摘要:在高樁梁板式水工結(jié)構(gòu)中,對(duì)于基巖覆蓋層較薄,管樁入土后,其所受到的摩阻力不能滿(mǎn)足樁基抗拉要求時(shí),設(shè)計(jì)一般會(huì)選擇進(jìn)行管樁嵌巖。相應(yīng)的管樁嵌巖施工不同于純粹的打入樁施工和灌注樁施工,需要我們認(rèn)真對(duì)待相應(yīng)每一個(gè)施工步驟,避免前道工序給后道工序造成困難,下面是我們?cè)谏钲谝夯烊粴忭?xiàng)目碼頭工程大管樁嵌巖施工中遇到的問(wèn)題,以及相應(yīng)的處理對(duì)策,望能對(duì)今后類(lèi)似工程施工起到參考和借鑒作用。
關(guān)鍵詞:嵌巖樁施工問(wèn)題;分析;對(duì)策
1 工程概況
深圳液化天然氣項(xiàng)目碼頭工程部分樁基采用大管樁嵌巖的方式,相應(yīng)大管樁直徑為1.2m,壁厚145mm,樁長(zhǎng)17.5m,其中下部1.8m設(shè)置鋼樁靴,鋼樁靴壁厚18mm,底部設(shè)置200mm厚的加強(qiáng)箍,背后設(shè)置16片加勁肋。下部嵌巖長(zhǎng)度為4.0m,有效直徑為800mm。
樁位處下部基巖覆蓋層厚度為11.0m,相應(yīng)的土層為粉細(xì)砂層為2.5m,基巖上部為1.5m厚的殘積土層,期間為軟土層,為砂混淤泥和淤泥層,總厚度3.8m。相應(yīng)位置碼頭這一部分的結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附圖1,碼頭引橋結(jié)構(gòu)斷面圖。
從現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件看,相應(yīng)位置軟土層比較厚,細(xì)粉砂層雖然由一定的承載能力,但其位于面層,處于松散狀態(tài),而相應(yīng)殘積土層則也處于軟塑和可塑狀態(tài)。樁尖要求進(jìn)入微風(fēng)化花崗巖層,給樁身的穩(wěn)定和受力帶來(lái)了較大穩(wěn)定,所以設(shè)計(jì)采取了相應(yīng)的嵌巖措施,要求大管樁施工時(shí),樁尖穿越大部分殘積土層。對(duì)此,設(shè)計(jì)提出相應(yīng)的沉樁施工時(shí),將以樁尖標(biāo)高控制作為停錘標(biāo)準(zhǔn)。
2 樁基施工和相應(yīng)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)
本工程基礎(chǔ)采用的為后張法預(yù)應(yīng)力大管樁,大管樁制作完成后,在工廠落駁運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),沉樁在采用76.0m架高的打樁船,整個(gè)施打,考慮到整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)條件,配備相應(yīng)D125的柴油樁錘。
整個(gè)沉降過(guò)程前期下樁和穩(wěn)樁過(guò)程均比較順利,在大管樁在自重作用下,不再下沉后,開(kāi)啟樁錘,開(kāi)始錘擊沉樁,前期貫入度也比較大,基本與地質(zhì)資料提供的情況吻合。當(dāng)樁尖標(biāo)高達(dá)到-9.5m位置,貫入度顯著增加。由于要求以標(biāo)高控制,所以,沒(méi)有停錘,達(dá)到設(shè)計(jì)高程后,總的錘擊數(shù)在1354擊。
根據(jù)相應(yīng)的施工情況,當(dāng)時(shí)就認(rèn)為可能已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題,對(duì)此,我們通過(guò)小應(yīng)變對(duì)樁身進(jìn)行檢測(cè),沒(méi)有發(fā)現(xiàn)樁身?yè)p壞,但鋼樁靴部分情況還不甚明了。
在大管樁打設(shè)完成,為進(jìn)行相應(yīng)的大管樁嵌巖施工,我們搭設(shè)的相應(yīng)的施工平臺(tái)。由于為直樁嵌巖,采用相應(yīng)的沖擊成孔的工藝,為提高效率,施工前,采用高壓水槍?zhuān)宄M(jìn)人大管樁樁芯底部的泥土,然后,上沖擊鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。
開(kāi)始施工時(shí),為保證孔底堅(jiān)實(shí)平臺(tái),前期向孔中拋填了部分片石和低標(biāo)號(hào)水泥。由于前期采用小沖程施工,隨著片石的沖實(shí),發(fā)現(xiàn)大管樁振動(dòng)逐步加大,相應(yīng)成孔進(jìn)尺很小,甚至沒(méi)有,從泥漿循環(huán)而出的沉渣,前期為拋填片石,后期則越來(lái)越少,對(duì)此,立即停止施工,查找原因。
3 原因分析
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,首先確認(rèn)在沖孔施工中發(fā)現(xiàn)大管樁出現(xiàn)強(qiáng)烈振動(dòng)是不正常的,在此基礎(chǔ)上,我們進(jìn)行了認(rèn)真的分析。只有找出真正的原因,才能采取針對(duì)措施,以保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行。
3.1 沖錘不垂直,引起觸碰大管樁內(nèi)壁
在以往嵌巖灌注樁施工中,我們也碰到過(guò)類(lèi)似的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)分析主要由二種情況,其一大管樁垂直度有問(wèn)題,如果管樁出現(xiàn)傾斜,就有可能出現(xiàn)沖錘碰到管樁內(nèi)壁的現(xiàn)象。對(duì)此對(duì)大管樁的垂直度進(jìn)行測(cè)量,檢查結(jié)果為,大管樁在垂直度在2.5‰,根據(jù)保留的間隙,大管樁的切斜不會(huì)影響到?jīng)_擊成孔施工。其二,大管樁樁芯十分有障礙物,對(duì)此,在樁芯部分下6倍樁徑的鋼筋籠孔規(guī),測(cè)試結(jié)構(gòu)正常,樁芯上下通透。由此看來(lái)大管樁的振動(dòng)不是由此原因引起的。
3.2 基巖振動(dòng)引起管樁共振
當(dāng)下部基巖較為完整,相應(yīng)強(qiáng)度比較高的情況,沖擊成孔會(huì)引起大管樁的共振。這一種情況比較復(fù)雜,為驗(yàn)證此種情況,我們?cè)诖蠊軜吨苓叄蛟O(shè)相應(yīng)的鋼管,如果基巖振動(dòng),必然會(huì)引起附近鋼管的共振。
在相應(yīng)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn),相應(yīng)大管樁和觀測(cè)鋼管之間的振動(dòng)頻率是不一致,大管樁比較大,而鋼管則比較小,部分可以忽略。對(duì)此,可以得出結(jié)論:沖擊成孔產(chǎn)生的振動(dòng)不可能引起大管樁的劇烈振動(dòng)。
3.3 大管樁鋼樁靴的鋼板向內(nèi)卷曲
根據(jù)沉樁記錄,我們發(fā)現(xiàn),在大管樁樁尖進(jìn)入殘疾土層后,接近于樁尖高程后,貫入度非常小,甚至沒(méi)有,以后至設(shè)計(jì)標(biāo)高的區(qū)段,貫入度雖然很小,但10擊有2-5mm的貫入度。對(duì)此,我們前期在沉樁貫入度很較小時(shí),是否已經(jīng)將下部鋼樁靴打壞,并向內(nèi)卷曲,這樣在沖錘實(shí)際上沖擊在這一部分樁靴鋼板,引起管樁振動(dòng)。
對(duì)此,首先對(duì)鋼樁靴在沉樁過(guò)程中的受力進(jìn)行分析,我們參閱了相關(guān)樁錘資料,在開(kāi)啟最大檔的情況下,樁錘作用于樁頂?shù)淖畲蟊?600kN。鋼樁靴部分采用Q345B鋼板焊接而成,在下部基巖強(qiáng)度比較大,上部由于錘擊振動(dòng),土層對(duì)樁身的摩阻力急劇下降,在此情況下,全部應(yīng)力均集中鋼管靴位置,鋼樁靴相應(yīng)位置的焊縫和材質(zhì)的薄弱位置造成損壞。
對(duì)于可能出現(xiàn)的問(wèn)題,進(jìn)行相應(yīng)的查證確定,是一個(gè)非常重要的問(wèn)題,對(duì)此,我們采用高壓水槍沖擊樁芯下部在沉樁前期涌入的土體,用潛水泵對(duì)樁芯內(nèi)的水進(jìn)行置換,在相應(yīng)循環(huán)水體含泥量較少時(shí),利用目前較為先進(jìn)的水下探頭,進(jìn)行樁尖部分水下探查,以取得相應(yīng)的第一手資料。
通過(guò)探頭傳送到計(jì)算機(jī)的圖片,我們可以看到,相應(yīng)的樁尖部分鋼樁靴已經(jīng)嚴(yán)重撕裂,向樁芯內(nèi)部卷曲,相應(yīng)原鋼樁靴高度低了600~800mm。這樣相應(yīng)的嵌巖部分施工中,沖錘沖擊引起大管樁振動(dòng)的原因等到了合理的解釋。
4 鋼樁靴卷曲部分的處理
根據(jù)常規(guī),由于處在位置位于水下比較深的位置,一般施工單位合金的鉆頭,進(jìn)行磨削,將卷曲部分除掉,保證下部嵌巖的施工。但采用此種方法,雖然比較簡(jiǎn)單,但費(fèi)時(shí)比較多。特別是采取采用的是沖擊成孔,這樣需要專(zhuān)門(mén)的大功率鉆機(jī),需要的時(shí)間更長(zhǎng)。由于前期問(wèn)題調(diào)查已經(jīng)耽誤了一段時(shí)間,對(duì)此,我們想尋找另外快捷的方法。
對(duì)此,我們首先從大管樁樁芯著手,發(fā)現(xiàn)大管樁樁芯部分的直徑達(dá)到940mm,可以容下一個(gè)人作業(yè),對(duì)此設(shè)想采用人工切割的方法,這樣不但施工時(shí)間短,由于較為直觀,相應(yīng)的質(zhì)量也容易得到保證。
樁芯內(nèi)切割方案雖然原理比較簡(jiǎn)單,但具體實(shí)施起來(lái)還存在一點(diǎn)的困難,主要體現(xiàn)在施工操作的安全性上,對(duì)此,首先我們進(jìn)行了大量的前期準(zhǔn)備工作,首先要處理的是滲水問(wèn)題,根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料殘積土主要成份為粘土,又一定的止水作用,在將樁芯內(nèi)積水排干后,發(fā)現(xiàn)滲水不是很厲害,這樣就不需要采取另外的在外側(cè)注漿等措施了。
由于下孔切割施工時(shí),相應(yīng)空間畢僅較為狹窄,對(duì)此,下孔采用繩結(jié)懸梯,照明采用36伏的低壓燈,同時(shí),每只相應(yīng)的空壓機(jī)向空中送風(fēng),保證施工安全。在施工前,還進(jìn)行必要的模擬試驗(yàn),諸如相應(yīng)切割的煙塵排除,然遠(yuǎn)在孔低操作姿態(tài)等。由于施工準(zhǔn)備比較充分,氣割人員下孔后,順利地割除了樁芯內(nèi)的損壞的鋼樁靴,為后續(xù)施工創(chuàng)早了有利的條件。
5 總結(jié)
通過(guò)本工程對(duì)大管樁鋼樁靴卷曲問(wèn)題的處理,得到了許多有益的經(jīng)驗(yàn),可供相關(guān)工程建設(shè)參考。對(duì)有嵌巖要求前期大管樁打設(shè),沉樁貫入度一定要控制,相應(yīng)樁尖標(biāo)高控制為輔,這樣就不會(huì)出現(xiàn)鋼樁靴打壞的現(xiàn)象。出現(xiàn)問(wèn)題后一定要冷靜分析,相應(yīng)的結(jié)論均要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格論證和驗(yàn)證。采取措施時(shí),一定要注意現(xiàn)場(chǎng)條件,因地制宜,不可盲目追求高大上,有時(shí)最為簡(jiǎn)單的方法,往往是最可靠的。施工前,要做好充分的準(zhǔn)備,最好模擬一下現(xiàn)場(chǎng)情況,確保萬(wàn)無(wú)一失。