李 峰

(北京建工四建工程建設(shè)有限公司，北京 100075)

0 前 言

隨著技術(shù)進(jìn)步，在建筑領(lǐng)域旋挖成孔灌注樁工藝逐步取代安全隱患大、施工進(jìn)度緩慢的人工挖孔樁工藝，大大節(jié)省了勞動(dòng)力，有利于現(xiàn)場(chǎng)施工的安全控制。在旋挖成孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中也遇到了一些新的難題，需要通過技術(shù)手段逐一解決。旋挖成孔灌注樁適用于高回填且地質(zhì)條件復(fù)雜的工程，建設(shè)單位前期委托勘察單位對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行勘察，但只是初探，目的只為設(shè)計(jì)提供依據(jù)，勘探不夠全面不能完全反映場(chǎng)內(nèi)復(fù)雜地質(zhì)情況，旋挖樁成孔施工需要成孔位置詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)，如此才能保證快速成孔，所以前期勘察資料不滿足旋挖成孔需要；旋挖成孔過程中因地質(zhì)條件問題會(huì)導(dǎo)致孔壁坍塌，會(huì)遇到淤泥層或流沙層；清孔不徹底，樁底出現(xiàn)軟弱夾層，樁成型后會(huì)有沉降；混凝土澆筑過程中因地質(zhì)空洞縫隙會(huì)出現(xiàn)混凝土串孔。本文通過超前鉆、回灌成孔、全鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔、灌注導(dǎo)管水沖清孔、灌注導(dǎo)管水下澆筑混凝土措施解決上述問題，希望對(duì)建筑行業(yè)類似工程施工有所借鑒意義。

1 工程概況

某工程原始地形為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，場(chǎng)地內(nèi)有兩條溪溝，經(jīng)二次改造上游來水由暗埋箱涵有組織引流改道，場(chǎng)內(nèi)舊河道回填處理，底部淤泥采用拋石擠淤工藝回填，大規(guī)模開挖回填，面層強(qiáng)夯平整形成最終的施工場(chǎng)地。本工程地勘勘察點(diǎn)位20 m×20 m方格網(wǎng)式，旋挖成孔灌注樁樁間距遠(yuǎn)小于勘察點(diǎn)間距，地勘資料不能夠滿足旋挖成孔灌注樁施工的需要，施工前需要對(duì)場(chǎng)內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)情況和高回填區(qū)域樁基持力層基巖巖面高程、巖性、回填土密實(shí)度、石塊含量、有無孤石、有無孔洞、淤泥層厚度、流沙層厚度、樁長(zhǎng)、樁底3 d(且不小于5 m)范圍內(nèi)破碎帶軟弱夾層等情況進(jìn)行探查明確，掌握旋挖成孔灌注樁樁身位置具體的地質(zhì)情況后選擇合適的成孔方式。

2 超前鉆施工

為探明旋挖成孔灌注樁施工范圍具體地質(zhì)情況選用超前鉆，旋挖成孔前完成超前鉆施工，并整理好超前鉆數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)旋挖成孔灌注樁施工。

2.1 超前鉆工藝

采用的超前鉆工藝進(jìn)行提前探底，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的進(jìn)度和質(zhì)量控制提供較詳盡的資料，有利于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)控，縮短了施工間歇，節(jié)約了成本。為現(xiàn)場(chǎng)旋挖樁施工進(jìn)度、質(zhì)量控制提供了保障。

超前鉆鉆探點(diǎn)使用全站儀進(jìn)行放孔，超前鉆施工數(shù)量沒有規(guī)范要求，為滿足施工需要可根據(jù)地勘報(bào)告結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行確定，建議超前鉆分批施工，第一批超前鉆施工數(shù)量取第一批旋挖成孔灌注樁數(shù)量的10%，如能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要，后續(xù)超前鉆分批施工時(shí)可按分批旋挖成孔灌注樁施工數(shù)量的10%進(jìn)行勘探，如不能滿足施工則加大超前鉆施工數(shù)量，直到滿足施工需要為止。

2.2 超前鉆施工

超前鉆施工工藝流程：平整場(chǎng)地→樁位放樣→鉆機(jī)就位→孔鉆鉆進(jìn)→起鉆、取芯→(下一循環(huán))→鉆至設(shè)計(jì)高程→終孔。

施工平臺(tái)的平面尺寸應(yīng)按樁基設(shè)計(jì)平面尺寸、鉆機(jī)數(shù)量和鉆機(jī)底座平面尺寸、鉆機(jī)就位要求、施工方法以及其他配合施工機(jī)具設(shè)施布置情況而定。根據(jù)設(shè)計(jì)藍(lán)圖和總控制點(diǎn)布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)，依據(jù)測(cè)量控制網(wǎng)進(jìn)行施工放樣，放樣結(jié)果及時(shí)上報(bào)監(jiān)理單位核查，核查合格后方可進(jìn)行下步工序施工。

取芯長(zhǎng)度根據(jù)機(jī)械參數(shù)及巖性可做調(diào)整，所有芯樣應(yīng)排放整齊、編號(hào)齊全，裝入芯箱，統(tǒng)一存放。根據(jù)鉆孔及取芯情況繪制鉆孔柱狀圖見圖1，注明鉆孔編號(hào)。孔口坐標(biāo)及高程、巖層層面高程、樁底3 d(且不小于5 m)范圍地質(zhì)情況。

圖1 超前鉆鉆探示意

2.3 超前鉆成果分析

該次超前鉆勘察共計(jì)鉆孔119個(gè)，總進(jìn)尺2 706.98 m，其中重型觸探實(shí)驗(yàn)孔16個(gè)。室內(nèi)資料的整理、檢查、分析與相關(guān)外業(yè)工作交叉同時(shí)進(jìn)行，并及時(shí)編制了巖土工程勘察報(bào)告?？辈斐晒@示場(chǎng)內(nèi)出露的地層由上而下依次為第四系全新統(tǒng)填土層(Q4ml)、殘坡積層(Q4el+dl)、沖洪積層(Q4al+pl)、侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2xs)沉積巖層。填土層回填時(shí)間約1年，主要成分為黏性土夾泥巖碎塊石。填土中塊石含量30%～60%，局部塊石含量高達(dá)85%，其中36個(gè)樁位探明含直徑1 m以上孤石，最大塊徑1.5 m，主要分布于雜填區(qū)域。31個(gè)樁位探明有1.5～7.85 m厚流沙淤泥層，回填層厚度0.6～24.8 m。重型觸探試驗(yàn)結(jié)果顯示回填區(qū)密實(shí)度隨著深度的變化差異較大，回填區(qū)表層2 m范圍內(nèi)其密實(shí)度均為中密、稍密，中層及底層密實(shí)度較差，局部松散。地質(zhì)條件十分復(fù)雜，旋挖樁施工塌孔風(fēng)險(xiǎn)較大。

超前鉆施工完成后，根據(jù)對(duì)其勘探成果分析，項(xiàng)目部制定了詳盡的應(yīng)對(duì)方案。鑒于本工程回填區(qū)域地質(zhì)條件極其復(fù)雜，最終確定根據(jù)不同地質(zhì)條件的施工區(qū)域采用重慶地區(qū)慣用的低強(qiáng)度混凝土回灌護(hù)壁成孔方案和全鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔方案，兩種方案結(jié)合使用。在開挖前根據(jù)不同樁位地質(zhì)情況特點(diǎn)選用以上不同的成孔方案，有效減少塌孔幾率和減少材料浪費(fèi)。

2.4 超前鉆工藝在樁基施工中的作用

1)基巖樣本試壓工作是旋挖樁施工過程中必不可少的一環(huán)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，砂巖設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為飽和單軸抗壓強(qiáng)度，巖體樣本取樣后到檢測(cè)中心先制備成標(biāo)準(zhǔn)圓柱體樣板，在水中吸水飽和(24 h以上)，才可進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，抗壓強(qiáng)度檢測(cè)合格后方可進(jìn)行樁基混凝土澆筑。由于樣品制備和檢測(cè)中心工作安排會(huì)耗費(fèi)大量時(shí)間，造成樁基成孔后長(zhǎng)時(shí)間不能澆筑混凝土封閉，極易造成塌孔。提前取出基巖樣本并進(jìn)行試壓能避免基巖檢測(cè)期間施工間歇。

2)根據(jù)鉆探結(jié)果提前制作鋼筋籠。根據(jù)勘察結(jié)果，提前計(jì)算樁底標(biāo)高、確定樁身主筋長(zhǎng)度，提前綁扎并進(jìn)行連接，減少在成孔后制作鋼筋籠的時(shí)間，減小施工間歇，減少窩工。

3)旋挖成孔灌注樁要求對(duì)于樁基礎(chǔ)需檢測(cè)樁底3d(且不小于5 m)范圍內(nèi)是否存有軟弱帶、夾層、破碎帶等。超前鉆施工時(shí)同時(shí)加深至預(yù)計(jì)樁底3d(且不小于5 m)，避免樁開挖成孔后等待鉆探時(shí)間。

4)根據(jù)鉆探結(jié)果提前確定樁長(zhǎng)，提前進(jìn)行剛性角推算，施工過程中嚴(yán)格控制旋挖機(jī)下鉆深度，保證嵌巖深度、滿足剛性角、不超挖，避免剛性角不滿足要求造成施工質(zhì)量事故或因超挖造成周邊樁剛性角受到影響，有效保證成樁質(zhì)量。

5)超前鉆成果柱狀圖能直觀反映樁孔范圍內(nèi)較大孤石位置，探明樁底3d(且不小于5 m)范圍內(nèi)軟弱帶、夾層、破碎帶等，避免了成樁過程中將大型孤石誤認(rèn)為已經(jīng)入巖，成樁后因承載力不足造成質(zhì)量事故。

6)成孔過程中，因施工間歇最大限度的縮短，施工過程中盡可能減小孔內(nèi)沉渣厚度，保證樁底沉渣厚度滿足規(guī)范要求。

7)在含水率較高的黏性土地質(zhì)，能提前確定黏土層厚度，提前選擇成樁工藝，可避免因含水率過高的黏性土縮徑造成樁身直徑不能滿足設(shè)計(jì)要求。

8)通過重型觸探試驗(yàn)，明確樁孔位置回填土密實(shí)程度，分析塌孔可能性，選取合理成孔方案，減少塌孔風(fēng)險(xiǎn)。

3 旋挖成孔灌注樁施工

3.1 回灌護(hù)壁成孔

低強(qiáng)度混凝土回灌護(hù)壁成孔：適用于填土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、軟質(zhì)巖等巖土層。開挖直徑可按設(shè)計(jì)樁身直徑，回灌成本低，施工方便。適用于塌孔幾率較小的簡(jiǎn)單地質(zhì)情況，在局部塌孔時(shí)采用低強(qiáng)度等級(jí)混凝土進(jìn)行回灌，回灌高度高于開挖過程中塌孔位置的頂標(biāo)高300～500 mm，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后二次開孔，在塌孔段形成低強(qiáng)度混凝土護(hù)壁，再繼續(xù)下挖成孔。

采用低強(qiáng)度混凝土回灌護(hù)壁成孔(見圖2)注意回灌混凝土坍落度不要太大，回灌過程中注意混凝土面高程變化，隨著混凝土的回灌，混凝土表面表面高程變化不大，此時(shí)應(yīng)該是遇到較大孔洞或有串孔現(xiàn)象，這時(shí)將混凝土坍落度調(diào)小，減少回灌混凝土用量。

圖2 低強(qiáng)度混凝土回灌護(hù)壁示意

3.2 全鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔

全鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔：適用于松填土地質(zhì)、砂卵石地質(zhì)、厚度較大淤泥(質(zhì))地質(zhì)等軟弱地質(zhì)、喀斯特巖溶地質(zhì)、地下水位較高、有承壓水的砂層等巖土層。護(hù)筒內(nèi)徑宜比樁徑大150～200 mm，護(hù)筒采用Q235/Q345低合金熱軋鋼板材料制成，壁厚不小于10 mm。施工成本較高，成樁混凝土量較回灌成孔工藝大。優(yōu)點(diǎn)是成孔質(zhì)量好，適用于塌孔幾率較高的復(fù)雜地質(zhì)情況，采用全護(hù)筒隨開挖進(jìn)行全鋼護(hù)壁，能有效減少塌孔。樁孔全部驗(yàn)收完成后隨樁身混凝土澆筑同時(shí)上提，護(hù)筒底低于混凝土澆筑面一定高度，最終護(hù)筒全部取出。

3.3 清孔、混凝土澆筑

鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔深后，將鉆斗留在原處機(jī)械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對(duì)孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處理鉆斗(帶擋板的鉆斗)來排出沉渣?？椎浊謇砭o接終孔檢查后進(jìn)行。鉆到預(yù)定孔深后，必須在原深處進(jìn)行空轉(zhuǎn)清土(10轉(zhuǎn)/min)，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)，提起鉆桿。注意在空轉(zhuǎn)清土?xí)r不得加深鉆進(jìn),提鉆時(shí)不得回轉(zhuǎn)鉆桿。清孔后，測(cè)孔深。

《旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程》(DB J50-156—2012)中規(guī)定端承樁沉渣厚度≤50 mm，鋼筋籠吊裝時(shí)與樁孔壁還會(huì)有摩擦，掉落的渣土?xí)黾映猎穸?，鋼筋籠吊裝完成后清孔十分困難，使用沉渣處理鉆斗容易損壞已吊裝完成的鋼筋籠，澆筑水下混凝土需要使用灌注導(dǎo)管，項(xiàng)目經(jīng)過試驗(yàn)后采用灌注導(dǎo)管水沖方式將沉渣沖起，使沉渣與水混合，水沖沉渣后立即使用灌注導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土澆筑，利用混凝土將泥水?dāng)D壓排除樁孔。

水下混凝土澆筑時(shí)注意導(dǎo)管下口至孔底的距離宜為300 mm左右，保證足夠的混凝土初灌量，確保導(dǎo)管下口一次埋入混凝土灌注面以下，埋入深度不少于800 mm，導(dǎo)管埋深一般控制在4～6 m，不得將導(dǎo)管提出混凝土灌注面，灌注開始后，應(yīng)連續(xù)地進(jìn)行，準(zhǔn)備好導(dǎo)管拆卸機(jī)具，縮短拆除導(dǎo)管的時(shí)間間隔，控制最后一次混凝土灌注量，在泥漿全部排除后超灌混凝土高度宜為0.8～1.0 m，保證鑿除浮漿后暴露的樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié) 論

綜上所述，旋挖樁施工過程中除了關(guān)注施工進(jìn)度以外，還應(yīng)考慮到施工工作需要完成的任務(wù)較多，施工步驟比較繁瑣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都會(huì)影響施工質(zhì)量。因此，在旋挖機(jī)械成孔灌注樁施工的過程中，需要對(duì)鉆孔施工的過程和鉆機(jī)的位置、使用頻率、護(hù)筒埋置深度等做好把控，減少施工過程中鉆孔塌陷等質(zhì)量病害的出現(xiàn)，同時(shí)需對(duì)成樁位置復(fù)核、鋼筋籠安裝檢查、沉渣厚度檢查等符合要求后方可進(jìn)入下一工序，提高施工質(zhì)量，方能到達(dá)促進(jìn)工期、降低費(fèi)用的效果。

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