把根筑在“浮船上”:中国二十冶横琴总部大厦项目软基灌注桩降耗记

2021年04月20日 11:15 3302次浏览 来源:   分类: 科技创新

导读: 从淤泥成堆的养蚝塘到节能降耗的绿色工地,中国二十冶珠海横琴总部大厦项目团队是怎样做到的?

在这个面积6万多平方米、底部标高负16.2米深的泥泞基坑,头顶还是那几盏瓦亮的探射灯,现场的一切似乎都和往常一样,但是如今这里熟悉的一切又发生着改变:笨重的混凝土保护层垫块成功“减肥”,变成了轻便的塑料卡块,不仅节省了短钢筋的用量而且安装简便;灌注桩钢筋笼穿上了美丽的“外衣”,钢丝网有效地控制了地下混凝土的扩散,改善了周边地质环境;旋冲结合的“混合双打”成孔模式将每根桩的工期节省6小时。从淤泥成堆的养蚝塘到节能降耗的绿色工地,中国二十冶珠海横琴总部大厦项目团队是怎样做到的?

“两技一工法”成功降耗

         横琴岛是珠海市146个海岛中最大的岛屿,仿佛一艘巨大的“浮船”。横琴特区发展定位就是将横琴建设成为连通港澳、区域共建的开放岛,经济繁荣、宜居宜业的活力岛,知识密集、信息发达的智能岛,资源节约、环境友好的生态岛,坚持按照节约利用土地及保护生态资源的原则进行布局发展。

横琴总部大厦项目位于横琴岛复杂的软土区域,原本是人工养蚝的泥塘。秉承中国二十冶集团横琴综合管廊建设项目荣获中国人居环境范例奖的绿色施工理念,珠海横琴总部大厦项目团队开启了与这艘“浮船”的不解之缘。横琴岛地质情况复杂,分布着典型的淤泥、淤泥质粉质粘土。如何用最低的消耗在这片复杂的软土上打下最深达110米的灌注桩,给项目团队带来了前所未有的挑战。项目总工程师陈航宇说:“项目降耗关键在于节省原材料,在保证‘船稳’的情况下,节约钢筋、混凝土的用量进行降耗。”找出问题的关键所在,项目团队分析出传统灌注桩施工方式在钢筋笼吊装及保护层设置,控制混凝实际用量等方面仍有改进的空间。项目部成员王航说:“有了突破口之后,项目团队白天写方案,晚上值夜班,经常30几个小时不休息。最终问题迎刃而解,我们都很有成就感,比得到了宝藏还开心。”

要确保桩头外露钢筋的锚固长度满足要求,通常会将起吊钢筋焊接在钢筋笼主筋上控制钢筋笼顶标高,起吊钢筋被浇筑在混凝土里无法取出重复利用,不仅会造成材料的浪费,而且影响挖土方的效率。在钢筋笼施工中,钢筋保护层厚度尤为重要,必须放置垫块。一般采用中间带孔的圆形混凝土垫块,先将一截短钢筋穿过垫块,然后将钢筋两端焊接在钢筋笼相邻的两根主筋上,垫块可以自由旋转。这种方法,垫块笨重不便安装和运输、加大钢筋用量、需要焊接;工序繁琐易造成钢筋材料浪费,且会损坏主筋。在混凝土浇筑过程中,一旦充盈系数过大,极易造成混凝土向周边扩散。增加混凝土实际用量,造成混凝土材料的浪费,扩散的混凝土会污染周边地质环境,而且成桩质量差。

针对以上关键问题,该项目团队提出“两技一工法”的方法,不仅高效、环保,而且成桩质量好。钢筋笼吊装技术,由吊环、吊筋本体和底部连接套筒组装而成。在吊筋本体顶部焊接吊环,底部焊接变径套筒,套筒的另一端与钢筋笼主筋连接,待灌注桩混凝土浇筑完成凝固后,在地面上旋转吊筋将套筒从钢筋笼主筋上拧下来即可。无需焊接,工艺简单,就地取材可重复利用。钢筋保护层控制技术,是由两个塑料半圆拼接而成的一种钢筋保护层卡块,两个塑料半圆的直径边上设有插槽,端部设有凸部和凹部对应的锁扣,可以直接对扣在钢筋笼主筋上。该卡块制作及构成简单,可在工厂批量生产,成本极低,运输轻便。同时,简化垫块安装步骤,提高了施工效率。采用钢筋笼外侧搭设钢丝网架和钢护筒施工方法,有效控制了混凝土充盈系数(混凝土实际用量与计算用量的比值)。数据显示,灌注桩在使用钢丝网和钢护筒的情况下,平均充盈系数由原来的1.48降低到1.20,充盈系数降低近20%。减少了混凝土灌注量,节约成本,控制混凝土扩散,有效保护了灌注桩周边地质环境,大大减少环境污染,保证桩的质量的同时有利于各类桩基的交叉施工作业。

“混合双打“加速度

          影响项目速度的主要因素是成孔进度,传统的超长灌注桩施工,如使用XR360旋挖机成孔深度仅能达到95米,不能满足工程需求;使用XR460旋挖机虽然成孔深度可达到110米,但成本过高。虽然冲击钻机在岩石层成孔效率良好,但在软土地层、沙层施工作业效率低。分析两种钻机的优缺点,在确保钻孔灌注桩成孔质量的前提下。该项目团队果断提出了“混合双打”模式——旋挖钻机与冲击钻机相结合的成孔技术,在浅层软弱砂层区域采用旋挖钻机成孔,在深层岩石区采用冲击钻机成孔,有效地结合了两种钻机的优点。

以直径1.8米、长110米的灌注桩为例。如果单独使用旋挖钻机,需要18小时挖到109.5米到岩石层表面,还需用6小时才能钻进岩石层内0.5米,总计需要24小时完成钻孔;单独使用冲击钻需要36小时完成钻孔。但如果先用旋挖机钻到岩石层表面后,再换用冲击钻孔,仅需30个小时即可完成钻孔。旋冲结合的“混合双打”模式减少了每根桩成孔时间约6小时。按此计算,珠海横琴总部大厦项目(二期)总共437根110米的灌注桩,工期缩短约2个月。因成孔时间短,在泥浆性能稳定的情况下,可明显提高桩身灌注质量,明显节约成本,大大减少对环境的污染。

经过一系列研发改进,该项目团队改进成桩的各工序,既加快项目进度又保证了工程质量。项目现场技术人员徐凯介绍,快速精益化成桩工艺在三方面为“船稳”提供了有效保障。一是在钢筋绑扎方面,半自动钢筋笼辊筒机的研发解决了由于设计桩长不确定而影响钢筋笼吊装时间过长的问题,加快钢筋笼制作速度;二是在清孔方面,灌注桩孔清理装置,简单、高效、环保地清理出桩孔内超出标准旋挖钻斗控制的较大体积石块;三是在水下混凝土灌注方面,开发出灌注桩导管堵管通管方法,在不拔除导管的情况下疏通被堵塞的导管。

以中国二十冶横琴总部大厦(二期)桩基础工程1872根桩为例,旋冲结合成孔技术的应用缩短工期提高了钢筋笼加工速度,缩短了成孔与钢筋笼下放的衔接时间,缩短工期15天,节省费用200万元;大大减少钢筋工用工数量,节省人工费600万元;灌注桩清孔设备改进,提高清孔效率,缩短工期15天;灌注桩充盈系数控制,减少混凝土使用量,节省费用500万元;灌注桩声测配合技术创新,节省钻芯法检测费用150万元。

绿水青山就是金山银山,新工艺、新技术的研发使用不仅使工程质量得到保证、有效降低了工程成本,而且提供了切实可行的环境保护和预控方法,为企业带来良好声誉。同时,助力横琴新区建设成为生态优良、精明增长的低碳城,和谐共生的山脉田园、水脉都市的示范区。

责任编辑:杨净茹

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