高含水量超軟土鉆孔灌注樁施工技術

徐化新

(福建省瀧澄建設集團有限公司，福建龍海 363100)

鉆孔灌注樁技術因其可滿足不同設計深度、施工操作方便、樁身承載力高等優點而被大量應用于港口建設、道路、橋梁工程中[1-2]。然而，在沿海地區或其他深厚軟土地區進行鉆孔灌注樁施工時，采用常規鉆孔灌注樁施工方法會出現樁身混凝土離析、縮頸和斷樁的現象，其施工質量很難控制[3-4]。為解決這類施工難題，本文進行了高含水量下深厚軟土鉆孔灌注樁的施工技術研究，為相關工程提供參考。

1 鉆孔灌注樁施工技術應用研究

自20世紀40年代鉆孔灌注樁問世以來，其施工技術也獲得了蓬勃發展。總體來看，鉆孔灌注樁施工過程可分為成孔、清孔和混凝土灌注三個階段。

(1)成孔階段：目前鉆孔灌注樁常用的成孔方法主要有正循環回轉鉆進成孔、反循環回轉鉆進成孔、振動沉管法成孔、沖擊鉆進成孔等方法[5]。每種方法都有其適用的條件，應根據實際情況進行合理選擇。例如，從鉆進效率和對地層適應性上，一般回轉鉆進優于沖擊鉆進，而對于卵礫石、硬巖地層，沖擊鉆進又優于回轉鉆進。

(2)清孔階段：常用的清孔方法有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射法等，近年來出現了采用空壓機送風清孔的新工藝[6]。無論是哪種方式，其目的是清除鉆渣、減少孔底沉渣厚度，為灌注混凝土創造良好條件。

(3)混凝土灌注階段：混凝土的水下灌注是鉆孔灌注樁施工關鍵的環節之一，直接影響著樁基質量的好壞。水下灌注混凝土的性能參數(如凝結時間、塌落度等)應根據不同的施工特點進行調配。混凝土的灌注一般使用下放導管的方式，灌注過程中應注意灌注速度和時間，控制好成樁質量。

影響鉆孔灌注樁成樁質量的因素很多，地質狀況的差異性是其中的一個重要因素，特別是在高含水率量深厚軟土地區，地基承載力低，無法滿足基本施工需求，且采用單一的鉆孔灌注樁施工生產的成樁質量較差。因此要解決這一特殊地質條件下的鉆孔灌注樁施工，則需要結合其它方法進行施工作業。

2 高含水量超軟土鉆孔灌注樁施工關鍵技術研究

2.1 工藝原理

針對高含水量超軟土地質條件，在進行鉆孔灌注樁施工前首先需要對地基進行圍堰處理，降低施工區域水位；之后進行淺層固化處理，提高地基土的承載力；最后進行鉆孔灌注樁的施工(圖1、圖2)。

圖1 施工工藝原理

圖2 施工布置

(1)圍堰降水：通過在施工場地四周設置直徑為800 mm的深層水泥攪拌樁作為止水帷幕，并在場區內采取輕型井點進行降水，為淺層固化提供條件。

(2)淺層固化：在施工區域內采用水泥攪拌樁進行地表淺層固化，提高淺層地基承載力。

(3)鉆孔灌注：打入鋼護筒，并在鋼護筒上部設計帶端板護筒，混凝土澆筑至設計標高后通過護筒溢流孔流入帶端板護筒內，形成樁帽；在外側通過設置鋼筋籠定位架，防止鋼筋籠上浮。

2.2 工藝流程

本工藝的施工流程如圖3所示：

圖3 施工工藝流程

2.3 操作要點

2.3.1 施工準備

施工前應熟悉設計圖紙，各施工機械以及材料準備就緒。

2.3.2 止水帷幕

在施工區域周邊設置止水帷幕，止水帷幕通過直徑800 mm的水泥攪拌樁相互咬合攪拌而成，其攪拌深度略大于鉆孔灌注樁設計深度。

2.3.3 輕型井點降水

由于地下水位過高，在進行淺層固化前需降低場地內水位。首先在施工區域內間隔布置井點管，井點管的打設深度為3 m，井點管上部通過集水總管連接，然后打開真空吸水泵進行降水。

2.3.4 淺層固化

采用水泥攪拌樁進行淺層土質固化時，僅需加固地表以下3～5 m范圍內的土層即可，攪拌樁以正方形形式分布。

2.3.5 平整場地

在水泥攪拌樁固化后，對施工場地進行壓實整平，然后按設計圖紙在施工區域內進行放樣，確定每個樁位的位置，并在樁位中心插打定位樁。

2.3.6 埋設護筒

為了保證灌注樁樁位孔口不致坍方，以及便于樁的定位、保持孔內泥漿液面適當高程，施工中在樁位處需埋設護筒。在本施工工藝中護筒的埋設分為兩部分，一是護壁采用的鋼護筒，二是頂部帶端板的護筒，其作用是當混凝土澆筑至設置標高后通過護筒溢流孔流入帶端板護筒內，直接形成樁帽，省去了后期截樁工序。

2.3.7 鉆孔

鉆機就位時，鉆機鉆頭垂直擺放，保證鉆機鉆頭中心點與樁中心在同一定位點上。在高含水軟土土層鉆進時，宜采取低檔慢速鉆進，以防止縮孔現象發生。鉆孔達設計深度后，且成孔質量符合設計要求后，即采用循環換漿法清孔。

2.3.8 吊放鋼筋籠

鋼筋籠加工在鋼筋加工車間進行，采用分段同槽加工制作。當鉆孔符合驗收要求后，通過吊車下放鋼筋籠。本工藝中為了防止鋼筋籠因浮力過大而上浮的現象，在鋼筋籠上端設置了鋼筋籠定位架，以此來實現鋼筋籠的固定。

2.3.9 灌注混凝土

在進行混凝土灌注前，應先檢測孔底泥漿沉淀厚度，滿足設計要求后方可進行作業。采用下放導管的方式澆筑混凝土，在這個過程中，注意控制澆筑速度。

2.3.10 拔出護筒

混凝土灌注完成并達到初凝時間后，一次拆除鋼筋籠定位架、帶端板護筒和鋼護筒。

2.3.11 成樁檢測

施工完成后，根據相關設計要求和施工規范對樁基承載力以及成樁質量進行檢測。

3 結束語

在高含水量超軟土地質條件下，采用本工藝進行鉆孔灌注樁的施工，可能獲得以下效果：

(1)可解決地下含水量過高產生的灌注樁樁身空洞、縮頸以及斷樁的危害，成樁質量更易于控制；

(2)在鉆孔灌注樁頂部設置擴大樁頭，將設計標高以上澆筑混凝土通過溢流孔擠壓到擴大樁頭中，省去了后續施工截樁施工；

(3)采用鋼筋籠限位架，有效防止了混凝土澆筑過程鋼筋籠上浮現象，有效提高了鉆孔灌注樁的施工質量。