的變化,當(dāng)遇到流沙,大量地下水等影響挖土或護(hù)壁安全時(shí),立即采取有效防護(hù)措施后,再繼續(xù)深挖護(hù)壁。
3.3.3護(hù)壁混凝土的質(zhì)量保證措施
嚴(yán)格按設(shè)計(jì)配合比計(jì)量,控制水灰比、坍落度,砂石的含泥量控制在2%以內(nèi),混凝土隨拌隨用,澆灌后振搗均勻且密實(shí),每開挖一段,在人模澆注前校核樁中軸線,確定無(wú)誤后,入模澆混凝土,對(duì)護(hù)壁的厚度和護(hù)壁內(nèi)鋼筋的位置準(zhǔn)確性嚴(yán)格控制。為了解決護(hù)壁節(jié)頭易滲水的問題,在施工中采取下一節(jié)護(hù)壁混凝土的上口高出上一節(jié)護(hù)壁混凝土下口100mm的控制措施,很大程度上提高了護(hù)壁的擋水功能,確?淄馑粷B入到樁孔內(nèi)。
3.4堵水措施
按混凝土護(hù)壁滲水的不同程度,分別采取不同的堵水措施;
3.4.1當(dāng)護(hù)壁表面只呈現(xiàn)濕潤(rùn)狀態(tài)(手摸有濕潤(rùn)感)但無(wú)流水狀況時(shí),不作處理;
3.4.2當(dāng)護(hù)壁局部滲水(有流水且流量較大)時(shí),將滲水部位(流水集中處)鑿成中50~80mm的小孔,用木楔打人,周圍用快硬防水砂漿(砂漿內(nèi)滲速凝劑和防水粉)封堵好。數(shù)分鐘后,木楔遇水而膨脹,起到堵水作用:
3.4.3當(dāng)護(hù)壁成片成段或從裂縫中滲水且滲水量較大時(shí),在滲水地段的下方鑿開一個(gè)或多個(gè)m50mm的小孔,清理干凈后,裝上止水閥門,打開閥門引水泄壓,隨即將閥門周邊用快硬混凝土或防水砂漿堵密實(shí),再抹“首云”速凝型水不漏三遍,使面漏變成線漏,線漏變成點(diǎn)漏,最后將點(diǎn)漏封堵,再大面積(裂縫部位沿縫掛上500mm寬細(xì)密鋼絲網(wǎng)片)抹氯化鐵防水砂漿(水泥:水:中沙:防水劑=1:0.55:2.5:0.03)10-20mm厚,待防水層達(dá)到80%強(qiáng)度后,關(guān)閉閥門,起到堵水作用。
3.5特殊樁孔混凝土的施工技術(shù)
少數(shù)樁孔因護(hù)壁混凝土接縫或密實(shí)度不能滿足防水要求,涌水量較大(大于1m3/n)且樁孔在澆灌混凝土前不能排干的樁孔(樁孔積水不超過2m),按照水下混凝土操作規(guī)程灌注不分散混凝土。其施工技術(shù)如下:
3.5.1水下不分散混凝土的澆筑技術(shù)
人工挖孔樁樁芯混凝土的澆筑采用導(dǎo)管法和泵送法,本工程的樁芯混凝土澆筑除二個(gè)特殊樁孔采用泵送(商品不分散混凝土)法外,其余均采用導(dǎo)管(自制普通混凝土)法施工。
水下不分散混凝土導(dǎo)管法施工與普通混凝土導(dǎo)管法施工基本相同。由于水下不分散混凝土的自流平和抗分散性,很少出現(xiàn)水下流動(dòng)帶來的混凝土質(zhì)量下降,其流動(dòng)直徑可達(dá)4~6m。故在導(dǎo)管配置時(shí),對(duì)水下不分散混凝土的特性應(yīng)進(jìn)行綜合考慮。另外,澆筑時(shí)除控制連續(xù)將混凝土供給料斗外,并將料斗的容積加大,從而保證混凝土能連續(xù)澆筑。
泵送法施工與普通混凝土基本相同。但考慮到泵送水下不分散混凝土的管內(nèi)壓力損失為普通混凝土的2N3倍,有時(shí)會(huì)達(dá)到4倍,因此在泵送距離較長(zhǎng)時(shí),將管徑擴(kuò)大,降低輸送速度,減少?gòu)濐^,加大輸送泵壓,確保泵送時(shí)不堵管。
3.5.2導(dǎo)管法和泵送法施工的關(guān)鍵技術(shù)措施
首批灌注混凝土數(shù)量的控制是導(dǎo)管法和泵送法施工過程技術(shù)措施的關(guān)鍵,首批灌注混凝土數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管埋人混凝土中0.8m以上,所需混凝土數(shù)量可根據(jù)V≥∏R2進(jìn)行計(jì)算式中V-灌注首批混凝土所需數(shù)量(m3):R-孔樁半徑(m2);H樁孔底至導(dǎo)管底端間距,一般為0.3-0.5m;H2導(dǎo)管初次埋置深度,不小于0.8m導(dǎo)管半徑(m);h1樁孔內(nèi)混凝土達(dá)到埋置深度H2時(shí),導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡導(dǎo)管外泥漿壓力所需的高度(m)。另外在澆筑前應(yīng)充分考慮運(yùn)輸與澆筑機(jī)具的配套與銜接,并對(duì)其機(jī)具進(jìn)行認(rèn)真檢查,防止出現(xiàn)故障。
3.5.3水下不分散混凝土的施工要點(diǎn)
3.5.3.1目前市場(chǎng)上絮凝劑是水下不分散混凝土的專用外加劑,它能使水下不分散混凝土的凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng),粘度加大,抗凍融性降低。其摻量對(duì)水下不分散混凝土性能有很大影響。采用泵送法施工時(shí),其摻量為膠結(jié)料重量的2%。
3.5.3.2水下不分散混凝土攪拌時(shí),絮凝劑采用同滲法,與膠結(jié)料、骨料同時(shí)加入。先干拌30S左右,然后加水?dāng)嚢,采用?qiáng)制式攪拌機(jī),加水后攪拌2~3min即可。
3.5.3.3不分散混凝土在水中澆筑很難進(jìn)行振搗,靠自流平、自密實(shí),施工時(shí),必須控制好流動(dòng)性,坍落控制在45cm以上。
3.5.3.4水下不分散混凝土原材料中的膠結(jié)料不少于400kg/m3,細(xì)骨料采用中砂,粗骨料石子最大粒為20~40mm,砂率為35%~45%,保證混凝土有良好的自流平性和自密實(shí)性。
3.5.3.5在水下不分散混凝土在澆筑前,認(rèn)真對(duì)樁孔進(jìn)行檢查,清除浮泥、沖刷基底。
3.5.3.6水下不分散混凝土的施工必須做到組織緊湊,從供料、攪拌、運(yùn)輸?shù)綕仓龅匠绦蚧,不得混亂。
4該項(xiàng)處理技術(shù)的工程效應(yīng)
該工程在樁基施工過程中有效地運(yùn)用了“水患”處理的技術(shù),其處理效果得到參加工程建設(shè)的各方領(lǐng)導(dǎo)及專家的高度評(píng)價(jià):第一,施工安全可靠。由于安全技術(shù)措施過硬,在施工中注重事前預(yù)防,事中排查,把事故隱患控制在萌發(fā)前,施工期內(nèi)未發(fā)生任何安全事故。第二,保證了質(zhì)量。解決了施工中的水患,確保了樁芯混凝土不受地下水的侵襲而造成膠結(jié)不良,采用導(dǎo)管法和泵送法施工,解決了樁芯混凝土離析的問題,嚴(yán)格的操作規(guī)程,精細(xì)的施工工藝,保證了混凝土的強(qiáng)度,工程92根樁經(jīng)超聲波檢測(cè)法、動(dòng)測(cè)法和鉆孔抽芯法檢測(cè)Ⅰ類樁占89.13%,Ⅱ類樁占1087%,全部符合設(shè)計(jì)和工程質(zhì)量規(guī)范要求。第三,續(xù)短了工期。由于施工組織措施嚴(yán)密,事前控制贏得了先機(jī),事中控制爭(zhēng)取了主動(dòng),事后處理杜絕了隱患,簡(jiǎn)化了施工程序,避免了重復(fù)施工,提前15天完成任務(wù),贏得了工期。第四,節(jié)約了工程成本。在工程施工過程中,由于實(shí)施了截水、排水、堵水等技術(shù)措施,成功地控制了地表水、地下水對(duì)樁孔的侵襲和滲透,工程92根樁除2根(降水樁)采用泵送商品水下不分散混凝土外,其余均采用導(dǎo)管法灌注普通混凝土,僅此一項(xiàng)節(jié)約工程成本12萬(wàn)元。使工程到達(dá)了優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)約、安全的整體目標(biāo)。
5結(jié)語(yǔ)
通過工程實(shí)踐證明,該項(xiàng)處理技術(shù)是成熟的。它不僅能保證人工挖孔樁的施工安全,確保工程質(zhì)量,同時(shí)又能續(xù)短工期,降低造價(jià)。為此,筆者認(rèn)為該項(xiàng)處理技術(shù)可以廣泛應(yīng)用在人工挖孔樁的基礎(chǔ)施工中。
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