某污水廠沉管樁施工與質(zhì)量控制

某污水廠振動沉管灌注樁群樁施工與質(zhì)量控制振動沉管灌注樁是用振動沉樁機將有活瓣式樁尖或鋼筋混凝土預制樁靴的樁管（上部開有加料口），利用振動錘產(chǎn)生的垂直定向振動和錘、樁管自重等對樁管施加壓力，使樁管沉入土中，然后邊向樁管內(nèi)澆筑混凝土，邊振邊拔出樁管，使混凝土留在土中而形成樁。一般適用于粘性土、淤泥、淤質(zhì)泥土、粉土、濕陷性黃土、稍密及松散的砂土。由于該成樁的工藝所產(chǎn)生的樁承載力高、造價低、施工方便而廣泛被采用。但由于該樁是在土中成型，成樁過程中的振動時間、拔管速度、反插次數(shù)、深度以及混凝土的坍落度、和易性等，常因土質(zhì)條件的千變?nèi)f化而很難有統(tǒng)一定量的尺度，致使操作者常難以控制。在群樁施工過程中，容易出現(xiàn)群樁效應(yīng)，使施工質(zhì)量變得更不易控制，在近年的工程施工中也出現(xiàn)了一些質(zhì)量問題。下面以某污水廠改擴建工程振動沉管灌注樁施工為例，就群樁施工控制和易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及應(yīng)采取的預防措施做一探討。一、工程概述ICEAS生物池是某污水廠污水處理工藝的主要內(nèi)容之一，設(shè)計尺寸139.50m×94.39m×5.80m，由8個單池共同組成一個間歇式周期循環(huán)延時曝氣系統(tǒng)(IntermittentCycleExtendedAerationSystem)，每個單池包括一個主反應(yīng)區(qū)和一個預反應(yīng)區(qū)，一個主反應(yīng)區(qū)內(nèi)安裝4個曝氣單元。結(jié)構(gòu)設(shè)計，基礎(chǔ)為D480（L=19.50m）振動沉管灌注樁群基礎(chǔ)（共2339根），墊層為10㎝厚C10混凝土，底板和池壁為C25鋼筋混凝土，混凝土抗?jié)B等級S6，底板厚度65㎝，池壁厚60㎝。D480振動沉管灌注樁采用管徑Ф480單打，Ф520砼預制樁尖，設(shè)計成樁直徑≥480。設(shè)計樁長約為19.5m，樁端持力層為沉入粘土層≥5m，單樁承載力≥500KN。樁身砼強度等級為C20，保護層厚度為50mm。主筋、箍筋、加勁箍均為HPB235、HRB335熱軋鋼筋，主筋長13.6m（含600mm錨固長度），螺旋箍筋為ф8@200，頂部2000mm內(nèi)為ф8@100。沉管樁平面布置如下圖所示。工程地質(zhì)和水文地質(zhì)本工程東鄰南三環(huán)路，場地原為漁塘、耕地，后經(jīng)填整平，現(xiàn)狀地形平坦開闊，場地地面標高為1888.30～1889.29m，最大高差僅0.99m，回填土厚度為0.8～3.9m。設(shè)計地面標高為1889.00m。場地地處昆明滇地斷陷盆地的滇池北岸湖積地貌單元。地震烈度為8度，設(shè)計基本地震加速度0.20g。重要構(gòu)（建）筑物抗震設(shè)防標準為乙類建筑，一般構(gòu)（建）筑物抗震設(shè)防標準為丙類建筑。場地土層由第四系松散土層組成，其中表層分布為人工填土層，淺部廣泛分布沖洪積層，中下部則以湖沼積軟弱～中軟的粘性土，有機質(zhì)及粉土、粉砂構(gòu)成。根據(jù)地質(zhì)勘測資料，場區(qū)內(nèi)有穩(wěn)定的地下水存在，水位埋深0.52～1.88m，標高1887.06～1887.98m，水位差0.92m，徑流滯緩。鉆探揭露及鉆孔抽水試驗表明，各土層除粉土、粉砂為中等～弱含水及透水層外，其余土層均為微～相對含水及隔水層，場地地下水主要為第四系孔隙型潛水，略具承壓性；上部人工填土層中存在部分上層滯水。地下水源于大氣降水補給為主，地表生活廢水補給為輔，以地下徑流向滇池方向排泄及地表蒸發(fā)方式排泄。地下水對鋼筋混凝土中鋼筋無腐蝕，對外露鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。二、施工難點及對策難點：1、場區(qū)地質(zhì)以軟弱～中軟的粘性土，有機質(zhì)及粉土、粉砂為主，地下水埋深淺，在軟土中施工難以保證施工質(zhì)量；2、樁數(shù)多，樁間距小，承臺部分的沉管樁間凈距僅為0.7m，群樁效應(yīng)大大增加了縮徑斷樁的風險，甚至，后序施工的樁將先施工的樁擠斷。3、振動沉管灌注樁隱蔽性強的工程，樁底標高難以準確控制，如何保證樁長滿足設(shè)計要求也是本工程質(zhì)量控制的要點與難點之一。根據(jù)工程特點和地質(zhì)情況制定了以下對策：1、沉樁順序采取退打工藝與跳打工藝相結(jié)合的原則；2、嚴格控制混凝土質(zhì)量和拔管方法；3、小應(yīng)變監(jiān)測及地表監(jiān)測跟蹤；4、樁長控制利用樁管進行控制。三、施工方法與過程控制1、施工配合比設(shè)計在施工配合比設(shè)計中，主要控制了以下幾點：1）坍落度，坍落度過大，孔壁回縮后易侵入樁體，坍落度過小，混凝土流動性不好，不能及時充滿樁孔，都容易造成成樁質(zhì)量隱患，根據(jù)其它工地的施工經(jīng)驗，坍落度選定為70~90㎜。2）砂率及水泥用量，砂率和水泥用量直接關(guān)系著混凝土的工作性能，良好的抗離析能力對成樁質(zhì)量有很陴益。經(jīng)多少次試驗，并考慮地下水水位較高等因素，選定砂率42%（機砂:山砂=6:4，機砂為中粗砂，山砂為石英砂，細度模數(shù)1.1）。水泥采用P.S.32.5水泥，摻量341Kg/m3。3）碎石，按照規(guī)范要求，碎石選用20~40㎜機制石灰?guī)r碎石?；炷粮髦饕笜巳绫硪凰尽?、打樁順序1）間距大于4.0倍樁徑的沉管樁，采用逐排退打工藝，采用5臺DZ90KS振動沉管樁機平行作業(yè)，如圖2所示。2）承臺等部位，間距小于4.0倍樁徑的樁采用跳打法施工，該部分僅本工程共僅在橫向變形縫位置存在，可先施工其中一排，在該區(qū)施工結(jié)束后或本樁機逐排施工到邊界后再補打，保證先打的樁混凝土強度達到85%以上。表一振動沉管灌注樁C20混凝土主要工程參數(shù)水灰比(W/C))0.58砂率42%坍落度70~90㎜材料名稱水泥水砂碎石規(guī)格機砂:山砂=6:420~40㎜單粒粒每m3用量(Kg)3411988111120重量比10.582.383.28D480振動沉管灌注樁D480振動沉管灌注樁圖2退打法打樁順序布置圖3、拔管方法：1）灌料應(yīng)比樁頂標高高500mm以上，以確保樁頂混凝土強度，保證樁身砼成型質(zhì)量良好。2）拔管前必須加滿砼，應(yīng)先振動5—10秒再拔，拔管速度要均勻，應(yīng)控制在0.8m/min；且每拔0.5~1.0m停拔振動5-10S，以防止樁徑縮小。3）拔管過程中應(yīng)隨時用小錘敲打樁管檢查管內(nèi)砼高度（其高度應(yīng)隨時保持不低于地面1.5m），發(fā)現(xiàn)砼高度不足應(yīng)立即加料，以確保樁身質(zhì)量。4、標高控制措施1)鋼筋籠標高的控制。施工之前，根據(jù)設(shè)計標高，將鋼筋頂標高標識于鋼筋籠起吊鋼絲繩上，其方法是：先將鋼絲繩小鉤拉至鋼筋籠頂設(shè)計標高位置，并由測量技術(shù)人員進行校核，并將鋼絲在標識部位固定，使鋼絲繩完全伸長后，鋼絲繩小鉤所在位置剛好位于設(shè)計位置。當鋼筋籠設(shè)計標高變化時重新進行校核固定。2)樁身各部位標高的控制施工之前,測出地表面與設(shè)計樁頂設(shè)計高程的關(guān)系,反算出沉管長度，并標識于樁管上，保證樁底面高程符合設(shè)計要求。樁頂面標高的控制：在拔管至最后兩米的時候，檢測樁管內(nèi)混凝土面的高度，如不能滿足樁頂混凝土量時，應(yīng)立即補充。樁頂高程與地面高程不符的情況：eq\o\ac(○,1)當樁頂面設(shè)計高程低于地面高程1.0m以上時，樁頂至地面部分采用碎石充填壓頂。eq\o\ac(○,2)當樁頂面設(shè)計高程低于地面高程不足1.0m時，樁頂至地面部分采用空管。同時預留樁頂以上30~50㎝的浮漿高度。5、充盈系數(shù)的控制，主要通過核算混凝土實際灌入量進行控制。派技術(shù)人員跟班指導，灌注砼時隨時計算灌入量，要求成樁直徑≥500mm，即充盈系數(shù)≥1.1?；炷凉嗳肓康挠嬎惴椒ǎ?）在施工之前，首先核準料斗容量。施工時，按照樁管的容量先計入樁管內(nèi)混凝土量，加上后灌入混凝土的斗數(shù)乘以料斗容量即得出混凝土灌入量。2）用混凝土拌合配料量來核算每盤混凝土量，乘以盤數(shù)得出混凝土用量。6、施工監(jiān)測在施工過程中，凡灌注時間達到7天的樁對照施工記錄抽取可能存在問題的樁利用低應(yīng)變法成樁質(zhì)量檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果，適時調(diào)整質(zhì)量控制側(cè)重點。另外，在地面布置觀測點，對擠土效應(yīng)進行地面監(jiān)測。在池體周圍和池體內(nèi)部共布置了147個標高觀測點和平面位移監(jiān)控點。本排樁施工的前5排樁開始至施工完后序7排后結(jié)束。經(jīng)過監(jiān)測，地表位移平均在0~2cm之間，標高變化在0~14㎝之間。低應(yīng)變跟蹤監(jiān)測結(jié)果顯示，擠土效應(yīng)并未對樁身質(zhì)量產(chǎn)生大的影響，只是在施工過程中和施工后的一段時間內(nèi)加大了監(jiān)測力度。經(jīng)過57天的努力，ICEAS生物池2339根振動沉管灌注樁順利完成。按照招標文件的要求，選取了461根進行低應(yīng)變成樁質(zhì)量檢測，從中抽取21單樁承載力檢測。檢測報告顯示，在461根檢測樁中，I類樁434棵，占檢測數(shù)量的94.1%，Ⅱ類樁27棵，占檢測數(shù)量的5