山西大剧院建筑结构认识

认识实习报告

山西大剧院建筑结构相关知识

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2010年12月

山西大剧院冲孔灌注桩施工技术

1 工程概况

山西大剧院( 见图1) 位于太原市长风商务区文化岛，占地面积约673m2 ，总建筑面积7. 3万m2 ，包括1 600 座主剧场、1 200座音乐厅和500座多功能小剧场及配备设施的展览大厅、屋顶观景厅等。

本工程为省重点公共工程，抗震设防烈度为8 度，场地所处地貌单元为汾河岸河漫滩及Ⅰ级阶地前缘，为严重液化场地。为满足抗震等级要求高、桩承载力高、地质条件复杂等工况，设计地基处理方式为大直径超长钢筋混凝土灌注桩，并采用桩底压力灌浆工艺，桩端持力层进入⑧中粗砂层。灌注桩采用泥浆护壁冲击成孔，总计1 027 根，包括6 根试桩和24 根锚桩。桩径700mm，有效桩长41. 8m，桩身采用C35 混凝土。单桩竖向极限抗压承载力8 956kN，其单桩竖向承载力特征值为4 478kN。根据低应变检测结果，试桩均为Ⅰ类桩，桩身应力波平均速度4 025 ～ 4 202m / s。

2 施工难点及对策

1) 桩位控制精度高

本工程施工场地大，桩位分布较复杂( 对应上部结构弧线造型、曲线较多) ，柱网间距大，且施工过程场区内车辆行走频繁，极易对已测放的桩点产生破坏。为确保桩工程的测量精度，专门成立了测量小组，做好整个现场测量控制网，按测量专项方案开展工作。采用全站仪结合经纬仪进行测量放样，并用十字架结合全站仪跟踪复核，以确保桩位准确。

2) 地质条件复杂

桩成孔深达40m，属超长灌注桩，且存在较厚砂层，灌注桩成孔困难，易发生塌孔、沉渣过厚等质量缺陷。采取的措施:①选用重型CZ-30 型冲击钻机，具有成孔速度快、移动灵活、操作方便简单、成孔垂直度偏差小、沉渣小、泥皮薄等优点，适合于本工程场地地质要求;②成孔过程增加红土投放量，做好成孔护壁;③桩身上部易发生塌方范围采取加长护筒的措施;④控制合理泥浆相对密度(1. 15 ～ 1. 20) ，及时补充泥浆，防止亏浆造成塌孔。3) 后压浆工艺要求高

灌注桩后压浆是大幅度提高单桩竖向承载力的重要手段，亦是本工程质量控制重点和关键点。通过在桩端持力层中注浆，浆液通过渗透、挤密、填充及固结作用，大幅度提高持力层扰动面及持力层强度，并形成扩大头增大桩端受力面积，提高桩端阻力。同时，在桩端以上一定高度范围内会沿着桩土间泥皮上渗，加固泥皮，提高桩端阻力。

3 后压浆工艺技术要求

3. 1 工艺流程

注浆管制作→压浆管绑扎、连接→第1 次注浆管通水检验→灌注混凝土→第2 次注浆管通水检验→桩底注浆。

3. 2 设计参数

1) 采用桩端后压浆工艺，浆液水灰比控制在0. 45～ 0. 65。2) 注浆压力根据土层性质及注浆点深度确定，控制在1. 2 ～ 4MPa。3) 桩端注浆量为2 000kg。

3. 3 关键施工技术

1) 注浆导管制作注浆管采用 30 × 3 焊接钢管套丝加工，要求丝纹清晰，套丝长度≥30mm，注浆管间连接使用管箍，接口处应缠绕生料带并用管钳拧紧，外侧采用 200mm 套管焊接牢固。注浆管加工长度2 ～6m，供不同长度的注浆管连接安装时选用。注浆管最底端一节根部250mm 长为扁尖形，并在管壁呈梅花形开 8mm 孔20 个，然后用轮胎胶皮包裹铁丝绑扎严密，再用宽胶带封紧，防止漏浆堵孔。2) 注浆管安装桩底设两根注浆管，对称摆放于钢筋笼外侧与钢筋笼绑扎牢固，随钢筋笼一同下放。注浆阀伸出笼底长度按实测孔深伸出笼底≥300mm，并与超打部分深度相符。注浆管接长伸出护筒孔口500mm 以上，并及时用堵头将注浆管封堵，防止杂物堵塞注浆管。3) 注浆管通水试验注浆管通水试验是检验能否顺利进行后压浆施工的关键控制点，也是整个工程质量控制的关键工序。正式压浆前分2 次进行通水试验，检查是否存在堵管情况，便于及时解决:①第1 次通水试验在钢筋笼、注浆管下放完毕后进行，以确保下放钢筋笼过程中注浆管畅通。通水试验发现注浆管不通时，应提出钢筋笼，检查后重新安放。②第2 次通水试验在混凝土灌注完毕后进行，检查是否因灌注混凝土而造成注浆管堵塞。4) 水泥浆配制采用与灌注桩混凝土同强度等级的矿渣硅酸盐水泥与清水拌制成水泥浆液，水灰比应根据地下土层情况适时调整，注浆开始至结束，水灰比从0. 65 变化为0. 45。5) 压浆桩身混凝土强度等级达到C20 以上后开始注浆。压浆前必须先进行压水试验，保证疏通注浆管。注浆流量不宜超过75L /min。当满足下列条件时终止注浆:①注浆总量和注浆压力均达到设计要求;②注浆总量已达到设计值的75% ，且注浆压力超过设计值;③注浆总量已达到设计值的75% ，但注浆压力明显偏小时，要调小水灰比，继续注浆达到压力设计值。出现下列情况之一时改为间歇注浆:①注浆压力长时间低于正常值;

②地面出现冒浆或周围桩孔串浆。注浆间歇时间为30 ～ 60min，并调小浆液水灰比。

4 质量保证措施

1) 制定质量目标责任制，坚持“三检”制度，责任到人。施工过程中对各工序检查项目进行认真复核，如桩位、桩长、钢筋笼安放标高、后压浆管下放等。2) 钢筋笼沉放过程中不得反复向下冲撞和扭动，钢筋笼要沉放到底，严禁悬吊。3) 当桩间净距小于2m 时，采取隔桩“跳打”施工顺序，防止施工中塌孔。4) 注浆管接长、下放过程必须做到牢固可靠，不得有折断、弯曲。注浆管与钢筋笼用电焊点焊固定，焊接时一定要控制好电流强度，过大时容易烧穿注浆管管壁，过小则注浆管固定不牢。露出地面部分的注浆管头必须采取保护措施，防止压断破坏。5) 注浆前要用清水检查清洗注浆管，注浆时要随时观测注浆量及注浆压力。严格控制好水泥浆液的配合比，水泥浆液搅拌均匀，不得离析，搅拌好的浆液要立即使用，停歇时间不得超过30min。

5 成桩检测

桩身混凝土强度达到设计要求，并在注浆20d 后进行桩基承载力检验。所有试桩、锚桩均进行桩身完整性检测，其余工程桩按剩余桩数的30% 进行桩身完整性检测，检测方法为桩基低应变动测。

5. 1 试验设备

2010 No. 9 孙波:山西大剧院冲孔灌注桩施工技术591) 单桩竖向抗压静载试验采用锚桩横梁反力装置，反力系统由4 根锚桩和组合钢梁组成。检测设备主梁长10. 0m，高1. 6m，设计承载力16 000kN。试验垂直荷载由4 台并联的5 000kN液压千斤顶及其配套高压电动油泵施加，加载值用量程60MPa，0. 4 级的压力表量测。2) 低应变动力检测FDP204PDA 全程浮点动测仪、加速度传感器，激振力棒。桩身完整性检测采用反射波法，其基本原理是依据