浅谈D X 桩施工技术在新型桩基础中的应用

关健词:新型桩基础 测量 成孔 挤扩 

1 概述

某工程小区由三幢高层住宅及地下车库组成,建筑面积109271㎡, 主楼高度66m,伐板基础,框架剪力墙结构。其中部分纯地下室二层,埋深10.8m,基础坐落在第四纪沉积的细砂、中砂○4层,地基承载力标准值为320Kpa(主楼CFG 处理至410Kpa)。地下水静止埋深2.3～28.4m,纯地下室抗浮结构设计若采用加大车库自重或压重的方式几乎不可实现。

鉴于上述情况,需对纯地下室地基进行抗浮处理,由建设单位组织设计、勘测及岩土专家进行论证后,拟采用钢筋混凝土灌注支盘桩(DX桩)进行地基处理,处理后地基抗拔承载力≥结构抗拔承载力设计值,基础最终上浮量≤设计对地基变形的要求。

2 DX桩设计指标

钢筋混凝土灌注支盘桩简称DX 桩,是在等直径钻孔中下入专用液压挤扩装置,按设计要求和地质条件在桩身不同部位挤压出岔腔或近似圆锥盘状的扩大腔体后,放入钢筋笼,灌注混凝土,形成由桩身、岔(盘)扩径体和桩根共同承载的桩型(抗压或抗拔)。

D X 桩的承力盘、承力岔应设置在可塑～硬塑状态的粘性土或稍密～密实的粉土和砂土中,也可设置在中密～密实状态的卵砾石层的上层面上。设置承力盘的硬土层厚度宜大于3d(d- 桩径),且承力盘以下3d 深度范围内不应有软弱的下卧层。设置承力岔的土层厚度宜大于2d,且承力岔以下3d 深度范围内不应有软弱的下卧层。根据本工程岩土资料显示,基础持力层以下20m范围内为粉质粘土○41层及粘质粉土○42层,粉砂、砂质粉土⑤层,粘质粉土、砂质粉土⑤1层及粉质粘土、重粉质粘土⑤2层,符合DX桩对土层的要求。

DX 桩径宜为450～1000mm,相邻桩的中心距宜取3d,承力岔(盘)设计直径为1100～1800 m m , 承力岔( 盘) 挤扩直径为1180 ～1980mm。桩根长度不宜小于2d,桩根进入持力层的深度对于粉土、粘土不宜小于2d,承力岔(盘)的竖向最小间距宜控制在≥ 6d。由于DX 桩承载力较高, 混凝土强度等级不宜低于C30,主筋钢筋保护层厚度不应小于50mm,桩身最小配筋率可取0.2～0.65%,可采用不少于φ6＠300的螺旋箍筋,桩顶3～5 倍桩身直径范围内加密,每隔2m设一道Φ12～16 的焊接加劲箍筋。本工程设计有效桩长为14m,桩径φ700mm,盘径1400mm,主筋直径Φ22,预拌混凝土强度等级C30(水下混凝土),计320根,采用泥浆护壁成孔的施工方法。

3 DX桩施工技术

3.1 工艺流程

桩孔测量定位→护筒埋设→钻机就位(复验桩位)→成孔、清孔、提钻→支盘成型→安钢筋笼→吊放导管→二次清孔→浇筑混凝土→检查桩顶标高→成桩。

3.2 测量定位

(1)根据现场座标控制点、水准点和桩位平面布置图进行桩位放样,将主要轴线标注到四周护坡上并做好记号加以保护。

(2)所有桩位均用短钢筋钉入地下作为标记,以利于施工时检查核对。

(3)桩位放线允许误差≤20mm,及时报项目技术部门、监理验收。

(4)测量仪器必须经检验合格,测量应采取闭合、联测等方式检验且必须经有关人员复测,相对精度符合规范要求后方可施工,控制网的建立必须精心施测, 相互检验。

3.3 钻机就位、成孔、挤扩成盘

(1)就位后钻机基础要平整、稳固,确保在施工中不发生倾斜、位移。利用吊线坠、经纬仪等调平钻机, 使钻架垂直地面, 天车、钻尖、桩位中心应在同一铅垂线上, 确认桩位偏差在允许范围内后方可开钻。

(2)开钻时,保持钻杆垂直,轻压慢转,钻头在吊紧状态下钻进。钻进中应经常注意孔内异常情况以便及时处理保证正常施工。孔深≥设计孔深,垂直度小于1％。终孔后直接进行清孔时, 钻具提高到离孔底200mm 左右,清孔时间不宜小于10分钟,为确保支盘成型时护壁效果, 清孔后泥浆比重应控制在1.3～1.4。

(3)承力岔(盘)采用98-600型支盘挤扩成型机进行施工,进行入孔前应检查弓压臂、油管工作状态、检查油缸、油管接头是否漏油, 确保设备正常工作。利用该设备弓压臂在设计深度进行多次挤扩,在土体中形成侧面型腔, 然后再进行浇注成桩。

挤扩设备如下：

a 挤扩机入孔前必须测量孔深,以免使桩长达不到设计要求或挤扩承力盘时塌孔。

b 吊车起吊挤扩机必须垂直、对正入孔,严禁碰撞护筒及孔壁,使孔口标高不准及破坏孔壁。

c按照设计要求的各盘位深度值及支盘机接长杆上的深度标识,把支盘机下放到各盘位成型作业。

d 承力盘的首次压力值≥20MPa,若出现异常情况,应立即调整盘位,保证各盘的承载力。

e 在挤扩成型作业过程中,应随时密切注意挤扩机上升情况、挤扩压力值变化情况、油位下降量及孔内是否有油星冒出以便采取相应措施。

f 每个盘挤扩8～9 次,挤扩作业完成时,应慢提设备,以防塌孔。

g 盘径: ≥设计盘径, 盘位: 满足设计要求。

3.4 安放钢筋笼

钢筋笼采用集中制作现场拼装的方法,在钢筋笼的两端各加一根Φ12加强箍筋,主筋采用闪光对接焊接,接头百分率50%,混凝土保护层采用钢筋笼两端和中间圆形箍筋处上各焊接1 组导向钢筋,每组4个,保持钢筋笼上下轴线一致。钢筋笼安装时应放置在中间,确保四周保护层厚度相等,同时根据设计要求严格控制桩顶标高。

为了便于控制钢筋笼顶标高,在钢筋笼下放前用钢丝套住笼顶或制作钓钩,以便钢筋笼能进入地面以下,下放过程中用标尺放在笼顶钢筋处,用水准仪严格控制笼顶标高,桩顶标高测量好后,支撑钢筋的水平杆要放在孔口两边的垫木上,保证钢筋笼在灌注混凝土时不超标下沉。

3.5 安放导管及清孔

导管不得有弯曲,凹陷,接头须用密封圈阻水,用前应试装。导管安装须在钢筋笼安装后抓紧进行, 导管入孔深度控制在距孔底500mm左右。用稀泥浆进行清孔并换浆,使孔底沉渣＜100mm、混凝土灌注前孔口泥浆比重不宜超过1.25。

3.6 水下混凝土浇筑

本桩基采用C30 预拌水下混凝土,塌落度为180～200mm。水下混凝土必须连续灌注,浇筑过程中经常测定混凝土上升面,使混凝土超灌＜500mm。每根灌注桩做一组强度标养试块,试块脱模后应置于20℃± 2℃、湿度＞ 95% 的养护箱中进行标养,以测定28 天混凝土强度。

3.7 质量检查、检测

施工前应对钢材的质量、混凝土的坍落度、钢筋笼制作质量按要求进行检查,施工过程中应对孔深、孔位、孔径、扩径腔体的位置及尺度、钢筋笼的安装、混凝土的浇筑质量进行检查,施工后应对混凝土的强度进行检查评定。

对于粉土、砂粘性土在成桩15 天后,应进行承载力和桩身质量检测,均采用单桩静载荷试验进行承载检测和可靠的动测法进行辅助检测, 其静载检测数量不得少于总桩数的1%,且不得少于3根。低应变动测桩身质量检测为30% 。

4 结语

DX桩静荷载抗拔试验结果: 单桩竖向极限抗拔承载力≥2000KN,是单桩竖向设计抗拔承载力(1000KN)的2倍,当荷载达到1000KN时桩基上浮量为2.38mm 、2.87mm、2.40mm ＜ 5mm设计值,满足设计要求。低应变动测桩身质量检测结果表明,桩身结构完整或基本完整,Ⅰ类桩为96%,Ⅱ类桩为4%,满足设计要求。由于采用了DX 桩基,桩长为普通混凝土灌注桩的0.74 倍(14m/19m),混凝土总用量为普通混凝土灌注桩的0.70 倍(320 根× 6. 73m³/420根× 7.31m³),单桩竖向极限抗拔承载力为普通混凝土灌注桩的1.5 倍,具有广泛的推广应用价值。但由于D X 桩对混凝土的强度等级、基土要求、设备选用、施工质量控制等要求较高,这将会影响它的普遍和大量应用。将来应在不同的土质情况下,采用不同的施工方法上开展研究工作,使之适应各种地基处理的要求。