高炉水处理工程构筑物地基处理振动沉管挤密桩施工

高炉水处理工程构筑物地基处理振动沉管挤密桩施工
中冶建工有限公司肖向东钟晟熊秀康余峻

［摘要］涟钢高炉水处理主循环泵站等构筑物地基处理采用液压步履式打桩机作沉管施工水泥黄砂钢渣桩，使其复合地基施工获得成功，满足了设计要求。本文主要针对地基处理施工的沉管作业进行了技术总结。
［关键词］地基处理施工水泥黄砂钢渣桩沉管成桩

1.0工程概况
涟钢高炉改造工程水处理系统的循环泵站等构筑物是3200m3高炉炼铁工艺中重要的公辅配套系统之一，它位于高炉本体结构西南方向约200m。水处理系统中的主循环泵房、冷却塔等构筑物本体为钢筋混凝土结构，自重较大，对地基土要求较高。根据湖南省工程勘察研究院提供的《湖南华菱涟源钢铁有限公司产品结构调整3200m3高炉岩土工程详细勘察报告书》，揭示该区域地质情况自上而下土层分别为：⑴人工填积层,结构松散。⑵硬塑红粘土，硬塑状态。⑶可塑红粘土，可塑状态。⑷软塑红粘土，软塑状态。⑸壶天灰岩，微风化基岩。根据勘察报告，构筑物位置处的原地基土为杂填土，承载力较低，为保持水处理系统构筑物稳定持续工作，需要对原基土进行处理后才能满足对上部构筑物的承载力要求。
由于该区域地基土为杂填土，水处理主循环泵房、冷却塔等构筑物在地基处理上设计采用水泥黄砂钢渣桩，通过振动打桩挤密地基土然后和水泥黄砂钢渣桩形成复合地基，桩径400mm，它在桩顶上部区域和褥垫层共同稳定地承受构筑物荷载，桩下端以壶天灰岩为持力层。桩身混合料强度相当于混凝土C15的强度等级，要求经处理后的地基承载力特征值达200KPa、单桩竖向承载力特征值达350KN。工程共分为两部分：主循环冷却塔地基处理和主循环泵房地基处理，处理面积共960m2，采用的桩距多为1.1×1.1 m，共有1943根，桩顶标高较多，如－2.500m、－1.700、－1.500m等。该构筑物地基处理平面图如下：

2.0地基处理施工
水泥黄砂钢渣桩地基处理施工采用专用打桩机械设备成桩。
2.1施工工艺
平整场地→测量放线→核对桩位→桩机就位→校正管桩→振动沉管→灌注混合料→振动拔管→复打→成桩→移机，从而完成操作过程。
2.2设备选用
为满足设计和施工工期要求，根据现场实际选用湖南省桩机机械制造厂的JZB系列多功能液压步履式打桩机施工。该机为中国建筑总公司湖南分公司定点生产厂家，设计先进，振动锤可调频、调幅，操作方便，稳定性好，贯穿力强，效率高，安全可靠，具有良好实用性。其中，该桩机振动锤出厂调整值如下：
序调整项目允差实测备注
1 偏心块质量的不均匀度每两组相差80g 35g 合格
2 振动锤空载振幅 10±1mm 9.3mm 合格
3 振动锤空载电流 ≤42A 38A 合格
4 振动锤起动电流 ≤500A 450A 合格
5 振动锤噪声室内机前1m处≤105db(A) 75db(A) 合格
6 振动锤连续运转温升 40℃ 　30℃ 合格
2.3测量放线
打桩场地经平整后进行桩位施工放线，根据已建平面控制网和已知测量控制点，结合桩基平面图，用经纬仪施放各条控制轴线，经监理复检合格后再施放各桩位点，待检查无误、合格后，进行下道工序施工。各桩位的偏差均控制在施工验收规范内，群桩≤20mm。
2.4混合料配置搅拌和运输
桩身混合料设计强度为C15，其中水泥采用当地天女山水泥厂生产的32.5＃水泥,粗砂采用宁乡流沙河天然中砂,钢渣采用涟钢钢渣场存放一年以上的级配钢渣,施工用水采用厂内生活用水。桩混合料采用JZ350型反锥型搅拌机进行现场搅拌，搅拌时间不少于2min，其塌落度控制在70-90mm。混合料的水平运输采用前倾翻斗车，混合料系现场随用随拌，运输距离及时间短，可避免混合料离析现象的存在。水泥黄砂钢渣桩混合料配合比：
设计强度等级：C15
施工方式：机械搅拌
砂率：37％
配合比：
材料水泥:P.O 325 细骨料:流沙河粗砂粗骨料:级配钢渣水:生活水
用量（kg） 237 443 1497 190
配合比 1 1.87 6.32 0.80
2.5成桩
沉管灌注施工中,成孔灌料与拔管成桩是连续进行的，单根桩成桩时间一般为15～30min。整个成桩工艺分为沉管→成孔→灌料→拔管→反插→振动拔管→成桩几个环节。
在正式施工时应先进行试打，确定拔管速度、反插深度、振留时间、混合料塌落度、充盈系数、电流等施工参数。
2.5.1沉管成孔过程
沉管桩施工是按顺序依次由前自后退行成桩的（部分地区采用跳打）。沉桩前先找好桩位摆正桩机，调整液压支脚使桩管垂直，成孔前，桩机机架保持水平和正中，垂直度偏差不大于1.5%，成孔中心与设计桩心偏差不大于50mm，桩径偏差控制在–20mm以内。在全面检查桩机机械部分和电气部分正常后就可以实施沉管作业。启动震动箱后沉管自动下沉。震动沉管时，可用卷扬机收紧钢缆绳实现加压，或加配重，以提高沉管效率。且应随桩沉管沉入度随时调整离合器，防止抬起桩管回过高发生事故。在桩尖达到相应持力层时，利用卷扬机加压迫使桩尖进入最后持力层，使最终灌入度不大于1-2cm为标准。单打法施工严格控制最后30s的电流及电压值，其值按设计要求或根据试桩经验确定。