分析垃圾填埋场灌注桩施工技术论文_谭彩明

中国能源建设集团广东火电工程有限公司 510700

摘要:垃圾填埋场土层具有土性成分复杂、厚度不均、土体结构复杂、力学性质差异大和高压缩性等特殊工程地质特点,对现场钻孔灌注桩施工极为不利。经工程地质分析和施工工艺分析研究,施工中采取了开挖施工基槽、砖渣铺垫、护筒护壁、黄土回填及混凝土超灌等处理措施,有效地保障了灌注桩的施工质量。

关键词:垃圾填埋场;钻孔灌注桩;处理措施垃圾填埋场地基具有特殊工程地质特性,如不均匀沉降、高压缩性及污染性等]。在特殊场地进行钻孔灌注桩施工,不仅要了解灌注桩施工工艺及技术要求,更要按相关要求保证灌注桩施工质量。

1.工程概述

本合同段起点桩号为K21+526.743,终点桩号为K23+055.000,全长约1.528Km。本工程途径垃圾填埋场1处起点桩号为K21+703,终点桩号为K21+900,津滨高速互通式立交上部结构设计为预应力现浇箱梁。该垃圾填埋场垃圾堆放已达十年之久,地下垃圾已达液化状态,根据当地村民提供的信息,垃圾最大埋深达20m左右,另据当地村民反映,该垃圾填埋场在炎热夏天有沼气冒出,可点燃。同时,当地在整理垃圾场时,有一挖掘机陷入其中。

根据目前地形地貌,垃圾堆放已经高出原地面2m之多,至今当地仍有垃圾运卸到此处。

我方现场实际量测垃圾填埋场面积为33194.5m2(长197米,宽168.5米),其中红线内垃圾面积为11812m2,(长201.91米,高58.5米)。见下图

2.施工方法

2.1施工测量与放样

开工前进行现场恢复和固定路线包括导线、中线和高程的复测、水准点的复查和增设、横断面的测量和绘制和工程量的复核,在现场放出垃圾填埋场内桥梁红线并标明其轮廓,提请监理工程师检查批准。

2.2井点降水

在桥梁灌注桩施工区域四周打设10口降水井,四角各设置一个降水井,长线位置中间各增设3个降水井,井深20m,直径0.8m。设置10个抽水泵抽水,待红线区域及周边8m范围内垃圾沉降稳定后,施做施工便道。抽水过程中,派专人监护,密切监控周边沉降状况,防止过度抽水造成周边沉降开裂。见下图

2.3临时施工辅道

施工区域内垃圾沉降稳定后桥梁红线外四周8米范围内修建临时便道,以利于工程施工时机械设备、材料等的进出。施工便道首先做试验段,8米范围内清除地面以上垃圾后下挖3m换填3m山皮土压实,若换填3m后其承载力能满足施工机械设备、材料等进出场地,则按照换填3m厚进行施工便道修筑,否则加厚换填,直至换填厚度满足其承载力要求。见下图

2.4换填(灌注桩施工区域)

灌注桩施工区域内垃圾沉降稳定后开始进行换填作业,挖除4m垃圾,然后换填4m山皮土压实,以保证灌注桩施工时机械设备安全进出以及护筒的埋设。为了防止局部下沉,准备充分的换填材料。

2.5垃圾处理

考虑到夏天垃圾场蚊蝇太多,气味难闻,施工人员难以进入场地施工,挖除的垃圾运输到红线外集中堆放处理,对于红线区域外的垃圾集中整治。垃圾表面覆盖生石灰已达到杀菌消毒作用,然后采用素土覆盖。红线外临时征地20亩作为垃圾堆放集中处理场地。

3.垃圾层处理措施

3.1钢套筒制作

钻孔桩基套筒全部采用钢板制作而成,钢套筒内径尺寸与设计桩径等同,壁厚不小于8mm,钢套筒的长度根据垃圾层情况设置总长为不小于20m,分2节埋设,采取焊接连接。为了加强钢套筒整体刚度,在焊接接头处加设厚10mm钢带,钢套筒底脚处加厚14mm宽30cm的钢带作为刃脚。

3.2设备安装

首节钢套筒埋设结束后将冲孔机就位,冲孔机摆放平稳,钻机底座用钢管支垫,钻机摆放就位后对机具及机座稳固性等进行全面检查,用水平尺检查钻机摆放是否水平,吊线检查钻机摆放是否正确。

3.3泥浆制备

护壁方式,本工程冲孔护壁采用泥浆护壁工艺;根据本场地地质条件、施工工艺特点和施工场地条件,泥浆制备为自然造浆,为保证孔壁稳定符合设计要求,冲进作业时,保持泥浆液面高度,以形成足够的泥浆柱压力,并随时向孔内补充泥浆,泥浆比重取1.2,待灌注桩进入正常施工段后泥浆比重取1.05~1.2,泥浆池考虑采用钢板焊接拼装成箱。

3.4钢套筒埋设方法

首先埋设直径D+10cm长2m的钢护筒,并固定牢固,用以控制桩位平面位置及钢套筒垂直度,利用冲击钻冲击成孔,孔深达到20m后停钻。吊入第一节钢套筒并压入然后将第二节10m长钢套筒与第一节焊接焊接连接,焊接质量必须符合要求并经监理工程师验收合格后方可压入。钢套筒埋设深度穿过垃圾区域深入土层2-3为宜。钢套筒埋设严格按施工规范要求操作,控制偏差,钢套筒中心竖直线与桩中心线重合,误差不大于25mm,竖直线倾斜不大于1%,钻机就位前,将测量施放的桩位点沿对角十字交叉引出钢套筒外,距离至少2米,并进行固定保护,以备后面工序中根据桩位对中。

混凝土灌注桩位于垃圾区域内,为了保证成桩及桩的质量,钢套筒不拔出。钢套筒穿过垃圾层深入土层2-3m后,后续工作按照常规钻孔灌注桩施工工艺施工。

3.5成孔

钻机就位前,应对钻机的各项准备工作进行检查,包括场地布置与钻机座落处的平整和加固,主要机具的检查和安装,配套设备的就位及水电供应的接通等。注意在小范围平整过程中,不要破坏周围的拴桩点。

钻孔和开挖,在相距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24h,才能开始,以避免干扰临桩混凝土的凝固。

钻进连续进行,不得中断。钻进速度要随时根据穿越地层情况进行调整控制。穿越硬层时速度适当放慢,穿越软层时在做好泥浆护壁的前提下,钻进速度可以适当加快。

钻孔时采用泥浆护壁,以保持孔壁在钻进过程中不塌陷。

钻孔时需及时填写钻进记录,在土层变化处捞取渣样判明土层,以便与地质剖面图相核对,如果遇到砂层,采用膨润土悬浮泥浆或合格的粘土悬浮泥浆作为钻孔泥浆。

钻进施工控制

施工过程中应反复检查成孔的垂直度,确保成孔质量。根据地质情况能随意控制钻进速度。(通过低液限土层时4~6m/h,稍密细砂层时6~8m/h,中密至密实的砂层8~10m/h)。钻进成孔后及时进行质量检查。

钻孔护壁采用泥浆护壁的形式。选用膨润土造浆,具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高等优点。根据不同的地质情况选择不同的泥浆比重。泥浆用多种材料组成,常用的材料有水、膨润土、重金石、CMC。为了防止坍孔,稳定液要有一定的粘度,按照不同的土质,选用不同粘度泥浆。

3.6钢筋笼制作

根据设计,计算箍筋用料长度、主筋分布段长度,将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。钢筋保钢套层采用自制直径6cm厚砼小块。在钢筋圈制作台上制作加劲箍并按要求焊接。主筋搭接焊采用双面焊,焊缝长度不小于5d(d为钢筋直径),将加劲箍按设计间距摆放在钢筋笼施工专用平台上,对准中心线,然后将主筋平直摆放在加劲箍上。将箍筋按设计要求套入主筋,箍筋按规定间距绕于主筋上,用绑扎丝绑扎并间隔点焊固定。制作好的钢筋笼稳固放置在平整的地面上,防止变形。钢筋笼过长的采用分段加工分段吊装的方式。

3.7钢筋笼的吊装

起吊钢筋笼采用扁担起吊法,起吊点设在钢筋笼箍筋与主筋连接处,且吊点对称并一次性起吊,钢筋笼设置4-6个起吊点,以保证钢筋笼在起吊时不变形。在确认清孔完成并符合设计要求后,将焊接好的钢筋笼骨架分段用汽车吊吊入桩孔,吊入下段后将其临时固定在孔口位置,再吊放上段钢筋笼,并在孔口与下段钢筋笼进行对接;在上、下段钢筋笼对位固定好后进行单面帮条焊焊接,焊接长度10d(d为钢筋直径)。对接完成后下放至设计深度,并在孔口牢固定位,以免在灌注砼过程中发生浮笼现象。

吊放钢筋笼入孔应对准孔位,保持垂直,轻放、慢放入孔,不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放,查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下入。下放钢筋笼时,要求有技术人员在场,现场测钢套筒顶标高,准确计算吊筋长度,以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。

4.灌注砼施工过程

成孔和清孔质量检验合格后,开始灌注混凝土。本灌注工艺,采用自由塞隔水(即充气球胆),充气球胆直径大小能自由通过导管即可。导管下入长度和实际孔深必须做严格丈量,使导管底口与孔底的距离能保持在0.3~0.5m左右。灌注混凝土,首批混凝土量为v≥πD2(H1+H2)/4+πd2h1/4

v——灌注首批混凝土所需数量(m3)

D——孔径直径(m)

H1——桩孔底至导管底端间距,一般为0.4m

H2——导管初次埋置深度(m)

d——导管直径(m)

h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时,导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m),即h1=Hwγw/γc

Hw——井孔内水或泥浆的深度(m),取45m

γw——井孔内水或泥浆的重量(KN/M3),取1.2KN/M3

γc——混凝土拌合物的重量(取24KN/M3)

h1=Hwγw/γc=45*1.2/24=2.25m

桩径为1.0m:

v≥πD2(H1+H2)/4+πd2h1/4=3.14*1.02*(0.5+2)/4+3.14*0.32*2.25/4

=2.1m3

灌注桩施工泥浆池,沉淀后的多余泥浆外运至指定地点丢弃,不得随意排放及丢弃。泥浆池的设置及排放均以不污染周围环境为原则。

结论

垃圾填埋场钻孔灌注桩施工可采取先开挖,后进行桩基施工的方式。通过开挖,减小了垃圾填埋层的厚度,从而减小了钢护筒护壁深度,护壁成功率得到了一定提高;同时,还要注意解决施工场地承载力低的问题。

参考文献

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[2]杨明亮,骆行文,喻晓,等.金口垃圾填埋场内大型建筑物地基基础及安全性研究[J].岩石力学与工程学报,2005(4):628-637.

[3]尹春燕,文银平.重阳水库大桥钻孔灌注桩施工工艺控制[J].土工基础,2006(4):9-11.

论文作者:谭彩明

论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期

论文发表时间:2018/9/26

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