冲孔咬合灌注桩在滨海深基坑支护体系中的应用

2022-09-11

厦门是一个沿海城市, 城市用地日趋紧张, 滨海建筑逐渐增加, 滨海地带高层建筑也日益增多。除地面以上建筑物向高空发展外, 地下室亦向深处发展, 二三层地下室屡见不鲜。然而, 由于滨海地带原地貌多为滩涂, 后经人工填筑整平。填方多为海砂 (压淤) 和混含大量碎、块石的杂填土层, 结构松散, 并且与海水有水力联系, 而填土层之下的淤泥又是软土层。由此可见, 该地带工程地质条件较差, 给深基坑支护设计与施工造成了较大困难。近年来厦门地区在滨海地带深基坑支护设计与施工中, 开始探索采用冲击成孔素混凝土桩与钢筋混凝土桩相互咬合的排桩 (以下简称:咬合桩) 与锁口梁、内支撑等组成联合支护体系, 从而在深基坑边坡支护和阻止地下水侧向渗漏方面, 取得较好的效果。现以厦门某地产大厦采用的咬合排桩深基坑支护体系为例, 介绍在滨海复杂地层中深基坑咬合桩支护体系的施工实践及遇到的问题与对策, 供同行参考。

1 工程概况

拟建的某地产大厦位于厦门市湖滨北路西端延伸段北侧, 场地原地貌为港湾滩涂地带, 曾建有条石驳岸, 10余年前因建设需要经人工回填整平。平面上呈南北长88m, 东西宽72m的长方形。周边环境为:东侧、南侧相隔10m马路外为已建楼房;北侧为空地;西侧2.5m~35m系正在使用中的码头护岸, 其中有2.5m石砌护岸外即为海域的长度达15m之多。另外, 场地东、南两侧道路下埋设有多种市政管线。

根据设计, 大厦总用地面积6300m2, 总建筑面积36800m2, 建筑物地面以上19层, 地下室2层, 基坑开挖深度7.30m~8.30m。其基坑支护采用冲孔咬合排桩+锁口梁+一道内支撑的支护体系。

2 场地工程地质条件

2.1 岩土层分布

该场地自上而下主要岩土层分布为:

(1) 人工填土。

(2) 抛石层:主要由块 (条) 石、碎石, 其间充填物为粘性土、砂等。块 (条) 石~碎石粒径10cm~70cm不等, 含量50%~70%, 厚度约在3.70m~15.70m。

(3) 填砂层:分布不均匀, 由中粗砂回填而成, 厚度0.60m~7.90m。

(4) 淤泥层:全场分布, 灰黑色, 饱和, 呈流塑~软塑状, 含腐殖质, 底部混砂或相变为淤泥质土, 具高压缩性, 强度低。埋深5.40m~16.30m, 厚度0.50m~16.30m。

(5) 残积砂质粘性土:遍布全场, 埋深6.4 0m~1 7.40 m, 厚度1.7 0m~2.6 0m。

(6) 全风化花岗岩:场内大部分有揭露, 岩芯呈坚硬土状, 埋深8.50m~22.80m, 厚度1.10m~5.90m。

(7) 强风化花岗岩:全场分布, 呈散体~碎裂状, 顶板埋深10.50m~25.10m, 厚度0.5 m~1 3.3 m。

(8) 中风化花岗岩:全场分布, 裂隙较发育, 顶板埋深14.40m~33.60m, 揭露厚度5.10m~8.80m。

3.2 地下水

拟建场地地下水主要为赋存、运移于上部人工填土层中的孔隙潜水和埋藏于淤泥层以下各花岗岩层中的承压裂隙水。上部孔隙潜水受大气降水和生活用水补给, 同时与海水有水力联系, 地下水位埋深2.30m~3.60m, 相当于黄海高程1.43m~2.46m, 场区内地下水位随海水潮位变化。

4 基坑支护设计

本工程设计地面标高±0.000相当于黄海高程6.10m, 垫层底标高相当于黄海高程-3.10m, 基坑开挖深度7.30m~8.30m, 基坑侧壁安全等级为一级, 重要性系数r0=1.1。

设计采用冲孔咬合素砼和钢筋砼灌注桩+锁口梁+一道内支撑的深基坑支护体系。素砼桩径为1200, 钢筋砼桩径为1000, 桩中心距均为1700mm, 分别为162根, 共324根。钢筋砼桩弦切咬合相邻素砼桩均为250mm。素砼桩长为穿过抛石层或填砂层不小于2.0m, 且桩底不高于黄海高程-5.0m;钢筋砼灌注桩桩长依地质分别为13.90m~23.90m不等。

冲孔咬合灌注桩沿基坑四周呈封闭式排桩分布, 既起支护作用, 又是防水帷幕。桩顶设置锁口梁, 内支撑由现浇钢筋混凝土支撑梁及钢格构立柱组成。

为增强咬合桩的止水效果, 在支护桩沿轴线方向的钢筋笼外侧设置2根φ38侧向注浆管, 并在浇灌桩身混凝土24h后进行压力注浆。为保证基坑内降水需要, 在基坑内设计布置了20眼降水井。

4 咬合桩施工

4.1 支护桩设备

采用ZK6型冲孔桩机, 冲击锤直径1000mm、1200mm, 锤牙呈“+”字形和“*”形。

4.2 工程成桩要求

咬合桩分别由素砼桩 (以下简称一序桩) 和带钢筋笼的砼灌注桩 (以下简称二序桩) 相互咬合而成。先施工一序桩, 在两根一序桩施工完成后再在其间施工二序桩。

4.3 咬合桩施工工艺

4.3.1 前期预控

(1) 施工前对全场原地坪2.0m以内土层进行翻挖, 将块石捡出, 并做好场地平整, 测量放线, 布设桩位, 做到准确无误。

(2) 施工前应明确施工工艺及技术要求, 作好技术交底。同时拟定如缩径、塌孔、斜孔等异常情况发生时的应对措施。

4.3.2 施工工艺和顺序

在施工工艺上, 每根桩从埋置护筒、泥浆制备、冲击成孔、钢筋笼制作与安装、桩身混凝土浇筑等与一般冲孔混凝土灌注桩相同。

在施工顺序上, 要求先施工一序桩, 后施工二序桩。而且每种桩均要实施间隔跳打, 避免后施工桩对先施工桩产生不利影响, 并在一序桩浇筑数日且相邻一序桩强度相当后方可进行二序桩的冲击成孔施工, 二序桩施工时将相邻两根一序桩的砼桩身分别弦切一部分, 以达到相互咬合之目的。

4.3.3 工序控制要点

(1) 桩位对中:因桩位偏差将会影响相邻桩的咬合位置、宽度和止水效果, 故每个孔在桩机就位并调平后, 从桩机天车轮外缘沟槽中用吊锤与地面桩位中心进行对中, 自检合格后请监理工程师到现场进行复核, 复核无误后方可开孔。

(2) 泥浆拌制:泥浆采用纯红粘土加膨润土拌制, 控制泥浆比重≥1.15、粘度≥25s。

(3) 冲击成孔:为防止孔斜、塌孔和缩径, 必须控制冲程。开始在1m~2m深度或以下遇到抛石层、淤泥层、砂层时, 采用小冲程 (冲程≤1.0m) ;当进入残积土及其以下岩层时可加大冲程, 但冲程不宜大于3m。

(4) 钢筋笼制作及安装:用于二序桩的钢筋笼采取地面制作, 孔口吊装, 主筋接长采用单面焊, 同一断面内接头≤50%, 且错开间距≥500mm。

(5) 灌注前必须进行二次清孔, 按设计要求控制孔底沉渣≤100mm。

(6) 桩身使用商品混凝土, 强度C30, 采用水下连续灌注, 控制灌注混凝土充盈系数≥1, 经统计实际充盈系数达到1.1~1.3。

(7) 咬合部位注浆:为提高咬合部位止水效果, 将2根φ38的注浆管分别固定在钢筋笼外侧顺轴线方向的咬合部位上, 并随钢筋笼一起下入孔内。注浆管上每隔300mm开2个φ5mm压力出浆孔, 并用胶带封住, 管的底端封死, 上口高出地面500mm用堵头封堵, 以避免水泥浆或泥浆进入。当桩身混凝土灌注24h后进行纯水泥浆压力注浆, 注浆压力≥2.0MPa, 且每延米注浆量≥1 00 k g/m。