穿越巨厚块石回填层压桩施工实践

穿越巨厚块石回填层压桩施工实践（浙江省岩土基础公司，陈四明，胡宾荣，刘永革）摘要：本文就削山填海造地建房，因地基基础未经处理产生不均匀沉降的原因进行了分析、并提出了引孔压桩的解决办法。关键词：巨厚块石回填层跟管钻进引孔室内静压管桩一工程概况舟山一船厂位于舟山市册子岛，选址于低矮山丘的坡脚及前缘，地势起伏较大，建筑场地经削山填海而成，回填物主要为开山碎石，回填层一般厚度5~10m，平均厚度约8m，最大厚度18m。厂房一般采用了预应力混凝土管桩基础，其设备基础及室内地坪均未经地基处理，建于厂区北面的三层钢结构办公楼也位于天然地基上，船厂建成于2007年，投产使用仅一年，未打桩的办公楼，设备基础，室内地坪均出现了明显的沉降，大者已达200mm以上。由于沉降仍在产生以及过大的差异沉降已经影响到正常生产。因而必须及时采取应对措施。工程地质概况表层序土层名称层底标高岩土特征土工指标层厚承载力参数预制桩灌注桩wIPILeEsqpkqsikqpkqsik①1填土-0.03~-7.56松散5~10①2灰色淤泥-1.08~-3.96饱和流塑1.2~4.785②1灰色淤泥质粘土-2.97~-24.54饱和流塑48.320.61.241.332.441.80~25.32015②2灰色粉质粘土-16.36~-22.10软塑1.9~9.32520②3砾砂夹碎石-2.79~-26.58松散稍密13.40.6~5.6250070100065③粘质粉土-24.94~-28.20硬可塑6.10~7.720006080050⑤碎石混粘性土-3.77~-38.8可塑25.715.00.360.726.360.40~16.4250070100065⑥强风化凝灰岩-4.77~-39.20坚硬0.2~5.980001205000100⑦中风化凝灰岩未揭穿坚硬未揭穿120001000二治理方案选择1、沉降原因分析根据地质资料结合现场踏勘综合分析，基础不均匀沉降的主要原因为，建筑场地为经大面积回填厚度5~10m的回填层形成，回填层初期实为其下卧软土层的附加荷载，该附加荷载已大大超过其下卧软土层的极限承载力，因而未经地基处理的地面短期并产生了显著的沉降。其下卧淤泥质土层本身具有天然含水量高、天然空隙比大、渗透系数小、抗剪强度低、地基变形大、不均匀变形大，且变形稳定历时时间较长的特点，在附加荷载的作用下，视软土层厚度的大小此一沉降往往持续数年甚至数十年之久，其最终沉降大的可达1000mm以上，在外荷载水平大大超过了其下卧软土层的极限承载力的情况下，该层的变形表现为一方面压缩固结沉降，此一固结沉降过程即是其抗剪强度增长的过程；另一方面由于其渗透系数小、流变性大，往往会伴随塑性流动，造成土体测向挤出，表现为地面显巨沉陷及流动区域的地下管线破坏。因而必须及时采取整治措施，防止损失扩大。2、治理方案软土地基的处理方案很多，由于回填已经完成以及厂房已建成投产，且场地位于海边，治理方案的考虑必须同时考虑以下几点：⑴、能彻底解决不均匀沉降⑵、能控制最终沉降在合理范围⑶、对既有厂房及原有设备基础和上部结构构件以及设备不产生因影响⑷、治理方案能在室内净空制约下施工⑸、不对生产造成大的影响综合上述考虑，必须采用桩式托换穿越回填层，将上部结构荷载传到软弱下卧层以下的深部地基，持力层为强风化凝灰岩层，常规的锚杆静压桩方案以及树根桩方案均因为回填层障碍不能实施，我单位决定采用回填层引孔后压入特制预应力混凝土管桩的治理方案。由于是室内作业，桩的运输均为人工完成，需考虑桩自身重量不宜过大，便于人力施工，另一方面，巨厚回填层最高效的成孔方案为潜孔锤跟管钻进，而目前市场上比较通用的潜孔锤跟管钻进直径一般在178mm以下，178mm以上的厂家很少生产，说明市场需求很少。针对本工程我们特地订制了直径可达300mm的偏心跟管钻具，受管靴制约，只能容纳直径280mm的桩体，该桩型也找不到厂家供应，只能现场自制。方案实施步骤简介：①、改装钻机使其适宜于在室内限定高度作业；具体为将机架加工成长3m左右，钻杆加工成1m长左右②、加工大直径潜孔锤偏心跟管钻具；③、设计桩位处施工承台通过化学植筋使新补承台同原基础连为整体④、钻机就位（孔位偏差控制在20mm以内）引孔直至穿越回填层，平均厚度约8m，最大厚度18m；⑤、回转提升钻具，回填粘土，起拔套管，压桩架就位开始按静压桩工艺压入混凝土管桩。方案特点简介：①、由于只在回填层钻孔，并采取跟管措施防止孔壁坍塌，因而避免了引孔过程中的应力释放，从而减小了引孔施工过程中对地基基础的扰动，这一点对既有建筑物的地基基础加固非常重要，由于工期紧，当大量的桩短期集中施工时，控制施工过程中对地基基础扰动，避免结构内力重分布，有利于控制压桩施工对上部结构的不利影响；②、由于设备小型化，施工过程可最大限度降低对生产的影响。③、钻机引孔和压桩架压桩一般只有一次交替安拆，可以实现流水作业，便于加快施工进度。三施工工艺及质控要点㈠、工艺流程回填层引孔后压入静压管桩施工工艺流程图㈡、质控要点1放样定位、确定打桩顺序⑴、根据基础图纸结合现场条件，动态确定桩位。⑵、打桩顺序的安排遵循两个原则：①、不影响周边设施，②、最大限度减小沉桩区挤土叠加效应。放样定位、确定施工顺序孔位清障桩位复核施工连接承台（地锚梁）混凝土养护配桩以及制定订购计划桩运至指定地点质量是否满足要求钻机回填层引孔经纬仪双向监控钻机移位、压桩架就位电焊接桩送桩至设计标高水准仪控制桩架移位封桩最终压桩力记录起吊桩段就位校正垂直度静力压桩2孔位清障、桩位复核孔位浅部的回填层有开挖条件的采用人工处理，取出大块石填入细塘渣,便于引孔。3施工承台关键是要使新施工的承台同原基础可靠的连接，同时要预留压桩孔和预埋锚杆便于压桩施工。4引孔采用低钻压、低转速、匀速给进以利找正孔位和防止设备因负荷过大产生振动影响；钻进过程视孔口吹出的钻渣颗粒大小，以及回转阻力大小调整给进速度，防止排查不及时造成卡管；钻进过程每一回次都要求反复提拉钻具确定畅通后进入下一回次。5静力压桩钻透回填层后，边回转边提升钻具，全部钻具提起后，回填粘土起拔套管移走钻机，安装锚杆静力压桩架。按锚杆静压桩工艺施工特制管桩四结语本工程回填层引孔施工难度极大，直径300mm的潜孔锤跟管钻具市场上很少采用，我们也是第一次使用，经验欠缺，由于地层漏风严重，涨潮时，孔内水位高，排渣困难，成孔效率低，往往伴随卡钻现象。单纯通过增加跟管钻具的配套设备来提高产量很不经济（一套设备不含空压机约30万元，本次的合同总额约80万元），由于是室内施工，作业空间狭小，受其影响，吊桩、焊接、拔套管增加了工人的劳动强度。为了提高产量，我们增加投入了两台卷扬机带冲击锤冲击成孔设备，采用微型十字冲锤冲击成孔（成孔直径350mm），辅助施工。单纯从效率角度，跟管钻进工艺效率高，正常情况一天可以引孔2只；而卷扬机带冲击锤冲击成孔设备正常情况，视遇到块石大小往往要3~5天一只，由于冲锤在泥浆护壁的孔内反复运动，一来孔壁稳定脆弱，二来泥浆浮力造成能量损失，造成一方面冲孔直径很不规则，一方面对地基扰动大，因而一般不受业主欢迎。通过工程经验的积累，推广大直径潜孔锤跟管钻具，是克服巨厚回填层压桩的理想方案。本次施工的桩均以岩石层为持力层，桩压入封固后的沉降观测表明办公楼沉降得到控制。