代 強(qiáng)

中鐵二十二局集團(tuán)第五工程有限公司

1 引言

隨著城市化建設(shè)步伐的不斷加快，土地資源緊缺成為當(dāng)前建筑發(fā)展面臨的重要難題；所以現(xiàn)代建筑多以高層或者超高層居多，結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜化，由此導(dǎo)致建筑基礎(chǔ)的選擇對建筑質(zhì)量以及后續(xù)的使用產(chǎn)生了重要的影響。樁基礎(chǔ)則因?yàn)榫邆涑休d力良好、施工便捷以及能耗較低的優(yōu)勢成為現(xiàn)代建筑施工的首選方案。但是樁基施工方法較多，其中旋挖鉆孔灌注樁是樁基的重要代表，其優(yōu)勢在于施工效率高且施工質(zhì)量較高，所以被廣泛應(yīng)用到了樁基施工項(xiàng)目中[1]。

2 工程概況

本工程為新寨酒庫片區(qū)C1～C10片區(qū)酒庫及配套設(shè)施基礎(chǔ)工程。施工場地巖土構(gòu)成及分布自上而下巖土單元為：素填土（Q4ml）、崩塌堆積的碎石土（Q4col+dl）（上部為碎石，下部為塊石）以及志留系下統(tǒng)龍馬溪組灰?guī)r（S11）。施工現(xiàn)場水文地質(zhì)條件方面，場地地處桐梓河右岸斜坡坡地，地勢較高，地下水的埋藏條件嚴(yán)格，受地形、地層巖性以及地表水的補(bǔ)給來源控制，按地下水的埋藏條件，場地地下水可分為上層滯水和基巖裂隙水兩種。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，酒庫、罐群和辦公樓均采用樁基礎(chǔ)，高差大于8m的支擋采用抗滑樁，優(yōu)化后的抗滑樁為圓樁。擬建場地為坡地建筑，崩塌堆積層分布不均，厚度變化較大，地表溝壑縱橫，局部區(qū)域含淤泥層，地下水豐富，水位較高，旋挖機(jī)鉆進(jìn)過程中極易產(chǎn)生塌孔的情況，在實(shí)際施工過程中存在多段不良土層，造成第一次塌孔處理完成后繼續(xù)鉆進(jìn)，穿過塌孔區(qū)域后再次塌孔的現(xiàn)象，根據(jù)目前出現(xiàn)得最多一根鉆孔樁塌孔四次。

3 旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層防塌處理措施

根據(jù)本工程實(shí)例中的地質(zhì)報(bào)告可知，本工程施工場地的地質(zhì)情況主要巖土分布為：自上而下巖土單元為素填土（Q4ml）、崩塌堆積的碎石土（Q4col+dl）（上部為碎石，下部為塊石）及志留系下統(tǒng)龍馬溪組灰?guī)r（S11）。其中，碎石（Q4col+dl）呈現(xiàn)褐黃色，結(jié)構(gòu)稍密，主要成分為灰?guī)r，粒間充填黏土，黏土為硬塑，碎石主要粒徑為20mm～150mm，含量一般在50%～80%，局部無規(guī)律含有粒徑超過1000mm的塊石，場地內(nèi)均有分布，其厚度及橫向分布無規(guī)律特點(diǎn)，同時(shí)碎石層含水量較高，壓縮性較低，在旋挖機(jī)鉆進(jìn)過程中會導(dǎo)致碎石層出現(xiàn)大面積的塌孔，導(dǎo)致樁基很難有效成孔。

所以，如何選擇旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層防塌處理措施成為本工程施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

3.1 鋼護(hù)筒護(hù)壁處理措施

根據(jù)地勘資料與現(xiàn)場實(shí)際施工情況的對比，該工程中C1、C2、C4、C6、C7、C8、C10等片區(qū)內(nèi)多為填方區(qū)，同時(shí)片區(qū)內(nèi)地下出水量較大，導(dǎo)致混凝土護(hù)壁在水流的影響下出現(xiàn)了多次塌孔現(xiàn)象，所以采用鋼護(hù)筒護(hù)壁法可以有效解決塌孔問題。鋼護(hù)筒護(hù)壁法的優(yōu)勢在于施工過程更加安全，并且在經(jīng)濟(jì)方面可以控制，有利于施工工期的控制，所以在這幾個(gè)區(qū)域內(nèi)的施工可行性較高。

具體而言：塌孔后進(jìn)行擴(kuò)孔清理，擴(kuò)孔至塌孔前標(biāo)高，擴(kuò)孔孔徑大于設(shè)計(jì)樁徑20cm，采用壁厚10mm鋼護(hù)筒進(jìn)行護(hù)壁，鋼護(hù)筒直徑大于設(shè)計(jì)樁徑10cm，鋼護(hù)筒應(yīng)超出易坍土層，保證鉆孔、成樁質(zhì)量。在工地預(yù)制加工廠集中加工制作，鋼護(hù)筒筒長1.5m/節(jié)，現(xiàn)場組裝焊接適合的長度；鋼護(hù)筒采用500kW以上振動錘沉放鋼護(hù)筒，基于施工組織要求鋼護(hù)筒吊裝工作選用汽車起重機(jī)，使用最大額定起重量為25t的吊車。鋼護(hù)筒應(yīng)穿越塌孔層，長度應(yīng)比塌孔層上下各增加1.0m。

在實(shí)際施工中，需基于準(zhǔn)確放樣的前提下進(jìn)行鋼護(hù)筒的埋設(shè)，在施工中必須要保證護(hù)筒平面位置與垂直度應(yīng)用準(zhǔn)確，護(hù)筒周圍與護(hù)筒底腳應(yīng)保持緊密，進(jìn)而防止地下水的滲入。在完成上述施工后要及時(shí)進(jìn)行混凝土回填，塌孔后進(jìn)行擴(kuò)孔清理，擴(kuò)孔至塌孔前標(biāo)高，采用C15混凝土回填至孔頂，待強(qiáng)度達(dá)75%后重新按照設(shè)計(jì)樁徑進(jìn)行鉆孔，在塌孔土層形成混凝土護(hù)壁。

3.2 增加護(hù)壁泥漿濃度處理措施

增加護(hù)壁泥漿濃度法也是旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層防塌的重要措施之一[2]。具體而言，泥漿護(hù)壁法是通過利用泥漿與地下水之間的壓力差對水壓力形成有效地控制，進(jìn)而保證孔壁的穩(wěn)定性，可見泥漿的比重是該項(xiàng)措施的關(guān)鍵所在，在實(shí)際施工中主要發(fā)揮保持這種壓力的重要作用。

值得注意的是，在實(shí)際施工過程中，如果泥漿的比重較小，泥漿護(hù)壁很容易失去作用，泥漿是由水、塑性指數(shù)Ip≥17的優(yōu)質(zhì)黏土和添加劑配置而成的，最終泥漿的比重要達(dá)到1.15才能滿足施工要求。由于本工程地質(zhì)的特殊性，所以這種防塌措施無法有效解決本工程中部分樁塌孔問題。

3.3 注入水泥漿處理措施

以本工程C3、C5、C6施工區(qū)域?yàn)槔?，針對旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層塌孔問題，可通過注入水泥漿措施來解決塌孔問題，水泥漿的注入既可以有效堵塞孔裂隙，又可以固結(jié)土體，有效防止旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層塌孔問題，實(shí)現(xiàn)地基承載力的提高[3]。

3.3.1 注入水泥漿處理措施的施工原理

注漿法是利用氣壓或者液壓原理，借助壓力將水泥漿按照一定比例注入土體中，再通過注漿點(diǎn)噴射后使得土體密實(shí)，最終形成不小于10cm厚的混凝土護(hù)壁，待強(qiáng)度達(dá)75%后重新按照設(shè)計(jì)樁徑進(jìn)行鉆孔。

這種處理措施的優(yōu)勢在于施工成本較低，不僅具有強(qiáng)大的防水性能，而且還可以有效提升土體的穩(wěn)定性。根據(jù)現(xiàn)場勘察報(bào)告與施工的實(shí)際情況，現(xiàn)場施工采用強(qiáng)度等級為C15的商品混凝土。

3.3.2 注入水泥漿處理措施孔位布置

根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際地質(zhì)情況，注入水泥漿孔位應(yīng)該布置在莊邊的50cm～60cm處，利用等邊三角法來確定3個(gè)點(diǎn)位作為注漿孔，具體如圖1所示。注漿施工采用地質(zhì)鉆機(jī)，在施工中需要注意的是注漿孔的深度必須要大于碎石層最低端20cm左右，才能更好地完成防塌施工處理。

圖1 注漿法孔位布置圖

3.3.3 注入水泥漿處理措施施工流程及方法

注入水泥漿處理措施施工流程為：確定注漿孔位位置→機(jī)械就位→調(diào)平、垂直校準(zhǔn)→成孔→下注漿管→按照施工要求確定水泥漿強(qiáng)度等級→注漿→注漿結(jié)束→鉆機(jī)移位→封孔。

實(shí)際注漿施工中注漿可以按照1m～2m為區(qū)間進(jìn)行分段，注漿采用分段式注漿方法，在完全前段的灌注后方可進(jìn)行下一段的灌注，以此類推直至灌注至孔頂。如果施工中對于水泥漿沒有明確規(guī)定，水泥漿的制備則必須遵循先稀后濃的原則，本工程中明確地提出了要采用C15素混凝土[4]。

在施工中，為了防止水泥漿的擴(kuò)散浪費(fèi)，有效控制成本，提升施工效率，可以采用間歇式注漿施工，即待先注入水泥漿達(dá)到初凝后子再進(jìn)行注漿，根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行多次循環(huán)注漿，直到達(dá)到最終的施工要求。在全部完成注漿施工后要及時(shí)將鉆機(jī)移位，并且做好封孔施工[5]。

4 各防塌處理措施優(yōu)劣勢分析

4.1 鋼護(hù)筒護(hù)壁處理措施優(yōu)劣勢分析

由于本工程中地質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊性，所以大部分區(qū)域中采用鋼護(hù)筒護(hù)壁處理措施來應(yīng)對塌孔問題。鋼護(hù)筒護(hù)壁處理措施的主要優(yōu)勢表現(xiàn)為：相對于其他處理措施而言，其在安全性方面更加可靠，在經(jīng)濟(jì)方面可控制，而且有利于施工工期的控制，并且還可以完美解決碎石層塌孔問題。

然而，雖然這種處理措施效果較好，但是也存在一定的劣勢，主要表現(xiàn)為鋼護(hù)筒的定位較難，且對于操作技術(shù)要求較高，同時(shí)由于鋼護(hù)筒的用量較大，所以相對于其他處理措施而言施工成本較高。

4.2 增加護(hù)壁泥漿濃度處理措施優(yōu)劣勢分析

受本工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況與施工要求限制，增加護(hù)壁泥漿濃度處理措施并沒有應(yīng)用到本工程防塌處理中。該種處理措施的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：施工成本較低、施工操作簡單便捷、實(shí)際施工中只需按照比例添加油脂黏土或者添加劑便可以解決部分塌孔問題；而該處理措施的劣勢主要表現(xiàn)為：由于泥漿比重較大，很容易導(dǎo)致泥漿泵產(chǎn)生堵塞，這會增加混凝土置換產(chǎn)生困難，不僅會對施工工期造成影響，而且還會影響成樁質(zhì)量。

4.3 注漿處理措施優(yōu)劣勢分析

通過注漿處理措施在本工程防塌處理中的應(yīng)用，可以明顯地發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)處理技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為可以有效提升土體的穩(wěn)定性與承載能力；但是也存在較大的劣勢，主要表現(xiàn)為：工序相對其他處理措施較為復(fù)雜，且需要動用專業(yè)機(jī)械進(jìn)行施工，同時(shí)在注漿過程中施工方法使用不當(dāng)還容易造成資源的浪費(fèi)。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例對旋挖鉆孔灌注樁穿越碎石層防塌處理措施進(jìn)行了詳細(xì)的探討，并通過實(shí)際工程應(yīng)用效果對優(yōu)劣勢進(jìn)行了分析，總結(jié)出了無論任何處理措施具有利弊，這就需要工程施工技術(shù)人員結(jié)合工程實(shí)際情況，合理選擇有效地處理措施，進(jìn)而更好地解決塌孔問題，為施工工期、施工質(zhì)量等提供重要的基礎(chǔ)支持。