井樁流砂層塌方保護(hù)施工方案選擇和比較

楊安

（甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 ，甘肅　蘭州　730000）

井樁流砂層塌方保護(hù)施工方案選擇和比較

楊安

（甘肅第七建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 ，甘肅蘭州730000）

蘭州扶正藥業(yè)棚戶區(qū)改造項目，地處黃河南岸灘坡地帶，占地面積近五萬多平方米，建筑構(gòu)造擬定基坑大開挖，地基基礎(chǔ)設(shè)計以卵石層作為地基持力層，由于洪水沖積形成本地區(qū)地層上部為第四系沉積物，主要巖性為黃土粉狀土、粉細(xì)砂及卵石。施工過程在一定程度上增加了井樁施工的難度，影響了施工進(jìn)度和質(zhì)量控制，在實際操作過程中采用鋼筋簡易護(hù)筒等施工措施方法，極大的提高了井樁施工質(zhì)量及施工效率，為黃土地區(qū)地下高水位和流砂層施工積累的經(jīng)驗。

井樁；流砂層；護(hù)筒；施工方案

近年來地處狹長地帶的蘭州城市建設(shè)日新月異，高層建筑和地下停車場迅速增加，蘭州市城區(qū)屬黃河山澗河谷盆地，場地內(nèi)地層較簡單，經(jīng)常會遇到地下水和流砂層。對于地下井樁的設(shè)計、施工都形成了各自成熟的施工工法。擬建建筑物地下設(shè)二層地下室，基礎(chǔ)埋深約12.9m。施工中主要巖土工程問題包括：一是基坑降水，二是基坑支護(hù)?；娱_挖時，黃土狀粉土、粉細(xì)砂、及卵石在土壓力作用下側(cè)向擠出可造成坑壁坍塌。在施工過程中，基坑開挖深度大，地下水位較高，為了能夠更好的解決基礎(chǔ)井樁施工安全和人工開挖井樁作業(yè)，制定切實可行、經(jīng)濟(jì)合理的專項施工方案，對今后類似工程施工有一定的借鑒學(xué)習(xí)之處。

1　項目概況

1.1工程概況

該工程位于蘭州城關(guān)區(qū)鹽場區(qū)。建筑面積27966.14㎡，地上33層，地下1層，建筑物總長54.8m，總寬20.55m，建筑物總高度94.5m。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，建筑樁基設(shè)計等級為甲級。采用樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)?！?.000相對于絕對標(biāo)高1539.00。

井樁采用人工成孔灌注樁，灌注樁鋼筋保護(hù)層厚度：50mm，井樁混凝土強(qiáng)度等級為C30。共設(shè)計133根井樁，樁身直徑Φ800mm，擴(kuò)底端直徑均為1900mm，擴(kuò)大頭高度1500mm，預(yù)期單樁承載力設(shè)計值4300kN；樁端持力層為第3層卵石層，樁端進(jìn)入卵石層大于1.60m（且大于2倍樁徑）。遇集水坑、電梯井基坑時仍然以卵石層為持力層，樁端全截面進(jìn)入卵石層不得小于1.60m。樁頂相對標(biāo)高：-5.750m；遇集水坑樁頂標(biāo)高-8.70m，遇電梯井樁頂標(biāo)高為：-7.20m。根據(jù)地勘報告及圖紙設(shè)計標(biāo)高，基坑大開挖至樁頂設(shè)計標(biāo)高，人工成孔井樁深度約17～19m，屬超出危險性較大分項工程施工范圍。

1.2工程地質(zhì)條件

根據(jù)地質(zhì)勘察報告提供資料，該工程人工成孔井樁施工范圍內(nèi)土的巖性特征主要為粉土層和角礫層，分別描述如下：

1）雜填土層厚0.50～7.60m，層頂埋深為0，松散、稍密、稍濕，主要由回填粉土組成，含少量粉砂、卵石等建筑垃圾。屬軟弱地基，未經(jīng)處理不能直接做為建筑物地基。

2）砂質(zhì)粉土層厚18.5～27.70m，層頂埋深0.50～7.60m，稍密、稍濕包含礫砂和細(xì)沙，砂質(zhì)手感，散狀分布。下部至卵石層頂很濕并飽和，呈軟塑狀態(tài)，具備濕陷性。本層土含有2～1礫砂亞層：層厚1.50～19.80m，黃褐色、稍密、稍濕，粒徑多在0.2～2cm之間。

3）卵石層揭露層厚3.00～11.20m，層頂埋深24.50～26.80m，相對于絕對標(biāo)高1514.5～1512.2m，中密～密實、稍濕～濕過渡，頂部含水量大。卵石顆粒相互交錯排列，一般粒徑為2～10cm，顆粒間由細(xì)砂充填。

4）地下水位標(biāo)高1517.25m，地下水進(jìn)入卵石層深度在1.5m和0.8m左右處。

2　施工重點(diǎn)和難點(diǎn)及解決措施

根據(jù)本工程的場地條件工期要求和施工成本因素等，在確定施工方案時，還需要考慮以下原則和條件：

1）根據(jù)地勘報告及圖紙設(shè)計要求，工程地下水位與卵石層面基本持平，井樁進(jìn)入卵石層不小于1.6m，地下水位高，卵石層上粉細(xì)層薄厚不一，易出現(xiàn)流砂層或井樁壁塌方，存在較大安全隱患。

2）基礎(chǔ)設(shè)計以卵石層做為持力層，且工程樁承載力均按端承樁考慮，井樁設(shè)計擴(kuò)大頭樁徑800mm，擴(kuò)底直徑1900mm，擴(kuò)底高度1600mm，施工難度大，易出現(xiàn)塌孔、縮頸等安全質(zhì)量隱患。

3）根據(jù)設(shè)計前在擬建場地進(jìn)行試樁樁基靜載承載力檢測，為確保工程樁設(shè)計承載力要求，井樁施工必須采用人工開挖施工，無法考慮機(jī)械旋挖鉆孔施工工藝。

4）現(xiàn)場井樁總數(shù)1000余根，施工作業(yè)量大、工期緊、任務(wù)重，現(xiàn)場采取先主樓后車庫的流水作業(yè)施工工藝。

5）目前井樁施工正處于蘭州高溫雨季施工階段，增加施工作業(yè)人員防暑降溫，防雨水沖刷坍塌的不利施工作業(yè)環(huán)境。

6）為確保井樁施工安全可靠確保成樁質(zhì)量工期要求，必須采取護(hù)筒施工工藝。

3　井樁護(hù)筒施工方案優(yōu)化和對比

結(jié)合本工程的場地地質(zhì)情況，工期要求和施工成本等因素，必須優(yōu)化選擇切實可行經(jīng)濟(jì)客觀的專項施工方案。

3.1采用成品鋼護(hù)筒施工工藝（方案一）

優(yōu)點(diǎn)：選用Φ800成品鋼管加工護(hù)筒加工制作簡單方便快捷安全可靠度高；可多次周轉(zhuǎn)使用。

缺點(diǎn)：材料費(fèi)用高；施工過程需配備一臺專用汽車吊配合澆筑砼；井樁擴(kuò)底擴(kuò)大頭施工難度大，尺寸不易控制保證；井樁砼澆筑時，易發(fā)生埋筒風(fēng)險，增加成本費(fèi)用；施工工序多，工期相對較慢。

3.2采用鋼筋籠簡易護(hù)筒（方案二）

優(yōu)點(diǎn)：利用現(xiàn)場材料加工制作，材料成本費(fèi)用相對較低；施工過程現(xiàn)場塔吊可配合作業(yè)；易于人工進(jìn)行井樁擴(kuò)大頭成形施工，尺寸易控制；減少拔筒施工工序，工序相對較快。

缺點(diǎn)：材料一次投入，但綜合費(fèi)用較低；護(hù)筒加工制作量大。

3.3方案比較與選擇

二種方案各進(jìn)行計算分析后，從安全、質(zhì)量、工期、成本、施工效率、施工難度，措施量大小等進(jìn)行對比，結(jié)果表明雖然方案一安全可靠度高，但施工工藝較復(fù)雜、施工難度較大，特別是施工效率校隊較低，不滿足工期要求，方案二綜合比對后，工藝簡單、經(jīng)濟(jì)性較好，施工效率較快，故優(yōu)選該方案施工。

4　井樁鋼筋護(hù)筒施工控制要點(diǎn)

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，加工、制作同樁徑的鋼筋簡易護(hù)筒，護(hù)筒加工長度為護(hù)筒上下兩端超過樁內(nèi)流砂層厚度不得小于1m估算，護(hù)筒長度約4～5m左右。

4.1護(hù)筒制作方法

用Ф14鋼筋加工護(hù)筒內(nèi)箍，直徑Ф710mm，間距500mm，在內(nèi)箍外側(cè)焊接與護(hù)筒等長的Ф14分布筋，間距150mm，護(hù)筒分布鋼筋與內(nèi)箍點(diǎn)焊焊接連接牢靠，在鋼筋籠外側(cè)滿卷點(diǎn)焊1.5厚鋼板護(hù)筒，在護(hù)筒分布鋼筋上口內(nèi)側(cè)等分焊接2Ф10鋼筋吊環(huán)，單面搭接焊縫長100mm。

4.2護(hù)筒施工方法

1）人工成孔開挖至流砂層時安放鋼筋簡易護(hù)筒，護(hù)筒上口用Ф10鋼絲繩與護(hù)筒吊環(huán)U形卡環(huán)連接固定，鋼絲繩用另一端用短鋼管在井樁上口臨時固定。

2）護(hù)筒安放好后，作業(yè)人員繼續(xù)進(jìn)行人工開挖，流砂層開挖逐層進(jìn)行，每層不得超過250mm，先挖樁心部分流砂，然后擴(kuò)及周邊，護(hù)筒隨開挖深度在自重作用下隨之下移，有效控制開挖樁的截面尺寸和垂直度。

3）護(hù)筒隨流砂層開挖深度超過流砂層1m左右，用鋼絲繩在井樁上口采用短鋼管固定牢靠，吊穩(wěn)護(hù)筒后繼續(xù)進(jìn)行井樁擴(kuò)大頭施工。

4）井樁開挖完成經(jīng)檢查驗收合格后，吊放固定井樁鋼筋籠。

5）井樁砼澆筑前，將護(hù)筒與井樁鋼筋籠用掛鉤固定牢靠后松開拆除鋼絲繩，隨后立即安裝串通連續(xù)澆筑井樁砼，其它未盡事宜嚴(yán)格執(zhí)行井樁專項施工方案。

［1］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.GB50007-2002.2002.

［2］ 汪加武，黃樂川.人工挖孔樁穿過深流砂層施工的一種新方法［J］.施工技術(shù).2003，5.

［3］鄭坤.流砂層基礎(chǔ)施工方法［J］.安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，4.

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