一種珊瑚砂地基中灌注樁的成樁方法與流程
2023-04-23 17:52:37
本發明涉及一種樁基施工方法，特別涉及一種在珊瑚礁砂地基中的成樁方法。
背景技術：
珊瑚礁是造礁石珊瑚群體死亡後的遺骸經過漫長的地質作用形成的巖土體，主要成分為碳酸鈣。我國現代珊瑚礁主要分布在南海諸島以及北部沿岸，南海的島礁基本上由珊瑚礁構成。珊瑚礁幾乎是我國在南海唯一的陸地國土類型，我國目前在南海所有的軍事、漁政設施無一不例外地都建在珊瑚礁上。
樁基是指由樁和連接樁頂的樁承臺(簡稱承臺)組成的深基礎或由柱與樁基連接的單樁基礎。桉施工方法分類主要包括預製樁和現澆樁。預製樁是在工廠或施工現場製成的各種材料、各種形式的樁(如木樁、混凝土方樁、預應力混凝土管樁、鋼樁等)，用沉樁設備將樁打入、壓入或振入土中。現澆樁又叫灌注樁，是指直接在設計樁位的地基上成孔，在孔內放置鋼筋籠或不放鋼筋，後在孔內灌注混凝土而成樁。
灌注樁具有承載力高、沉降量小且較均勻及防腐性能好的特點，可以應用於各種工程地質條件和各種類型的工程。灌注樁樁長、樁距可靈活調整，造價較鋼樁、預製樁低。然而，大量的試驗和工程實例證明：珊瑚礁砂具有易破碎、多空隙、高壓縮等特性，結構破壞後不易恢復，加上海水介質的影響，導致樁側摩阻力和樁端阻力降低甚至消失，承載力可能喪失。人們首次對鈣質砂的工程性質產生重視是在1968年，在伊朗Lavan石油平臺建設過程中，直徑約1m的樁在穿過約8m的膠結程度良好的地層後，自由下落約15m。在鈣質砂地基中成樁，由於鈣質砂在很小的應力小就會發生顆粒破碎，因此不論是打入樁還是灌注樁，由於對鈣質砂地基土的擾動，樁周鈣質砂顆粒破碎、應力鬆弛，成樁後樁側摩阻力和樁端阻力都會弱化，使樁基承載力降低。因此，基於常規地基材料的樁基礎在珊瑚礁砂中是不適用的。
在珊瑚島礁上施工灌注樁還有一個難題，就是島礁上地下水位較高，且珊瑚礁砂滲透性大，在珊瑚砂中鑽孔時地下水很快滲入樁孔，不僅使樁孔坍塌，還影響混凝土的澆築質量。珊瑚島礁地區的地下水為海水，具有腐蝕性，對樁身質量不利。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決珊瑚礁砂場地上由於鑽孔造成的珊瑚礁砂破碎的技術問題，以及由於珊瑚礁砂破碎造成灌注樁的側摩阻力和樁端阻力降低的技術問題以及地下水問題，提供一種在珊瑚礁砂中鑽孔灌注樁的成樁方法。
為實現本發明目的而採用的技術方案是這樣的，一種珊瑚礁上超前灌注樁的施工方法，包括以下步驟：
1)預先鑽孔：在珊瑚礁上預設鑽孔灌注樁的樁位；在預設的樁位上鑽進1個或多個超前鑽孔；所述超前鑽孔的直徑為10～20cm；所述超前鑽孔的深度超過設計樁長1～2m；
2)下放注漿管：將注漿管放入所述超前鑽孔中，注漿管下端注漿管的管壁預設注漿孔，注漿管底部距離鑽孔底部10～30cm。
3)注漿施工：安裝注漿管具，向注漿管內泵送漿液；邊注漿邊上拔注漿管，直至注漿管完全取出；注入的漿液選自普通水泥漿液、膨脹水泥砂漿或高聚物材料；漿液滲透到超前鑽孔周圍的鈣質砂土中，漿液凝固後，形成漿液加固區；
4)成孔鑽進：
在所述的漿液加固區鑽孔，即在所述的預設樁位的中心位置形成樁孔；樁孔深度達到鑽孔灌注樁的設計樁長；由於漿液已形成漿固區，且漿固區範圍大於樁孔範圍，因此鑽樁孔過程中不需要採用護壁措施，樁孔中也不會有地下水滲入；
5)鋼筋籠放置及導管安放：向樁孔中放入預製鋼筋籠，在樁孔中放置1～2根混凝土導管；
6)混凝土灌註：通過所述混凝土導管向樁孔中灌注混凝土，形成鑽孔灌注樁。
本發明的優點和效果在於：珊瑚礁砂地基採用預處理，通過高聚物或膨脹砂漿先形成一定範圍的加固區，然後在該加固區再鑽孔成樁，防止了因鈣質砂顆粒破損導致樁基側阻力和端阻力的損失，樁體承載力高。
注入高聚物或者膨脹砂漿，形成的加固區完全與周圍海水隔絕，可在漿液加固區安全施工樁孔，地下海水不會滲入，成樁質量好。
本發明原理簡單易懂，操作簡便，成本低廉，能有效的提高樁側摩阻力和樁底承載力，是一種珊瑚礁上鑽孔灌注樁的經濟高效實用的方法。
附圖說明
圖1超前鑽灌注樁施工示意圖
圖2注漿管位置示意圖
圖中：1—漿液泵送設備；2—地下水位；3—注漿管；4—注漿孔；5—漿固區；6—鋼筋籠；7—灌注樁。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不應該理解為本發明上述主題範圍僅限於下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發明的保護範圍內。
本實施例公開一種珊瑚礁上超前灌注樁的施工方法，包括以下步驟：
1)預先鑽孔：在珊瑚礁上預設鑽孔灌注樁的樁位；參見圖1的a部分，在預設的樁位上鑽進1個或多個超前鑽孔；若只有1個超前鑽孔，該孔位於預設的樁位中心(參見圖2的g部分)。當所需漿固區橫截面積較大時，可考慮多根注漿管注漿加固，即需要多個超前鑽孔，這些孔包圍預設的樁位中心(參見圖2的h和i部分)。
所述超前鑽孔的直徑為10～20cm；所述超前鑽孔的深度超過設計樁長(鑽孔灌注樁的樁長)1～2m；
優選地，鑽孔時，把開孔直徑設置為110mm，鑽至設計孔深。
2)下放注漿管：將注漿管放入所述超前鑽孔中，注漿管下端注漿管管壁預設注漿孔，注漿孔呈梅花形交錯排列，注漿管底部距離鑽孔底部10～30cm。
3)注漿施工：安裝注漿管具，向注漿管內泵送漿液；邊注漿邊上拔注漿管，直至注漿管完全取出；
實施例中，如圖1(a)所示，注漿管插入預先鑽孔，注漿設備(1)通過注漿孔(4)泵送漿液
直至在0.1～2MPa注漿壓力下，注漿流量≤0.4L/min，繼續灌注一小時；
或≤1L/min時，繼續灌注90min；
如圖1(b)，將注漿管道提升一定距離，再次重複上面步驟，直至注漿管被完全提出。注漿完畢後應立即清洗漿液輸送管路，防止剩餘漿液堵塞。
注入的漿液選自普通水泥漿液、膨脹水泥砂漿或高聚物材料；漿液滲透到超前鑽孔周圍的鈣質砂土中，漿液凝固後，形成漿液加固區，如圖1(c)所示；
4)成孔鑽進：
在所述的漿液加固區鑽孔，即在所述的預設樁位的中心位置形成樁孔；如圖1(d)所示,樁孔深度達到鑽孔灌注樁的設計樁長；由於漿液已形成漿固區，且漿固區範圍大於樁孔範圍，因此鑽樁孔過程中不需要採用護壁措施，樁孔中也不會有地下水滲入；實施例中，可以採用正循環成孔鑽進，不需鋼筒護壁。上部可選用三翼籠式鑽頭，下部可採用牙輪鑽頭。採用分層鑽進技術確保成孔質量，開孔時輕壓慢轉以保持鑽具的導向性和穩定性，按不同地層泵送適量的漿液。鑽至孔深後將鑽具提離孔底0.2m左右，上下活動，低速迴轉，全泵量衝孔，充分研磨孔底較大顆粒，待孔內排出漿液中無較大顆粒可視為一次清空完畢，時間≥20min,用測錘測得孔深符合設計要求為止。
5)鋼筋籠放置及導管安放：如圖1(e)所示,向樁孔中放入預製鋼筋籠，在樁孔中放置1～2根混凝土導管；
6)混凝土灌註：通過所述混凝土導管向樁孔中灌注混凝土，形成鑽孔灌注樁。如圖1(f)所示,施工砼配置要求粗骨料粒徑5～20mm，含砂率≥38％，塌落度18～22cm,和易性良好。導管底部一次埋入砼面>12m，開灌後要連續施工，灌注過程中保證導管埋深控制在2～6m範圍內，最終灌注混凝土面高於設計樁頂標高1m之上。