陳 艷 軍

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

液化土地質(zhì)條件下如何控制灌注樁混凝土充盈系數(shù)

陳 艷 軍

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

結(jié)合工程實(shí)例，闡述了在液化土地質(zhì)條件下旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁施工中混凝土充盈系數(shù)的影響因素，從護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度、泥漿配制、鉆頭的選擇等方面提出了具體的控制措施，以合理控制充盈系數(shù)，降低混凝土方量。

液化土，充盈系數(shù)，灌注樁，影響因素，控制措施

0 引言

土的液化是指飽和狀態(tài)下松散的砂土和粉土在受到一定強(qiáng)度的動(dòng)荷載震動(dòng)作用下，發(fā)生土結(jié)構(gòu)的改變,土體中孔隙水壓力上升來不及消散，使土體中剪力強(qiáng)度降低，孔隙水壓會(huì)增大以使土粒在孔隙水中懸浮，土體變成會(huì)流動(dòng)的液體的現(xiàn)象，整個(gè)土體散失承載力并發(fā)生變形。

充盈系數(shù)是指實(shí)際灌注的混凝土方量與按樁外徑計(jì)算的理論方量之比(V實(shí)/V理論)。在實(shí)際施工過程中，成孔出現(xiàn)的偏差大于設(shè)計(jì)尺寸，以及由于施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)樁身側(cè)壁裂縫、孔洞及塌孔等原因，導(dǎo)致實(shí)際灌入量大于理論計(jì)算量。旋挖鉆孔灌注樁的充盈系數(shù)不宜小于1.1，最理想的是在1.15左右，但是在液化土地層的充盈系數(shù)一般比較大，都在1.2以上。若充盈系數(shù)小于1，則說明實(shí)際灌入混凝土量小于理論計(jì)算量，樁身質(zhì)量存在一定的缺陷，充盈系數(shù)大會(huì)使混凝土流動(dòng)性大，含水量增大。樁基含水量大對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度有影響，充盈系數(shù)還是結(jié)算的重要依據(jù)，液化土地質(zhì)條件中如何在保證設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和樁徑的情況下，合理的控制充盈系數(shù)，降低混凝土的方量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益是一個(gè)值得探討的問題。

我公司在新疆五家渠某房地產(chǎn)酒店、會(huì)展中心及飲食中心項(xiàng)目進(jìn)行了液化土地質(zhì)條件下的旋挖鉆孔灌注樁作業(yè)，在施工過程中通過多方面探索、比較，對(duì)如何控制灌注樁混凝土充盈系數(shù)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，積累了大量施工經(jīng)驗(yàn)，供同行參考借鑒。

1 工程概況

本工程設(shè)計(jì)采用灌注樁基礎(chǔ)，酒店、會(huì)展中心及飲食中心共有工程樁1 709根，其中600 mm樁徑56根，800 mm樁徑1 587根,1 000 mm樁徑66根，采用旋挖鉆成孔，因沒有穩(wěn)定樁端持力層，采用摩擦樁。根據(jù)地勘報(bào)告，酒店、會(huì)展中心范圍場(chǎng)地土具有液化現(xiàn)象，液化等級(jí)為輕微～中等；飲食中心范圍場(chǎng)地土具有液化現(xiàn)象，液化等級(jí)為輕微。

2 影響灌注樁充盈系數(shù)的因素

灌注樁充盈系數(shù)影響因素一般有如下幾種：1)護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度；2)泥漿稠度：稠度偏稀，發(fā)揮不了泥漿的護(hù)壁和懸浮作用；稠度過大，對(duì)灌注水下混凝土有影響；3)樁頂標(biāo)高和超灌長(zhǎng)度控制；4)鉆頭的選用及旋挖鉆機(jī)的操作工藝等。

3 控制措施

3.1 護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度

1)根據(jù)地勘報(bào)告，本工程場(chǎng)地土在第①-1層飽和粉細(xì)砂、第①-2層飽和中粗砂具有液化現(xiàn)象，液化等級(jí)為輕微～中等，層厚0.7 m～4.5 m。場(chǎng)地水位埋深在0.5 m～4.0 m之間。在旋挖鉆機(jī)成孔施工中，根據(jù)該層所處位置及灌注樁樁徑，采用埋設(shè)不同長(zhǎng)度的護(hù)筒來保證成孔質(zhì)量，減少混凝土損失。

2)在水下混凝土灌注中，護(hù)筒有如下作用：a.定位；b.保護(hù)孔口，以及防止地面石塊掉入孔內(nèi)；c.保持泥漿水位(壓力)，防止坍孔；d.樁頂標(biāo)高控制依據(jù)之一；e.防止鉆孔過程中的沉渣回流。通常的埋設(shè)深度，在粘土中不宜小于1 m，在砂土中不宜小于1.5 m。砂層或者松散土層以及地下水位高含水量大的土層需要3 m～4 m,其高度要滿足孔內(nèi)泥漿液面高度的要求。

3)在本工程施工中，根據(jù)反復(fù)論證及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定本工程樁φ1 000 mm樁護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度大于2.5 m，φ800 mm樁護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度大于3 m，φ600 mm樁護(hù)筒埋設(shè)長(zhǎng)度大于3.5 m。主要作用是鉆桿進(jìn)入樁孔中時(shí)泥漿不致于擠出孔外，鉆桿提升時(shí)孔內(nèi)泥漿不致于落到護(hù)筒底部，防止泥漿上下沖刷孔壁，保證護(hù)筒底部孔壁不會(huì)塌方。

3.2 泥漿配制

1)在液化土地質(zhì)條件下旋挖鉆孔灌注樁施工中，泥漿配制的好壞尤為重要，對(duì)成孔孔徑和混凝土灌入量有很大影響。在施工過程中，對(duì)泥漿制備的工藝、選用的膨潤(rùn)土以及配制比例要加強(qiáng)控制，在鉆孔期間對(duì)泥漿稠度指標(biāo)隨時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)本工程的地層情況合理進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)格控制泥漿稠度，從而有效降低充盈系數(shù)。

2)樁基泥漿有三大控制指標(biāo)：比重、含沙(渣)量，稠度。泥漿比重實(shí)際上是由稠度和含沙量共同決定的，稠度和含沙量中任一個(gè)或者兩個(gè)同時(shí)增大，泥漿比重就加大，反之，稠度和含沙量中任一個(gè)或者兩個(gè)同時(shí)減小，泥漿比重就減小。在本工程施工過程中，泥漿比重控制在1.1～1.15，泥漿粘度控制在20 s～23 s，從泥漿制備到整個(gè)鉆孔期間對(duì)泥漿的比重和泥漿粘度進(jìn)行檢測(cè)，保證泥漿的比重和泥漿的粘度符合設(shè)計(jì)要求，保證了樁孔穩(wěn)定不坍塌，混凝土充盈系數(shù)得到有效控制，同時(shí)沉渣厚度滿足要求，避免了二次清孔，提高了成樁速度。

3.3 選用適合工程地質(zhì)條件的鉆頭

1)像地表土、淤泥質(zhì)亞粘土、粘土層在干性狀態(tài)下膠結(jié)性都比較好，在干孔鉆進(jìn)下可用單底板土層鉆斗鉆進(jìn)，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆頭鉆進(jìn)；若在濕孔鉆進(jìn)條件下，因土遇水的膠結(jié)性能變差，一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)以便于撈取鉆渣。淤泥層一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。砂土層和砂層的膠結(jié)性能都比較差，不管干孔鉆進(jìn)還是濕孔鉆進(jìn)均用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。對(duì)于含水豐富的流砂、流泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進(jìn)。

2)由于場(chǎng)地土屬于液化土，采用標(biāo)準(zhǔn)直徑鉆頭會(huì)將孔徑偏大，造成混凝土的浪費(fèi)。選用適當(dāng)?shù)你@頭直徑，以避免灌注樁成孔孔徑偏大，是控制充盈系數(shù)的一個(gè)重要因素。

3)本工程根據(jù)地質(zhì)情況，旋挖鉆頭采用撈砂鉆頭，并將鉆頭的邊齒尺寸減小，根據(jù)多次試驗(yàn)，選用的鉆頭直徑比設(shè)計(jì)樁徑小40 mm～50 mm，可保證成樁后旋挖鉆孔灌注樁直徑。同時(shí)在下放的鋼筋籠上加預(yù)制墊塊或鋼筋導(dǎo)向環(huán)以保證保護(hù)層厚度，在本工程的施工中，鋼筋籠下放順利，這樣既保證了灌注樁設(shè)計(jì)樁徑，也避免了孔徑超大造成混凝土浪費(fèi)。另外，根據(jù)地層情況，對(duì)旋挖鉆機(jī)提鉆、下鉆及旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行有效控制，保證速度均勻，減少對(duì)孔壁的沖擊，以免使孔壁受到?jīng)_擊而造成坍塌或塌孔，導(dǎo)致充盈系數(shù)增大。

4)施工中還應(yīng)注意鉆頭切削部分的磨損，鉆頭的磨損會(huì)降低鉆進(jìn)效率，鉆頭偏離樁中心線，使樁局部擴(kuò)孔，造成超灌。

3.4 混凝土超灌

1)為保證有效樁長(zhǎng)及樁頂混凝土質(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，灌注樁超灌長(zhǎng)度為800 mm，在施工中對(duì)護(hù)筒頂標(biāo)高與設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高的關(guān)系進(jìn)行了明確標(biāo)識(shí)，讓現(xiàn)場(chǎng)施工人員在混凝土灌注時(shí)用以控制灌注高度。混凝土灌注時(shí)，根據(jù)導(dǎo)管埋入深度，現(xiàn)場(chǎng)施工人員用測(cè)繩隨時(shí)檢查混凝土灌注標(biāo)高，了解灌注情況，取得較為準(zhǔn)確的混凝土面高程，從而精確控制超灌長(zhǎng)度，減少混凝土用量。

2)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理人員及具體操作人員的培訓(xùn)交底，在混凝土灌注過程中，根據(jù)灌注深度及已用混凝土量，準(zhǔn)確估算剩余補(bǔ)方混凝土數(shù)量，防止混凝土浪費(fèi)。

3)在具體施工過程中，存在由于灌注樁灌注完成，罐車中剩余混凝土無處處理，后全部灌入樁基中的現(xiàn)象，施工中應(yīng)盡量安排混凝土灌注連續(xù)，以減少罐車中混凝土的剩余量。

3.5 其他注意事項(xiàng)

鉆機(jī)的選用：選用有主動(dòng)鉆桿導(dǎo)正裝置的鉆機(jī)，減少主動(dòng)鉆桿的晃動(dòng)、搖擺，以增加鉆具穩(wěn)定性。

鉆桿的選用：采用強(qiáng)度高、外徑大、剛性好、不易彎的鉆桿，可有效防止孔斜。

旋挖鉆機(jī)操作人員的專業(yè)水平：鉆進(jìn)過程中保持旋挖鉆機(jī)穩(wěn)定、鉆頭起落速度要均勻，不要出現(xiàn)起落過猛或驟然提速的現(xiàn)象，對(duì)不同地層鉆進(jìn)速度的掌握和判斷等。

各工序之間的銜接以及材料的計(jì)劃控制等都對(duì)灌注樁的充盈系數(shù)有一定影響，在施工中均應(yīng)加以重視。

4 結(jié)語

經(jīng)過以上措施的實(shí)施，本工程在液化土地質(zhì)條件下，灌注樁混凝土充盈系數(shù)得到了有效控制。該項(xiàng)目的充盈系數(shù)由開工時(shí)1.4到完工后綜合充盈系數(shù)1.16，滿足了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)大于1.15的要求，節(jié)約了混凝土用量，控制了施工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2] ISBN:9787560841069，土木工程施工[Z].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 楊小平.建筑地基基礎(chǔ)[M].第2版.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2007.

How to control bored pile concrete filling coefficient under liquefiable soil condition

Chen Yanjun

(ShanxiMechanizedConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering examples, the article discusses factors influencing concrete filling coefficient in rotary bored pile construction under liquefiable soil condition, and puts forward specific control measures from aspects of cylinder embedding length, slurry preparation and drill selection and so on, with a view to rationally control filling coefficient and reduce concrete amount.

liquefiable soil, filling coefficient, bored pile, influential factor, control measure

2014-11-20

陳艷軍(1972- )，男，工程師，一級(jí)建造師

1009-6825(2015)04-0082-02

TU473.14

A