沿海地区大直径桩基工程的分析及施工理论概述

　　摘要:以珠海电厂,机组烟气脱硫工程工艺楼桩基为例,对广东沿海地区大直径冲孔桩基工程进行了较为详细地分析,以及对实际施工过程中的理论应用进行了论述. 并通过相关部门的检测,验证了该桩基工程的可靠性、安全性. 取得了良好的实践效果和经济效益.
　　关键词:岩土工程;工程地质;冲击钻进;泥浆护壁;水下混凝土灌注;质量控制
　　从2002 年到2005 年,广东省基础建设施工中,大直径桩的应用广泛,尤其以沿海地区建筑为主. 珠海电厂及附近同类建筑,如该厂电控楼;粤裕丰电厂综合楼、办公楼、实验楼;工行分理处;农行分理处;建行分理处;中行分理处等一大批建筑均采用了大直径桩基,使大直径桩的应用成为该地区基础建设的重要构成
　　1 　工程及地质概况
　　工程概况
　　珠海电厂位于珠海市西南端水岛石门咀至十八螺咀地段,距珠海市区直线距离51 km ,距中山市65 km ,距广州市约180 km ,是一座处于电力系统中心的大型燃煤发电厂,地理位置十分优越. 该工程所有建(构) 筑物均分布在电厂厂区内给定的两块脱硫场地内,脱硫区域位于厂区的西部,笔者涉及范围为一期1 # ,2 # 机组烟气脱硫工程工艺楼,位于脱硫场地二内. 工艺楼为框架结构,地上5 层,局部地下1 层. 建筑物长4311m ,宽2213 m ,高4512 m. 1 层为湿磨车间,层高1115 m ;2 层为配电间,层高710 m ;3 层为真空泵车间,层高12 m ;4 层为石膏脱水车间,层高8 m ;局部5 层为石膏旋流器间,层高515 m. 室内外高差为300 mm.
　　2 　地质概况据施工现场钻探显示场区地层情况[1 ] (详见表1) . 　②地基岩土的主要物理力学性质指标场地下伏各岩土层的物理力学性质指标,主要依据现场标准贯入试验、动力触探及室内土工试验结果,综合前期各阶段的勘测结果及建筑经验提出. 中等风化～微风化花岗岩的物理力学指标统计结果见表2.
　　

　　2 　工程设计要求和施工应用
　　211 　工程设计要求　　(1) 根据上述的工程地质概况分析研究及综合评价, YYNW 工程具有其独特的特点: ①工程量大,桩数多; ②工期紧,总工期为60 个日历天; ③地区地层特别复杂; ④施工现场不准搭建临时设施,施工管理困难等. 故经过综合分析后,工程设计要求采用冲孔嵌岩灌注桩. 经计算确定桩身直径为< 800 mm.(2) 桩端持力层为中风化或微风化花岗岩,由于持力层不同的物理学特性,要求桩端进入中风化岩018m 或微风化岩015 m ,且有效桩长不小于25 m ;单桩承载力特征值为2 000 kN.(3) 因该施工区域内地下水具有弱腐蚀性,故所用桩身混凝土需要具有一定的抗腐蚀性. 选用C 30 水下混凝土,混凝土内掺水泥用量的10 %左右的膨胀剂,抗渗达到W6 ,W8 级. 钢筋采用HPB 235 ( Ⅰ级钢) f y= 210 N/ mm2 . HPB 335 ( Ⅱ级钢) f y = 310 N/ mm2 ( Φ) 钢筋[2 ] .(4) 桩身施工及验收遵循国家现行行业标准《建筑桩基技术规范》(J GJ 94 —94) [3 ]和《建筑地基基础设计规范》( GB 5007 —2002) [4 ] ,以及《地基与基础工程施工质量验收规范》
　　桩基设计及验算　　(1) 桩的选型. 　根据《岩土工程勘察报告》提供的地质资料,该工程将采用冲孔灌注桩(端承桩) ,以微风化或中等风化花岗岩作为持力层,根据建筑物上部结构荷载计算,将采用D = 800 mm 大直径桩.(2) 桩身强度验算. 　经计算,该工程单桩承载力特征值为2 000 kN. 根据轴心受压公式: Q ≤A Pf cΨc ,混凝土轴心抗压设计值f c = 1413 N/ mm2 (混凝土C 30) ,工作条件系数Ψc = 016. 依据公式进行计算A pf cΨc= πr2 ×1413 ×016 = 3114 ×(400) 2 ×1413 ×016 = 4 31016 kN. 故Q < A Pf cΨc ,桩身强度符合要求.(3) 桩筋的配筋率计算. 　根据规范要求, 配筋率在012 %～ 0165 %之间, 桩基实际配筋率:nπ( d/ 2) 2/ A = 16 ×3114 ×(16/ 2) 2/ 3114 ×(400) 2 = 0164 %. 配筋符合要求.213
　　冲钻孔桩施工应用分析　　(1) 埋设护筒. 　冲钻孔桩施工用埋设钢护筒,护筒采用4 mm 的钢板卷制而成,直径为Φ 850 mm ,为防止钻进施工中护筒外圈反浆造成坍孔和脱落,护筒埋入埋土层以下2 m 以上. 护筒埋设位置应准确,其中心与桩位中心允许误差不大于20 mm ,并应保证筒的垂直度和水平度.(2) 冲击钻进. 　开孔时,应低锤密击,孔内泥浆面应保持稳定. 在各种不同的土层岩层冲击钻进时,可按照表4 进行. 必须采取有效的技术措施,以防扰动孔壁造成塌孔、扩孔、卡孔和掉钻.(3) 泥浆护壁与循环. 　冲击钻进泥浆性能指标,选用是参考下表(见表4) . 每台桩机配备两个泥浆池,每个泥浆池体积约16 m3 ,分循环池也沉淀池. 泥浆池及循环系统,主泥浆循环槽规格为015 m ×016 m. 冲孔过程中,泥浆循环池应定期清理,对泥浆循环沟及沉淀池内捞出渣土,及时外运.__ 　(4) 钢筋笼的制作及吊放. 　钢筋笼按设计图纸制作,主筋采用单面焊接,搭接长度大于等于35 d ( d 为主筋直径) ,制作钢筋笼时在同一截面上搭焊接头根数不得多于主筋总根数的50 %. 钢筋笼吊放采用活吊筋,一端固定在钢筋笼上,一端用钢管固定于孔口. 吊筋长度计算如下: L = L 1 - L 2 + S . 其中, L 为吊筋长度; L 1 为护筒绝对标高; L 2 为钢筋笼顶端绝对标高; S 为护筒上口至固定钢管的距离钢筋笼吊筋固定以使钢筋笼定位,避免浇灌混凝土时钢筋笼上浮.(5) 清孔. 　采用正循环清孔,清孔分2 次进行. 灌注混凝土前泥浆应达到下列指标:比重:1105～1120 ;含砂率: < 4 %;粘度:20″～28″;胶体率: > 95 %. 如果正循环清孔不能清除孔底沉渣,则采用反循环清孔,以清除孔底沉渣. 清孔后孔底沉渣厚度< 50 mm. 测量孔深时应用专业测绳进行,测绳应经常标定修正.(6) 水下混凝土灌注. 　①水下混凝土材料选择与配合比要求:水泥优先选用早期强度高,和易性和保水性好,干缩性小的普通硅盐水泥. 骨科:常用的级配如下:连续级5 mm～40 mm ,其中10 mm～30 mm 占80 %;单位级10 mm～20 mm ,15 mm～30 mm(需做级配试验) . 混凝土要求:采用商品水下混凝土,标号C30 ,塌落度为18 cm～22 cm ,含砂率达到40 %～45 %. ②灌注水下混凝土:该工程灌注桩直径为<800 mm ,故采用直径为219 mm 的导管灌注水下混凝土. 水下混凝土一经开始灌注,需连续进行,任何时候中断均不得超过30 min ,以保证混凝土的灌注质量