李煒強(qiáng)（廈門國(guó)設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司）

某工程長(zhǎng)螺旋樁樁基施工監(jiān)理實(shí)踐

李煒強(qiáng)
（廈門國(guó)設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司）

廈門屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫濕多雨。擬建工程場(chǎng)地地貌屬?zèng)_洪積階地，原作為農(nóng)業(yè)用地，后因建設(shè)需要征地，經(jīng)人工回填后，形成現(xiàn)狀場(chǎng)地。本文基于這種特殊氣候、特殊地質(zhì)情況，通過工程實(shí)例，探討了長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁樁基施工工藝及質(zhì)量監(jiān)理控制的要點(diǎn)，有利于控制樁基施工質(zhì)量，保障工程安全及達(dá)到經(jīng)濟(jì)適用的要求。

長(zhǎng)螺旋樁樁孔灌注樁；施工質(zhì)量；監(jiān)理控制

1　引言

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁是利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后由壓力泵機(jī)將混凝土通過鉆桿中心導(dǎo)管送入樁底，隨著鉆桿的提升逐漸將混凝土灌注至樁頂位置。該項(xiàng)工藝最初常用于地基加固處理，隨著技術(shù)的不斷改良，配合鋼筋籠的使用，后來慢慢被應(yīng)用于樁基工程的承載樁和基坑支護(hù)工程的支護(hù)樁。長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注技術(shù)就是運(yùn)用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)鉆到一定的深度，在通過鉆頭向外孔里面泵注混凝土到樁定為止，再插入合適的鋼筋籠而制造出的樁體。它是一種比較新型的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，超流態(tài)的混凝土灌注樁是不會(huì)受到底下水位限制的，運(yùn)用的混凝土的摩擦系數(shù)十分低，并且流動(dòng)性十分強(qiáng)，骨料的分散性也很強(qiáng)，使用的長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)不但可以鉆還可以壓灌混凝土，加快了混凝土灌注的速度，造成樁的質(zhì)量也很好，造價(jià)低，所以被廣泛地應(yīng)用在基礎(chǔ)的施工中。

2　工程概況

2.1建筑概況

本工程為幼兒園建筑工程，項(xiàng)目總用地面積6557m2，總建筑面積為6870m2，占地面積為2260m2。建筑物總層數(shù)4層，局部2層，局部地下室僅為設(shè)備用房。建筑物總高度14.9m，建筑物±0.000相當(dāng)于黃海高程系10.200m，本工程共設(shè)計(jì)173根長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁，樁端持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化花崗巖，樁身混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，混凝土坍落度為180～220mm，粗骨料最大粒徑不大于30mm，樁徑700mm，樁長(zhǎng)18～20m，單樁承載力設(shè)計(jì)值為3000kN，工程施工采JU132，完成該項(xiàng)任務(wù)約20天的時(shí)間，建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1　樁基布置平面圖

2.2場(chǎng)地工程地質(zhì)概況

地基巖土構(gòu)成：根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，擬建場(chǎng)地地基土由雜填土①a、素填土①b、粉質(zhì)粘土②a、粗砂②b、粉質(zhì)粘土②c、殘積礫質(zhì)粘性土③、全風(fēng)化花崗巖④、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑤a、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖⑤b、⑤c和中風(fēng)化花崗巖⑥組成。

雜填土①a：場(chǎng)地絕大部分地段分布，尚未完成自重固結(jié)，密實(shí)度和均勻性差，力學(xué)強(qiáng)度低，工程性能差。

素填土①b：場(chǎng)地部分地段分布，尚未完成自重固結(jié)，密實(shí)度和均勻性差，力學(xué)強(qiáng)度低，工程性能差。

粉質(zhì)粘土②a：場(chǎng)地局部地段分布，層位穩(wěn)定性較差，均勻性差；屬中等壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度中等，工程性能一般。

粗砂②b：全場(chǎng)地分布，層位穩(wěn)定性較好，均勻性較好；屬中等壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度中等，工程性能一般。

粉質(zhì)粘土②c：場(chǎng)地大部分地段分布，層位穩(wěn)定性較好，均勻性較好；屬中高壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度中等偏低，工程性能較差。

殘積礫質(zhì)粘性土③：場(chǎng)地局部地段分布，水平方向均勻性較差，垂直方向上力學(xué)性能隨深度增加均勻性亦較差，屬中等壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度較高，工程性能較好，但該層屬特殊性土，具有浸水易軟化成泥特性。

全風(fēng)化花崗巖④：場(chǎng)地僅個(gè)別鉆孔分布，均勻性較差，屬中低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強(qiáng)度較高，工程性能較好，但該層亦屬特殊性土，具有浸水易軟化崩解、強(qiáng)度降低的特性。

砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑤a：場(chǎng)地部分地段分布，主要在北部分布較連續(xù)，其余位置零星分布且厚度薄，層頂面起伏一般不大，水平方向具一定均勻性，但垂直方向上力學(xué)性能隨深度增加而增強(qiáng)、均勻性較差，總體評(píng)價(jià)均勻性較差。該層屬中低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強(qiáng)度高，工程性能好，但該層亦屬特殊性土，具浸水易崩解、強(qiáng)度降低的特性。

碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖⑤b、⑤c：場(chǎng)地絕大部分地段分布，層頂面有一定起伏，均勻性差，屬低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強(qiáng)度高，工程性能好。

中風(fēng)化花崗巖⑥：場(chǎng)地局部地段分布，均勻性差，基本不可壓縮，力學(xué)強(qiáng)度高，工程性能好。

從上述各巖土層的分布情況來看，擬建場(chǎng)地各巖土層除粗砂②b和粉質(zhì)粘土②c層均勻性較好外，其余各土層均勻性均較差。各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1。

地下水分布及類型：

⑴孔隙水：主要賦存與運(yùn)移于填土①、粗砂②b、殘積礫質(zhì)粘性土③的孔隙中，填土①中地下水類型屬潛水；粗砂②b層基本伏于填土①之下，地下水以潛水為主，局部伏于粉質(zhì)粘土②a（相對(duì)隔水層）之下，其地下水具弱承壓性質(zhì)；殘積礫質(zhì)粘性土③中的地下水屬弱承壓水（該層基本伏于粉質(zhì)粘土②c（相對(duì)隔水層）之下、具弱承壓性質(zhì)）。

表1　本工程地基巖土構(gòu)成及各土層物理力學(xué)指標(biāo)

⑵風(fēng)化裂隙孔隙水：主要賦存與運(yùn)移于全風(fēng)化花崗巖④、砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑤a等的網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙、孔隙中，地下水屬弱承壓水。

⑶基巖裂隙水：主要賦存與運(yùn)移于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖⑤b、⑤c和中風(fēng)化基巖⑥的裂隙中，地下水一般具弱承壓性質(zhì)。

場(chǎng)地填土①與粗砂②b之間基本相連通，其水力聯(lián)系總體較好，而粗砂②b與下伏的殘積礫質(zhì)粘性土③及風(fēng)化巖之間受粉質(zhì)粘土②c層阻隔，其水力聯(lián)系較弱（見圖2）。

本場(chǎng)地?zé)o活動(dòng)性斷裂、泥石流、地面塌陷、地裂縫、軟土震陷、古河道、地下洞穴、防空洞、臨空面，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。地基上部分布有較厚軟弱土層，天然地基均勻性較差，地基穩(wěn)定性也較差；采用樁基礎(chǔ)時(shí)，地基穩(wěn)定性較好，穩(wěn)定性可得到保障，適宜擬建物建設(shè)。

3　本工程長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁技術(shù)的工藝特點(diǎn)

樁位放樣→鉆機(jī)就位→鉆孔→成孔→壓灌混凝土→鉆機(jī)移位→吊放鋼筋籠→啟動(dòng)插筋器→測(cè)籠頂位置→提拔插筋器→樁頂混凝土養(yǎng)護(hù)。

4　長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁質(zhì)量控制

成樁質(zhì)量主要包括：成孔、混凝土灌注、鋼筋籠制作及吊放。

圖2　樁剖面圖

4.1成孔

⑴本工程長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土樁為端承摩擦樁。施工必須確保設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)及樁端進(jìn)入持力層的深度。樁基成孔由樁端進(jìn)入持力層深度及設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)雙向控制，并保證樁長(zhǎng)滿足各棟樁長(zhǎng)。對(duì)于樁中心距小于3.0倍樁身直徑的樁基礎(chǔ)，樁底應(yīng)在同一標(biāo)高平面上，進(jìn)樁控制以樁底標(biāo)高為主，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)、樁端進(jìn)入持力層的深度為輔。

⑵根據(jù)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院工程勘察院提供的《曾厝垵幼兒園巖土工程勘察報(bào)告》，本工程樁端持力層為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化花崗巖，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別為5500.5000及12000KPa，施工時(shí)樁端進(jìn)入該持力層的深度另見樁基礎(chǔ)表（表略）。

⑶終孔采用電流值壓力表進(jìn)行統(tǒng)一控制，確保每樁樁端置于同一強(qiáng)度的持力層。

⑷鉆機(jī)的鉆桿端部必須裝配“無渣鉆頭”，確保樁端孔底無沉渣滯留。

⑸鉆機(jī)定位后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，鉆頭與樁位點(diǎn)偏差不得大于20mm，開孔時(shí)下鉆速度應(yīng)緩慢；鉆進(jìn)過程中，不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。

⑹鉆進(jìn)過程中，當(dāng)遇到卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)生異常聲響時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

4.2混凝土灌注控制

⑴混凝土必需符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，混凝土坍落度應(yīng)控制在180～220mm并具有較好的和易性、流動(dòng)性，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)混凝土坍落度，不符合要求的混凝土不得用于本工程，本工程混凝土壓灌壓力值為30MPa，泵送混凝土量為每小時(shí)60m3。

⑵提升鉆桿接近地面時(shí)，放慢提升速度并及時(shí)清理孔口渣土，以保證樁頭混凝土質(zhì)量；有專人負(fù)責(zé)觀察泵壓與鉆機(jī)提升情況，在灌注時(shí)鉆桿提升速度控制在每分鐘不超過1.8m，鉆桿提升速度應(yīng)與泵送速度相匹配，嚴(yán)禁先提鉆后灌料，確保成樁質(zhì)量，混凝土灌注必須灌注至地表。

⑶在施工過程中，每根混凝土灌注樁均需制作一組標(biāo)養(yǎng)試塊及一組同條件試塊，并由專人負(fù)責(zé)，按規(guī)范要求制作、養(yǎng)護(hù)和送檢，齡期28天。

4.3鋼筋籠安裝、樁頭清理

⑴鋼筋籠安裝：①將長(zhǎng)螺旋施工灌注與下鋼筋籠一體化，混凝土灌注后三分鐘內(nèi)立即開始插籠，減少時(shí)間差，減小插籠難度。②長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔、灌注混凝土至地面后，樁基移開采用履帶式挖掘機(jī)及時(shí)清理地表土方，現(xiàn)場(chǎng)施工人員采用鐵鍬將孔周圍松土拍實(shí)后將檢驗(yàn)合格的鋼筋籠套在鋼管上面，上面用鋼絲繩掛在法蘭的鉤子上，由一臺(tái)50T履帶式吊車配合200型挖掘機(jī)將鋼筋籠下吊至樁洞內(nèi)。為避免樁洞邊土掉入已澆搗完的樁身，必須確保樁頂混凝土超灌50cm以上（也可密實(shí)樁頂混凝土，確保樁頂混凝土質(zhì)量）。③因鋼筋籠較長(zhǎng)，下插鋼筋籠必須進(jìn)行雙向垂直度觀察，使用雙向線垂成垂直角布設(shè)，發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大及時(shí)通知操作手停機(jī)糾正，下籠作業(yè)人員應(yīng)扶正鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)已灌注完成的樁位。④下籠過程中必須先使用振動(dòng)錘及鋼筋籠自重壓入，壓至無法壓入時(shí)再啟動(dòng)振動(dòng)錘，防止由振動(dòng)錘振動(dòng)導(dǎo)致的鋼筋籠偏移，插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。⑤鋼筋籠下插到設(shè)計(jì)位置后關(guān)閉振動(dòng)錘電源，最后摘下鋼絲繩，用吊機(jī)把振動(dòng)錘提出孔外，提出過程中振動(dòng)錘開啟振搗，以保證混凝土的密實(shí)性。⑥鋼筋籠制作完成后，為避免轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)鋼筋籠變形或受污染，使用自制的兩輪板車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，使用50T履帶吊配合200型挖掘機(jī)將震動(dòng)器連帶震動(dòng)導(dǎo)管穿入鋼筋籠中再緩慢插入樁孔洞內(nèi)，機(jī)械配合吊鋼筋籠可盡量避免彎曲變形及受污染。

⑵樁頭清理：成樁后，在不影響后續(xù)成樁的前提下，及時(shí)組織設(shè)備和人員清運(yùn)打樁棄土，清土?xí)r需注意保護(hù)完成的樁體及鋼筋籠，棄土應(yīng)堆放至指定地點(diǎn)，確保施工連續(xù)進(jìn)行。

4.4混凝土澆注

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，在干濕交替條件下場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土具有腐蝕性，樁身混凝土結(jié)構(gòu)按如下措施處理，最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

⑴樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30，混凝土坍落度宜為180～220mm。粗骨料可采卵石或碎石，最大粒徑不宜大于30mm；可摻加粉煤灰或外加劑。

⑵混凝土泵應(yīng)根據(jù)樁徑選型，混凝土輸送泵管布置宜減少?gòu)澋?，混凝土泵與鉆機(jī)的距離不宜超過60m。

⑶樁身混凝土的泵送壓灌應(yīng)保持適當(dāng)壓力連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)鉆機(jī)移位時(shí)，混凝土泵料斗內(nèi)的混凝土應(yīng)連續(xù)攪拌，泵送混凝土?xí)r，料斗內(nèi)混凝土的高度不得低于400mm。

⑷鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)先泵入混凝土并停頓10～20s，再緩慢提升鉆桿，提鉆速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定，且應(yīng)與混凝土泵送量相匹配，保證管內(nèi)有一定高度的混凝土。

⑸混凝土輸送泵管宜保持水平，當(dāng)長(zhǎng)距離泵送時(shí)，泵管下面應(yīng)墊實(shí)。

⑹當(dāng)氣溫高于30℃時(shí)，宜在輸送泵管上覆蓋隔熱材料，每隔一段時(shí)間應(yīng)灑水降溫。

⑺在地下水位以下的砂土層中鉆進(jìn)時(shí)，鉆桿底部活門應(yīng)有防止進(jìn)水的措施，保證壓灌混凝土連續(xù)進(jìn)行。

⑻壓灌樁的充盈系數(shù)宜為1.1～1.2。樁頂混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

5　長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工質(zhì)量預(yù)防及監(jiān)理工作關(guān)鍵

本工程場(chǎng)地窄小，工程周邊環(huán)境較復(fù)雜，紅線外為2～3F磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)民房，采用天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)方案，基礎(chǔ)埋深約1.5m。因此，要保證工程順利進(jìn)行、保證工程質(zhì)量，施工前的準(zhǔn)備及監(jiān)理策劃尤為重要。

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工流程就包括：整平場(chǎng)地、測(cè)量放線、樁機(jī)到位、鉆到持力層、提鉆并灌混凝土、放鋼筋籠并對(duì)樁頂標(biāo)高進(jìn)行控制、樁頂?shù)谋Ｗo(hù)并要考慮到施工過程中存在質(zhì)量問題和解決的措施。

6　施工質(zhì)量問題和解決措施

6.1堵管

在施工過程中鉆門關(guān)閉防止鉆屑進(jìn)入鉆桿內(nèi)造成鉆桿堵塞。當(dāng)泵混凝土?xí)r隨著泵壓增加兩鉆門打開，由此將混凝土灌入孔內(nèi)。一旦提鉆時(shí)鉆門打不開，直接導(dǎo)致鉆孔內(nèi)無混凝土，后果嚴(yán)重。所以要求每次開鉆前后均應(yīng)檢查鉆門是否卡死。如果出現(xiàn)塑性高的粘性土層，則采用鉆具回轉(zhuǎn)泵混凝土法，就是在泵混凝土的同時(shí)使鉆具在提拉下正向回轉(zhuǎn)，使擠壓在鉆門的泥松動(dòng)或脫落，從而在泵壓下打開鉆門。

6.2卡鉆

鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中如果鉆具下放速度過快，致使鉆出的鉆屑來不及帶出孔外而積壓鉆桿與孔壁之間，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)造成卡鉆事故。如果事故輕微，應(yīng)立即關(guān)掉回轉(zhuǎn)動(dòng)力電源，將鉆具用最低提升速度提起后重新施鉆即可；如果事故嚴(yán)重首先應(yīng)將鉆機(jī)塔下大梁用機(jī)枕木墊好，再用最低提升速度拉鉆具。

6.3斷樁、縮徑和樁身缺陷

出現(xiàn)該問題的主要原因是由于鉆桿提升速度太快，而泵混凝土量與之不匹配，在鉆桿提升過程中鉆孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使孔壁塌陷造成斷樁，而且有時(shí)還會(huì)影響鄰樁。解決此類問題的方法：一是合理選擇鉆桿提升速度，通常為1.8～2.4m/min，保證鉆頭在混凝土里埋深始終控制在1m以上，保證帶壓提鉆；二是隔樁跳打，如果鄰樁間距小于5d時(shí)，則必須隔樁跳打。

6.4樁頭不完整

造成這一問題的主要原因是?；颐孢^低，沒預(yù)留充足的廢樁頭，有時(shí)提鉆速度過快也會(huì)導(dǎo)致樁頭偏低，解決之道在于平整工場(chǎng)地時(shí)保證地面與有效樁頂標(biāo)高距離不小于1m，?；颐娌恍∮谟行ы斠陨?00mm。

6.5其它控制措施

施工時(shí)應(yīng)備有水泥砂漿，在每班開始施工前，先泵送水泥砂漿，潤(rùn)滑混凝土輸送系統(tǒng)，防止堵管事故的發(fā)生。遇到突然停電事故，要及時(shí)啟動(dòng)自備發(fā)電機(jī)將鉆桿提出鉆孔，并及時(shí)拆卸混凝土輸送導(dǎo)管，清除輸送泵及導(dǎo)管中混凝土，并用水及時(shí)沖洗干凈。所在樁位統(tǒng)一編號(hào)，施工樁逐一填寫記錄表，并在圖上標(biāo)示，防止錯(cuò)打或漏打。

7　結(jié)論

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁具有生產(chǎn)工藝先進(jìn)、承載性能好、成樁效率高、綜合效益高等優(yōu)勢(shì)，是一種經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保的施工工藝。大量工程實(shí)踐表明，長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁極具復(fù)雜性與多樣性，實(shí)踐中應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)要求與規(guī)定，科學(xué)、合理地調(diào)整好施工措施，健全對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)的控制措施，確保其質(zhì)量。長(zhǎng)螺灌注樁不僅完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，而且可節(jié)省投資，縮短施工工期，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得推廣?！?/p>

［1］李恒寶.長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2014（6）.

［2］曾建寧.長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝及應(yīng)用分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015（17）.