呂 婕

（福建建工集團有限責任公司， 福建 福州 350000）

1 工程概況

浮村新城一區(qū)（原琴湖灣西區(qū)）8#樓（幼兒園）、垃圾收集間3工程位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)南平路南側(cè)，福飛路東側(cè)。幼兒園占地面積為685.27m2，總建筑面積為2724.09m2，地上4層，建筑總高度為15.45m，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)。主體結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度，建筑安全等級為二級。本工程基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，樁徑為800mm，總樁數(shù)為33根，樁長為18～22m。持力層為中風化花崗巖，設(shè)計要求全截面進入持力層深度為0.5m，單樁承載力特征值為3500kN，樁身混凝土強度為C35。

2 工程地質(zhì)情況及水文條件

2.1 工程地質(zhì)情況

根據(jù)地勘報告顯示，場地內(nèi)揭示的工程地質(zhì)情況自上而下分述為：①素填土，主要成分為建筑垃圾和耕植土，結(jié)構(gòu)松散，欠固結(jié)，層厚1.20～2.30m；②淤泥，深灰色，屬于軟弱土，夾雜云母碎片、腐殖物和貝殼，呈流塑狀態(tài)，層厚5.50～12.10m；③粉質(zhì)粘土，呈可塑狀態(tài)，夾雜少量粗砂，粗砂含量為6%～10%，層厚1.70～3.20m；④粗砂，呈稍密～中密狀態(tài)，夾雜少量粉質(zhì)粘土，層厚4.30～6.10m；⑤殘積粘性土，呈可塑狀態(tài)，夾雜少量碎石，碎石含量為10%～15%，層厚2.10～4.30m；⑥全風化花崗巖，灰黃色，呈硬塑狀態(tài)，巖體極破碎，手捏即碎，層厚1.10～5.70m；⑦砂土狀強風化花崗巖，褐黃色，散體狀構(gòu)造，屬于軟巖，風化裂隙發(fā)育，夾雜少量石英顆粒，層厚2.40～6.50m；⑧碎塊狀強風化花崗巖，屬于軟巖，巖體破碎，裂縫發(fā)育，碎塊狀構(gòu)造，個別孔位發(fā)現(xiàn)存在中風化花崗巖夾層，厚度約1.2m，層厚3.10～7.80m；⑨中風化花崗巖，灰白色，塊狀構(gòu)造，屬于較硬巖，層厚4.80～9.70m。

2.2 水文條件

場地內(nèi)的地下水主要來自大氣降水和附近水域的側(cè)向補給，本工程地下水水位埋深為3.1～4.5m，水量充沛，水位相對較高。

3 施工技術(shù)難點剖析

（1）淤泥層厚度深厚，呈流塑狀態(tài)，樁基施工過程中較為容易發(fā)生縮頸和塌孔等質(zhì)量問題。

（2）巖土層中存在較厚粗砂層，在沖擊成孔中較為容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，粗砂容易沉入孔底，導致沉渣厚度超過設(shè)計要求。

（3）碎塊狀強風化花崗巖中裂隙發(fā)育，巖面傾斜，沖擊成孔容易出現(xiàn)偏位與卡鉆等質(zhì)量問題。

（4）本工程地質(zhì)條件較為復雜，孔壁垂直度的控制存在一定難度。

（5）碎塊狀強風化花崗巖中存在中風化花崗巖夾層，對持力層的確認產(chǎn)生一定的干擾影響。

4 沖孔灌注樁施工技術(shù)

4.1 護壁泥漿制備

由于淤泥層與粗砂層的厚度較厚，而這種土層極易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，對護壁泥漿的性能要求相對較高。泥漿采用水和膨潤土進行攪拌，泥漿攪拌應均勻，為了提高黏度，加入CMC和碳酸鈉，使得泥漿的黏度為26～30s，黏度滿足施工要求。拌制后的泥漿比重為1.3～1.5。為了預防出現(xiàn)塌孔、偏位或者卡鉆等現(xiàn)象，在每個樁位邊上預備一定數(shù)量的膨潤土和片石。根據(jù)巖土層的性質(zhì)對泥漿比重進行調(diào)整與控制。素填土、粉質(zhì)粘土、殘積粘性土、全風化花崗巖和砂土狀強風化花崗巖的泥漿比重為1.3～1.4，淤泥層和粗砂層的泥漿比重為1.4～1.5，碎塊狀強風化花崗巖和中風化花崗巖泥漿比重為1.3。泥漿池應設(shè)置3個，泥漿循環(huán)系統(tǒng)分別為新漿池、沉淀池和回收池。

4.2 沖程控制

在沖擊成孔過程中，根據(jù)巖土層的性質(zhì)不同采取不同的沖程，使得成孔質(zhì)量得到保證。埋設(shè)完鋼護筒后，對樁位的偏差進行檢查與復核，要求樁位偏差≤50mm。素填土層開孔時應低錘密擊，沖程為0.3～0.5m，當樁錘進入土層2m方可加大沖程2～3m；當施工至淤泥層時，為了減小對孔壁的擾動影響，將沖程調(diào)整為0.5～0.8m，低錘密擊；粉質(zhì)粘土和殘積粘性土沖程為2～3m，；施工至粗砂層時，對泥漿比重進行調(diào)整加大，為了避免出現(xiàn)塌孔，加大沖程為3m，快速穿過粗砂層；當施工至風化巖層時，將沖程調(diào)整為3m，泥漿比重調(diào)整為1.3，大沖程進行沖擊；遇到卡鉆或者偏位，則降低沖擊速度，將片石與膨潤土投入孔內(nèi)至偏位位置以上0.5m，采取小沖程進行密擊成平整面后再恢復原來沖程進行成孔。

4.3 孔壁垂直度控制

在沖擊成孔施工中，技術(shù)人員應時刻關(guān)注鋼絲繩垂直度情況，要求垂直度偏差≤1%；垂直度的檢查采用在相互呈90度角位置安裝2臺經(jīng)緯儀進行測量；當垂直度不滿足要求時，應立即提錘對孔壁進行修孔，直到孔壁垂直度滿足規(guī)范要求。當沖擊至地層軟硬交接地方時，應降低沖程，采用小沖程不斷密擊的方法完成銜接段的成孔；當出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象，鋼絲繩出現(xiàn)往一邊傾斜晃動現(xiàn)象，立即提錘出孔位，將膨潤土和片石等投入孔內(nèi)至偏孔位置以上0.5m，接著下錘繼續(xù)沖擊成孔施工，直至達到設(shè)計高程。

4.4 中風化花崗巖夾層處理

本工程中風化花崗巖夾層的厚度約為1.2m，巖質(zhì)堅硬，沖孔施工速度較慢，主要解決辦法有更換重量大的樁錘、加快沖擊頻率和加大沖程等，從而增強樁錘沖擊力。本工程夾層處理方法采用重錘快打法，將樁錘由原先的3t更換成5t，為了加快砍巖的速度，加焊樁錘的鋼牙。根據(jù)孔深合理地調(diào)整鋼絲繩長度，加快沖擊頻率。加大沖程達3～4m，增強樁錘的沖擊動能。當夾層在樁孔的位置＜1/3D時，將膨潤土和片石混合物投入孔內(nèi)至夾層頂面約1.5m，先低錘密擊，沖程約為0.6m，將孔內(nèi)片石混合物沖擊平整后，加大沖程至3～4m擊穿夾層。當夾層在樁孔的位置≥1/2D時，直接加大沖程進行重錘快打，當出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象將膨潤土和片石混合物投入孔內(nèi)至偏孔處頂面0.5m，低錘密擊成平整面后再提高沖程擊穿夾層。

4.5 持力層確認

由于碎塊狀花崗巖局部孔發(fā)現(xiàn)中風化花崗巖夾層，主要集中在幼兒園南側(cè)，這對持力層的判定影響較大。為了準確地對持力層進行確定，經(jīng)過與建設(shè)單位協(xié)商后，在發(fā)現(xiàn)中風化花崗巖夾層的區(qū)域內(nèi)對樁基所在的承臺進行補勘，從而對持力層的埋深進行探明。經(jīng)過參建各方專家研究采用渣樣性質(zhì)和巖面高程對沖孔灌注樁的持力層進行判定。根據(jù)地勘報告和后續(xù)的補勘結(jié)果對持力層的深度進行了解，試樁時對持力層渣樣的標準進行確認。當發(fā)現(xiàn)樁錘有明顯反彈，進尺困難，地面有明顯的震感，每小時進尺＜0.2m；采用掏渣筒對孔底巖石渣樣進行撈取，渣樣與持力層渣樣巖質(zhì)和顏色相符，拿錘子敲擊確定巖質(zhì)堅硬；孔深與補勘的巖面高程相符或者小幅度超深，可以判斷達到持力層。通知監(jiān)理工程師對持力層進行確認后繼續(xù)沖擊砍巖，直至嵌巖0.5m。

4.6 清孔

由于存在粗砂、中風化花崗巖夾層和強風化巖層等地質(zhì)情況，沖擊成孔過程中巖屑數(shù)量較多，再加上粗砂不易清除，導致孔底沉渣厚度不滿足設(shè)計要求。采用正循環(huán)清孔的話，需要加大泥漿比重才能將巖屑和粗砂從孔底上浮到孔外，清孔時間較長，清孔過程中粗砂層和淤泥層位置的孔壁很容易出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。因此，本工程采用泵吸反循環(huán)法進行清孔，孔底沉渣與泥漿通過泥漿泵抽吸作用從導管中流入沉淀池，泥漿經(jīng)過沉淀處理后再回流入樁孔。為了減少泥漿的含砂率，在泥漿回流孔內(nèi)處設(shè)置泥砂分離器，將泥漿中的粗砂分離出來，從而減少孔底沉渣的厚度。第一次清孔后泥漿黏度為28s，泥漿比重為1.2，泥漿含砂率為6%。下放鋼筋籠后，根據(jù)施工方案對導管進行安裝，接著進行第二次清孔，清孔過程中要不斷對孔底沉渣進行擾動，采用測錘檢查沉渣厚度，第二次清孔后泥漿黏度為25s，泥漿比重為1.15，泥漿含砂率為3%，沉渣厚度為10mm，所有指標均滿足施工規(guī)范要求。

4.7 鋼筋籠加工與安裝

為了確保鋼筋籠的加工質(zhì)量，本工程統(tǒng)一在鋼筋預制廠里進行制作，根據(jù)鋼筋籠的尺寸定制制作模具，主筋為8根直徑為18mm的螺紋鋼筋，箍筋采用直徑為8mm的螺旋箍筋，在鋼筋籠頂端3m范圍內(nèi)箍筋布設(shè)間距為100mm，其余均為250mm，鋼筋籠底部應做成圓錐形，主筋與箍筋采用點焊方式進行固定牢固。鋼筋籠分節(jié)進行制作，接頭按照規(guī)定進行錯開，錯開的距離≥35d且≥0.5m，鋼筋接頭在同一水平面上的錯開≥50%。按照規(guī)定在鋼筋籠設(shè)置直徑為16mm加勁箍，每隔2m設(shè)置1道，十字撐每隔4m設(shè)置1道。鋼筋保護層采用環(huán)形砂漿塊，厚度為50mm，對稱均勻布置在主筋上，共布置4個。鋼筋籠的接長采用焊接形式，為了加快施工速度，本工程選用單面焊形式，搭接長度≥10d。在鋼筋籠內(nèi)側(cè)對稱安裝2根注漿管，注漿管的直徑為25mm，材質(zhì)為無縫鍍鋅鋼管，注漿管露出地面0.5m，注漿管底部采用膠布纏繞密實，鋼筋籠安裝后在管內(nèi)注滿清水，頂部采用塑料套進行密封。鋼筋籠采用吊車進行下放，吊放應緩慢，鋼筋籠不得碰撞到孔壁，鋼筋籠下放到設(shè)計高程后根據(jù)控制樁對其軸線進行復核，鋼筋籠定位后采用2根吊筋掛設(shè)在鋼護筒上，吊筋與鋼護筒之間采用點焊進行加固，避免鋼筋籠出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。

4.8 水下混凝土灌注

樁身混凝土灌注通過導管來完成，導管的直徑為300mm，采用法蘭進行連接。導管安裝之前應注水加壓進行試拉檢測，檢測應無滲漏，密封圈完好無損。導管最下端一節(jié)應選用長導管，本工程設(shè)置為6m，其余導管接長選用標準節(jié)，與料斗連接的導管選用短導管，根據(jù)孔深情況選用0.3～1.0m的導管。導管下口距離孔底為0.3～0.5m，根據(jù)首灌計算公式可知料斗的容量為1.5m3?；炷凉嘧⒅案鶕?jù)施工方案在孔位填筑好混凝土澆筑平臺，根據(jù)當天混凝土灌注量和混凝土運距做好混凝土供應計劃。項目部安排質(zhì)檢員檢查進場的每車混凝土質(zhì)量，要求混凝土的坍落度為180～220mm，顏色均勻，混凝土不得出現(xiàn)離析和泌水現(xiàn)象。為了確保首灌成功，將混凝土注滿料斗，待拉起隔水栓后，加大混凝土罐車的馬力往料斗注入混凝土，首灌后導管埋入混凝土深度≥2m?；炷烈?m/h的速度勻速連續(xù)灌注，每車混凝土灌注后及時采用測錘及時量測混凝土上升面高度，計算出導管埋入混凝土實際深度，及時拆除管節(jié)，確保導管埋入混凝土深度為2～6m。為了預防斷樁事故發(fā)生，本工程導管的埋設(shè)深度按照4m進行控制。樁頂混凝土高程應比設(shè)計高程超出0.8m，使得樁頂混凝土密實度得到保證。

4.9 后注漿

成樁后2d對注漿管進行加壓開塞，使得注漿通道能夠暢通無阻。樁基施工完成后7d通過注漿管將純水泥漿注入樁底，水泥采用P·O42.5，水灰比為0.5。2根注漿管應同步對稱進行等量注漿，注漿量為1.0t。沖孔灌注樁按照由外往內(nèi)順序進行注漿，初始注漿壓力為1.5MPa。當單樁注漿量滿足設(shè)計要求或者注漿壓力為3MPa且穩(wěn)壓持續(xù)注漿1min后即可停止注漿。

5 結(jié)束語

成樁28d按照設(shè)計要求進行靜載和動測試驗，靜載試驗中，在7000kN極限荷載作用下，沉降均勻，沉降量為11.52～15.39mm，靜載試驗結(jié)果符合設(shè)計要求。動測試驗中，其中I類樁占86%，Ⅱ類樁占14%，動測結(jié)果符合設(shè)計要求?；A(chǔ)土方開挖后，對樁位的偏差進行檢查，檢查結(jié)果均滿足施工規(guī)范要求；樁頭砍除后發(fā)現(xiàn)樁頂混凝土質(zhì)量均勻，密實。本工程沖孔灌注樁施工質(zhì)量合格。實踐表明，存在深厚淤泥層、粗砂層、中風化花崗巖夾層、地下水位較高和巖面傾斜等復雜地質(zhì)條件下，采取上述的施工技術(shù)是科學合理的，該技術(shù)能夠保證沖孔灌注樁的施工質(zhì)量。