某電廠旋噴樁施工對(duì)冷卻水塔基礎(chǔ)的擠土分析
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
潘巨忠，姚偉鋒
（中國能源建設(shè)集團(tuán)浙江火電建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310016）
[摘要]某工程中冷卻水塔基礎(chǔ)與循環(huán)水管高壓旋噴樁需同時(shí)施工，而高壓旋噴樁樁中心離冷卻水塔池壁間距只有3. 1m。在高壓旋噴樁施工過程中由于土體擠壓冷卻水塔池壁和基礎(chǔ)，引起冷卻水塔底板墊層起拱，已施工完成部分池壁頂面與側(cè)面均產(chǎn)生了貫穿性裂縫。對(duì)施工中采取的相應(yīng)措施進(jìn)行了分析和介紹。
[關(guān)鍵詞]樁；高壓旋噴樁；擠土；隔離帶；施工技術(shù)
[中圖分類號(hào)]TU744 [文章編號(hào)]1002 -8498( 2016) 07 -0059 -03
1 工程概況
某電廠施工區(qū)域?yàn)楹Ｍ繃鷫▍^(qū)域，回填塘渣層厚近4m，水位常年偏高，-4.000m以下多屬淤泥質(zhì)土，本工程循環(huán)水管地基處理設(shè)計(jì)采用ɸ800高壓旋噴樁。為了保證按時(shí)送電，冷卻水塔基礎(chǔ)與循環(huán)水管安裝施工必須同步進(jìn)行，也就是冷卻水塔基礎(chǔ)與高壓旋噴樁需同時(shí)施工，而循環(huán)水管的高壓旋噴樁樁中心離冷卻水塔池壁間距只有3. 1m（見圖1）。在高壓旋噴樁實(shí)際施工過程中由于打樁產(chǎn)生的土體擠壓冷卻水塔池壁和基礎(chǔ)，引起冷卻水塔底板墊層起拱，已施工部分池壁頂面與側(cè)面均產(chǎn)生了貫穿性裂縫。
2主要影響因素分析
高壓旋噴樁施工對(duì)冷卻水塔基礎(chǔ)造成了影響。因高壓旋噴樁不與冷卻水塔基礎(chǔ)直接接觸，所以高壓旋噴樁施工產(chǎn)生的擠土直接作用于冷卻水塔基礎(chǔ)引起施工中的薄弱環(huán)節(jié)（冷卻水塔基礎(chǔ)墊層部分和混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度不足部分）造成起拱和開裂破壞，因此需控制高壓旋噴樁施工對(duì)冷卻水塔基礎(chǔ)的擠土破壞。本工程中，擠土破壞產(chǎn)生的原因主要為以下幾方面。
1)冷卻水塔混凝土強(qiáng)度不足
冷卻水塔基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度不足引起的擠土破壞主要體現(xiàn)在：高壓旋噴樁施工時(shí)冷卻水塔基礎(chǔ)池壁澆筑完成僅2~3d，遠(yuǎn)未達(dá)到混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；未澆筑基礎(chǔ)底板部分的墊層強(qiáng)度較低，在高壓旋噴樁施工時(shí)產(chǎn)生的擠土對(duì)其造成硬性破壞。
2)塘渣圍墾
施工環(huán)境處在塘渣圍墾段內(nèi)，塘渣厚度達(dá)4m，集聚孔隙水，形成水壓且地基回填時(shí)使用大石塊較多。
3)施打高壓旋噴樁速率過快
由于地下水位較高，打樁速率過快引起超孔隙水壓力的增長(zhǎng)速度比起消散速度要快得多，為了趕進(jìn)度，現(xiàn)場(chǎng)采取了24h連續(xù)施工，造成超孔隙水壓力無法消散。
4)高壓旋噴樁布置密集
高壓旋噴樁為ɸ800雙排樁，間距1800mm，數(shù)量多，密集度高，造成排土量大，擠土多。
3主要措施分析
由于冷卻水塔基礎(chǔ)底板澆筑非我方施工，所以冷卻水塔混凝土強(qiáng)度無法改善，只有通過業(yè)主建議在商品混凝土摻人適量的早強(qiáng)劑增加早強(qiáng)效果。而施工處于塘渣圍墾段（原為海水區(qū)域），淤泥清理不夠徹底，地基已處理完畢，因此施工不具備換土回填的條件，也無法改良地基環(huán)境，唯有通過改善打樁速率及高壓旋噴樁密集布置來減輕擠土效應(yīng)的破壞作用。
1)高壓旋噴樁布置密集可調(diào)整打樁順序和打樁時(shí)間，盡量減少單位時(shí)間擠土堆積和超孔隙水壓力的堆積。高壓旋噴樁施工中采取跳樁的方法。
2)為了減少單位時(shí)間擠土堆積和超孔隙水壓力的堆積，考慮將冷卻水塔基礎(chǔ)和高壓旋噴樁隔離施工，在距冷卻水塔池壁1. 25m內(nèi)采用中間中空隔斷的方式減少相互間的施工影響。利用高壓旋噴樁樁機(jī)在冷卻水塔基礎(chǔ)與高壓旋噴樁施工段之間施工1排樁孔，形成中空隔離帶隔離施工。
3)在確定設(shè)計(jì)院不允許降低旋噴樁壓力值和調(diào)整旋噴樁技術(shù)參數(shù)為提升速度20~25cm/min，18~ 25 r/min，漿液流量100~150L/min的前提下，在隔離空心管孔排完成后，高壓旋噴樁采取跳樁的方法施工，打樁間隙中按理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)超孔隙水壓力明顯回落，有效減少了28%的水平位移量以及24%的垂直位移量。但冷卻水塔底板墊層部分細(xì)微裂縫卻還有擴(kuò)大現(xiàn)象。而且冷卻水塔基礎(chǔ)與高壓旋噴樁施工段之間隔離帶中空樁孔一部分發(fā)生自然坍塌、填堵，其余又有部分在打高壓旋噴樁施工時(shí)發(fā)生塌陷，起不到良好的隔斷作用，說明隔離孔洞帶不能有效抵抗擠土壓力，減少或防止池底開裂。
4 改進(jìn)策略
4.1改進(jìn)舉措
在隔離帶孔洞中加入鋼筋籠支護(hù)，外用土工布將鋼筋籠密封扎實(shí)，鋼筋籠受力后會(huì)吸收部分?jǐn)D土壓力直至變形破壞，土工布會(huì)阻止擠土（大部分是淤泥質(zhì)土）滲入孔洞，最終隔離擠土、加固孔洞邊坡，增加抵抗擠土壓力的能力。
4.2可行性論證
經(jīng)專家分析論證得出管籠變形可吸收體積變形量數(shù)據(jù)為：加筋土工布變形量0.14m3／m，鋼筋籠變形量0.17m3／m，總變形量0.31m3／m。打樁產(chǎn)生的變形量：旋噴樁每?jī)蓸稘B人體積0.638 m3/m，地下土向水池?cái)D壓體積0.26m/m。
根據(jù)土工布和鋼筋籠變形總量比較，地下土向水池?cái)D壓的體積0. 31m3／m>0.26m3／m，可見采用鋼筋籠外包土工布變形后可以減少擠土對(duì)冷卻水塔基礎(chǔ)的影響。管籠布置如圖2所示。
4.3制定措施
1)確定管籠直徑600mm，間距900mm，總長(zhǎng)18m，使受力面積和抵抗擠土的能力達(dá)到最佳性能比。
2)在管籠樁施工時(shí)采用鋼護(hù)筒形成外圍支護(hù)，防止擠土對(duì)鋼筋管籠造成擠壓變形。
3)樁孔原先采用旋挖的方式，但由于塘渣過厚，改用沖擊成孔的方法穿透3m厚塘渣施工。其主要是靠沖錐的質(zhì)量和沖擊功能直接沖擊、破碎土、石，用泥漿懸浮鉆渣，使沖擊鉆能正常沖擊到新的土（巖）層，然后用掏渣筒取出鉆渣。
4)由于沖擊成孔灌注樁與相鄰建筑物的最小距離為4~6倍的直徑，大于樁與池體距離(3.1m)，故施工中采用跳打的方式有效減少振動(dòng)和土體側(cè)向擠壓造成冷卻水塔基礎(chǔ)的起拱和開裂，通過沖孔灌注還可有效減少孔隙水壓的堆積，迅速排出淤泥中的孔隙水。
4.4措施實(shí)施
1)采取直徑600mm，中心距900mm，縱筋內(nèi)置分離式箍筋，首、中、尾3段箍筋采用焊接增加剛度。
2)采用加筋土工布，加筋方向垂直于縱筋。土工布制成直徑700mm的筒狀，底部開口，套于鋼筋籠外側(cè)，用鐵絲固定于箍筋與縱筋的交點(diǎn)上。
3)土工布所有縫合必須連續(xù)（不允許點(diǎn)縫）。在重疊之前，土工布必須重疊最少150mm。最小的縫針距離織邊（材料暴露的邊緣）25mm�？p好的土工布接縫包括1行有線鎖口鏈形縫法。用于縫合的線應(yīng)為最小張力> 60N的樹脂材料，并有與土工布相當(dāng)或超出的抗化學(xué)腐蝕和抗紫外線能力。出現(xiàn)“漏針”現(xiàn)象必須在受到影響的地方重新縫接。
4)受到物理損壞的土工布卷必須修復(fù)，受到嚴(yán)重磨損的土工布不能使用。
5)打設(shè)管籠孔前，先在池壁側(cè)挖除約2m厚的塘渣；再用沖擊方式穿透約3m厚的塘渣層，下鋼護(hù)筒，然后用鉆孔方式成孔至孔底。5個(gè)1組時(shí)，先拔出上一組的前3個(gè)護(hù)筒供此組使用，此3孔完成后，再拔出上一組的2個(gè)護(hù)筒。
6)沖擊錐及鉆頭直徑宜≥65cm。
7)旋噴樁先施工完成靠近池壁的1排，再施工第2排。
8)旋噴樁水灰比調(diào)整為0. 8:1。
9)管籠前后設(shè)4個(gè)側(cè)向及豎向土壓力測(cè)點(diǎn)，沿深度3m 一點(diǎn)。
10)高壓旋噴樁施工時(shí)，監(jiān)測(cè)工作開始，在池壁頂設(shè)4個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，測(cè)量應(yīng)力對(duì)池壁的影響狀況，隨機(jī)選定5個(gè)管籠監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)試土壓力值對(duì)池底起拱的影響。5監(jiān)測(cè)結(jié)果
監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。C30混凝土的極限抗拉強(qiáng)度為2. 01MPa，極限抗拉應(yīng)變?yōu)?.000 1。
經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換后得出變形后最小直徑：鋼筋籠為40cm，土工布為30cm。
6結(jié)語
冷卻水塔池壁各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映良好，管籠受到的最大應(yīng)力在可承受范圍內(nèi)，可抵抗擠土壓力，而且鋼筋籠變形未發(fā)生脆性破壞，管籠剛度良好，可抵抗擠土壓力。在整個(gè)打設(shè)旋噴樁過程中，池體安全。管籠隔離措施可有效減少高壓旋噴樁對(duì)冷卻水塔基礎(chǔ)產(chǎn)生的擠土破壞，達(dá)到了施工目的。
