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分析挤扩支盘桩工程监理要点

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摘要:新疆准东地区地质条件复杂,属于特殊沙土地质结构,在此类沙漠戈壁条件下大规模工业建筑施工,势必对基础处理提出更高的要求。文章利用挤扩支盘桩施工工艺对地基基础进行处理,使桩基工程满足设计承载、控制建筑物沉降的的要求。实践证明,该施工工艺的采用对保证工程质量、缩短工期和控制造价等方面均起到良好作用。文章重点论述了监理在挤扩支盘桩施工前、中、后的监理质量控制要点,对重点工序的质量控制所采取的措施方法,以及对工期、质量、投资控制影响的效果分析。

关键词:挤扩支盘桩;质量控制;电子盘径检测仪

挤扩支盘灌注桩是在等截面钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型结构桩。经过10多年实践证明技术是可靠的,经济效益十分显著,应用前景十分广阔。与普通钻孔灌注桩相比,挤扩支盘桩施工工序多,工艺复杂,质量要求高,特别是在新疆沙漠戈壁滩特殊地质条件下进行施工,如果施工措施选择或操作不当,会影响挤扩支盘桩的成桩质量,本文从监理应如何加强施工前、中和后的成桩质量控制进行探讨,为监理人员提供有意义的经验参考[1-8]。

1工程概况

该工程为2×350MW动力站工程,是新疆国泰新华一期20万tBDO化工项目的配套动力站,为化工联合装置,满足化工生产所需要的动力蒸汽和用电要求,一期建设2台350MW超临界空冷燃煤汽轮发电机组机组,一期占地面积24.44hm2。厂址地貌属于准噶尔盆地东部腹地的天山北麓冲洪积扇前缘的细土平原,地势大致平坦开阔,相对高差为1.38m,地面标高496.30~497.68m。地勘显示场地地基土主要由全新统(Q4)和上更新统(Q3)的冲洪积形成的粉细砂、粉土和细砂等构成。场地地基土岩性构成及分布自上而下分述如下:1层粉细砂、2层粉土:2-1层粉砂、3层粉细砂……交错分布,之至10层细砂、11层中粗砂,12层粗砂,最大钻进深度为65m。对于主厂房等载荷较重的建(构)筑物地勘建议采用桩基础,根据主厂区各建(构)筑物对承载力及变形的要求,选择合适的桩端持力层。广东省电力设计研究院据此对主厂房,汽轮发电机基础,集控楼,干煤棚、磨煤机等基础处理设计为挤扩支盘桩。

2桩基工程设计方案

挤扩支盘桩采用泥浆护壁钻孔灌注桩+挤扩设备技术工法形成挤扩支盘灌注桩,桩径700mm,支盘直径1500mm。该工程桩为端承摩擦桩,图纸要求施工必须保证图纸要求的设计桩净长,终孔标高的决定以设计桩长为主。桩身承载力盘挤扩首压值均不小于12MPa,桩端支承在⑥-1粉沙层、⑧粉土层或⑧-1粉细沙层等,桩端处土的端阻力特征值未Qpa为600kPa、1400kPa或1600kPa之间。2013年10月,广东省电力设计研究院对主厂房桩基初步设计为旋挖钻孔灌注桩,有效桩身长达40m,桩身直径为800mm,由于特殊的细沙土质结构,在成桩过程中,经常造成塌孔,回填后不能立即重新原址返工钻孔,施工难度大,进度缓慢,另一方面桩长度达40m造成混凝土、钢筋用量大,每桩成本高,不能满足建设方对工期和造价控制的要求,随后设计院根据地勘数据及相关技术资料,在之后的对承载力要求高的建筑物基础桩基均采用挤扩支盘灌注桩取代。挤扩支盘灌注桩是在钻(冲)孔后,向孔内下入专用的液压挤扩成型机,通过地面液压站控制该机弓压臂的扩张和收缩,按承载力要求和地层土质条件,在桩身不同部位挤压出近似圆锥盘状的扩大头腔后,放入钢筋笼,灌注混凝土,形成由桩身、分承力盘和桩根共同承载的桩型。这种桩通过分承力盘改变了原有摩擦桩的受力机理,通过分承力盘、桩身和桩根一起受力的桩型,由于承力盘增加比桩侧身摩擦大得多的盘底支撑阻力和承力面积,减少了桩端荷载,从而大大减少了桩基沉降,提高了桩的承载力,能够显著提高单桩承载力,从而减小桩径,缩短桩长,可以有效地缩短工期,减少材料消耗,。

3施工前监理控制

针对挤扩支盘灌注桩施工,监理部总监认真组织专业监理工程师编制挤扩支盘灌注桩监理实施细则。在仔细学习设计图纸、相关规范、规程基础上,针对分包单位桩基施工方案认真编写了切实可行的监理细则。细则要求对进场机械设备、原材料进行严格审查,要求其规格、型号、数量、材质证明文件必须与实际相符,需要复检的原材如钢筋必须在监理见证下委托具备相应资质的试验室进行抽样复检,复检合格后方允许使用,同时联合建设单位加强对混凝土搅拌站原材质量进行检查。明确主要监理形式是旁站监理。对控制支盘桩的成孔、成盘、泥浆比重的控制,按设计要求成盘后必须用电子盘径检测仪对桩成盘质量进行检查,对孔径、孔深、盘径、盘高、沉渣厚度等的检测,严格检查钢筋笼制作质量,清孔后钢筋笼吊放,混凝土水下灌注的施工措施等重点工序拟采取的监理控制方法进行详细的编制。

4施工过程监理质量控制要点

4.1进场原材、设备现场使用的主要是钢筋和商品混凝土,从开始施工前,建设方和监理、总包对附近的混凝土搅拌站进行了考察,选定了两家搅拌站直供商混,而且建设方会同监理和PMC对商混站所使用的原材进行不定期的突击检查和复试检验,以确保原材的质量。根据地勘报告显示地下水强腐蚀性水质,因此设计对所有桩基进行防腐蚀设计,要求在桩身混凝土内添加抗硫酸盐的CM型矿物掺和剂,CM型防腐剂掺和量配比经过有资质的试验室配比,由于每M3商混按试验室配比单比例添加CM使比同批号的普通商混成本增加80~100元,为防止搅拌站为了减少成本,少加或不加CM料却按已添加CM料的混凝土价格供应,混凝土质量就无法保证,为了核实搅拌站对所有地下混凝土基础是否添加CM添加剂,比例是否按设计要求等问题,监理部针对性提出对CM添加剂“进场报验、总量控制、抽样检查、突击抽查、落实考核”等监理手段,确保搅拌站保质保量的按配合比添加CM料。对桩机设备的检查,并检查挤扩支盘桩分支挤扩成型机的技术说明、技术参数等是否满足设计要求,特别是否配备了设计图纸明确要求电子盘径检测仪设备,中煤地质分包单位进场后,向监理部报验进场设备时就发现没有报验的电子盘径检测仪(LHY-JJY-02)设备,经现场核实确实没有配备,立即暂停分包单位的试验桩施工,联合建设方现场负责人及总包专工督促施工单位必须配备电子盘径检测仪才允许施工,就这样暂停了一周施工,在电子盘径检测仪到场调试合格后,方允许进行正式试验桩施工。

4.2桩定位及桩机垂直度根据建设方给定的厂区测量基准点,与拟建的建筑物的相对关系,通过计算,在施工现场布设施工控制轴线,报验监理复核确认测量成果,为了保证测量放线准确性,要求施工单位使用全站仪、GPS等进行桩位放样,复测桩位并待桩机移到位置后,桩机转盘中心吊一线锤,然后移动桩机,使锤尖对准桩位中心,此中心就是现场经过施工单位轴线交汇法复核桩位中心。确保桩基水平架与钻杆垂直,转盘中心与桩偏差小于2cm,成孔垂直度偏差应该控制在1%。

4.3泥浆比重在钻进过程中存在塌孔问题,为了防止塌孔,孔内水位必须高出地下水位1m以上,为了防止支盘塌落,泥浆比重应采用比传统泥浆护壁钻孔桩大的值,规范要求,在正循环成孔时应按泥浆比重为1.3~1.5制备,总包专工及分包专工自检时一般从桩孔护桶中排出的泥浆流中检查,实际操作中,由于该地区地质构造主要为粉土、细沙、粉细沙层等容易造成塌孔、塌盘的地质层,泥浆比重适当加大,我们监理工程师一般掌握为1.3~1.4,钻进过程中,我们监理人员经常检测泥浆比重,防止施工单位因随意调整钻进技术参数发生意外。

4.4实际钻孔深度挤扩支盘桩施工过程中,实际钻孔深度的大小对支盘桩施工质量有一定影响,如果钻孔深度过大,混凝土的浇筑量增大,承载力过剩且影响支盘桩的经济效益,如果钻孔深度不够,会引起承力盘位置的变化,使支盘桩的承载力不足,所以,施工中应尽量按设计要求和实际挤扩技术参数的变化严格控制实际钻孔深度。成孔后,监理人员复查孔深、沉渣厚度,如果孔深没有达到设计要求,再进行钻孔加深,会影响支盘安全,容易造成塌盘。现场检查方法是利用测绳和检查钻杆长度检查实际孔深,用测绳下面吊线锤,沉入孔底,上下来回提动,感觉线坠确已落入孔底,做好记号,提起测绳,丈量长度,同时要求施工单位与钻杆标识位置测量长度对照,两者测量结果互为印证,确保达到设计深度。经现场监理工程师及建设方代表、总包方共同确认达到设计孔深,方允许分包单位进行第一次清孔。

4.5清孔的质量钻孔经检验合格后,施工单位应及时清孔,将成孔过程中未及时排到地面上的滞留大颗粒利用比重在1.3,含沙量小于8%,胶体率大于80%的泥浆通过泵送使其循环将其排到地面清除,泥浆一次清孔后,要求成渣厚度小于300mm,监理工程师复核泥浆比重和沉渣厚度。

4.6挤扩支盘质量将挤扩支盘器用吊车吊入孔内,由下而上,按设计要求标高进行挤扩支盘施工。通过液压泵加压使挤扩支盘器下端扩成伞形,本工程使用双臂挤扩支盘的弓压臂,根据现场施工方案,计算出每次旋转20°,挤扩9次,为了保证挤扩有一部分重合,确定挤扩10次成一个承力盘。在第一次挤扩时,要求施工单位记录挤扩压力值和标高,监理工程师应记入监理旁站记录中,根据实验桩的挤扩测得试验值,确定挤扩器完全支撑开需达到25MPa以上,即认为弓压臂已完全撑开。在挤扩过程中,要对钻孔中泥浆液面认真观察,一旦出现下降,及时补充泥浆,防止塌孔发生。每个支盘挤扩完毕,判定盘体是否完整,通过对比确保泥浆下降体积要大于支盘体积的80%以上,则说明支盘成型完整,反之盘体成型不合格。为了防止钢筋笼在吊入下放过程中在成盘处遇阻,应在每成盘一个后,对挤扩支盘器上下小范围提动2~3次,使弓鞋和弓压臂破坏盘处形成的台扇。

4.7电子盘径检测仪检测电子盘径检测仪多功能检测仪器,能对挤扩支盘桩进行孔深、盘径、孔径等各项参数项目进行检测,还能可以反映出孔壁情况,监理工程师应及时对提供的检测报告单进行分析判断桩孔深度和完整性、支盘直径的质量情况,检测报告单的各项参数如符合设计参数要求,则成孔及支盘质量正常,反之,则应采取纠偏措施。为保证成盘质量,按设计要求对所有钻孔全数用盘径检测仪进行检查。并保存检测仪测试数据存档。

4.8钢筋笼制作及下放为了保证钢筋笼安装质量,防止由于一次吊装过长使钢筋笼变形,钢筋笼按设计尺寸加工厂分节制作,在安装前把一根桩的钢筋笼全部运到桩孔边,对钢筋笼焊接质量现场再次检查,按照图纸要求检查每节钢筋笼长度,配筋直径,根数是否符合设计要求。另外检查混凝土保护层是否满足设计要求,用等长的钢筋弯制成Ω形,确保保护层厚度70mm,两头分别与主筋焊接(每3m设一组,每组同一截面上每隔90°设置一个),这样不仅起到钢筋保护层的作用,还能起到钢筋下放过程中顺利下行的导向作用。孔口采用吊车吊装入孔后现场用电焊机完成钢筋笼间的的搭接焊接确保接头搭接长度达到35d(d为钢筋直径)且不小于500mm长度范围内,接头面积百分率不大于50%,单面满焊焊接质量保证。钢筋笼下放时,应垂直起吊,并缓慢放入孔中,尽量避免与孔壁接触,笼底部钢筋弯向中心,避免下放时刮坏孔壁,或撞击支盘空腔使其坍塌,钢筋下放完毕,要求总包及监理单位对其进行隐蔽工程验收,钢筋笼的固定,垂直度、保护层厚度、长度满足设计要求。

4.9浇灌混凝土质量在进行第二次清孔后,经总包专工及监理工程师确认测量沉渣厚度满足小于等于50mm,就可以进行混凝土浇筑施工了,该工程支盘桩采用标号C40加CM料的商品混凝土,质量控制主要是灌注过程及工艺要求,塌落度设计要求控制在18~20cm,水下灌注混凝土应在二次清孔后应0.5h内立即进行,首次浇筑时应使导管底端距离孔底30~50cm,在漏斗与导管接口处增加一个直径略大于管径的皮球,混凝土重量压迫皮球沿导管向下缓慢移动,并把导管内泥浆水从导管底部排出,皮球一方面排尽导管内地泥浆水,另一方面减缓混凝土下落的速度,减少离析发生,造成桩底混凝土不密实。首次浇灌量应满足两个条件,①导管下口埋入混凝土中;②导管外混凝土液面高于底盘1m以上。在混凝土浇筑过程中,导管被埋深度应控制在4~6m之间,商品混凝土应供应及时,每灌车混凝土量,根据孔径计算出理论埋管的深度的混凝土一次灌入量,浇灌过程中决不允许把导管拔出混凝土浇灌面,否则会造成断桩。控制最后一次灌注量,桩顶保证足够的高度,灌注混凝土至少要比设计桩顶标高高出0.8m,在凿除泛浆高度后保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计值。

5事后监理阶段要求

施工单位必须对每一根桩做好每道工序施工记录,并按要求经总包及监理工程师验收确认,按规定留置混凝土试块进行标养和同条件养护,经28d标养强度试验确保达到设计强度要求。对每根桩做好监理旁站验收记录,对浇筑混凝土过程中有提升导管过快,可能产生断桩或断桩的缺陷的情况,记录桩号位置坐标,后期同条件混凝土试块达到600℃•d强度,开挖破桩头后,对桩的承载力及完整性试验时作为重点抽检对象。组织建设方、施工单位进行挤扩支盘桩的分部验收,收集整理施工过程及试验技术资料归档,编写挤扩支盘桩监理总结。

6结语

2014年6月,该工程的挤扩支盘灌注桩达到龄期,具备开挖桩头周围土层及破桩头条件,全厂共施工977根挤扩支盘桩,破桩头后从桩顶部静载荷试验测试和低应变试验检测结果来看,抽查桩的承载力和桩的完整性结果均达到了设计要求,没有出现断桩和短桩的情况,桩基质量得到了有效控制;第二节约了投资成本,由旋挖钻孔灌注桩变更设计为挤扩支盘桩后每桩成本节约钢筋约0.8t,混凝土用量节约12.5m3,设计共变更977根挤扩支盘桩,按当时市场价光材料成本节约1000万元。第三缩短了工期,为后期的土建基础及主体施工创造了条件,由于桩长度减少一半,钢筋笼材料制作及桩孔的深度减少,由原来一台钻机完成2~3根,到挤扩支盘桩一天能完成5~6根,效率提高近一倍,工期节约30d,为后期土建基础主体施工及设备安装争取了宝贵的时间。工程实施过程中,挤扩支盘灌注桩技术得到了有效应用,在各方共同努力下,挤扩支盘灌注桩施工质量满足设计要求,不仅节省了投资,大大缩短了工期,也为随后的动力站的主体施工提供了时间保证,现在动力站已完工并投入使用,经过两年多对主体的沉降沉降量均在设计允许范围内,该项目的桩基工程质量经受住了时间的检验,事实证明设计单位把旋挖钻孔灌注桩修改成挤扩支盘桩是成功的,也为在新疆地区这种戈壁滩、特殊的细沙土质结构的地质构造施工条件下,进行其他项目的类似地基处理施工技术的监理提供了借鉴。

参考文献:

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[4]王平均,孙和.挤扩支盘桩监理质量控制要点[J].建设监理,2008(5):55-58.

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[8]杨晶,蒋彦丽,张新峰挤扩多支盘混凝土灌注桩支盘质量控制[J].建筑工人,2007(5):19-20.

作者:胡红安 单位:山西诚正建设监理咨询有限公司

分析挤扩支盘桩工程监理要点责任编辑:张雨    阅读:人次