潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工技術

董新和

1 工程概況

1)太原興華街陽光第五街區工程項目位于興華街北側，干渠西側，以興華北街干渠橋為界線分南北兩個區段，分別由A，B，C，D座及2層商鋪組成。該工程項目總建筑面積:32000.00 m2，框架剪力墻結構，地下1層，地上18層。

平面位置圖見圖1。

圖1 陽光第五街區項目平面位置圖

2)本工程位于太原市興華北街西干渠橋兩側地段，兩側均分布一條未覆蓋的污水渠和未覆蓋的干渠，地貌單元屬汾河東岸Ⅰ級階地。天然地基為不均勻地基，建筑場地類別Ⅲ類。場地地下水位孔隙潛水，地下水位較高，地基土質液化程度較大，液化土層主要為②-1層粉土、②-2層粉細砂土、③-2層粉土，其液化折減系數見表1。

表1 土層液化折減系數

2 方案的確定

由于本工程地基土質液化程度較大，針對該工程地質特征，經多方案論證與比較，最終采用潛水鉆孔后壓漿灌注樁設計方案。設計工程樁及試樁直徑700 mm，有效樁長32.00 m，樁距2 m～2.4 m，沿剪力墻布置。工程樁、試樁主筋:12Φ12(6Φ12)，螺旋箍筋:φ8@100(200，300)，混凝土C30;錨樁樁徑及有效樁長同工程樁，主筋12Φ25，螺旋箍筋 φ8@100(200，300)，混凝土C40，鋼筋混凝土保護層50 mm。單樁承載力特征值:5×103kN。

3 潛水鉆孔后壓漿灌注樁施工工藝及流程

3.1 潛水鉆孔及后壓漿施工工藝

潛水鉆孔及后壓漿灌注樁是利用潛水電鉆機構設備在泥漿中旋轉削土，同時用高壓清水由鉆頭底端射出，使切碎的土粒與水混合形成泥漿，通過反循環方式用泥漿泵將泥漿排出。如此連續鉆進直至達到設計要求的深度，放置鋼筋籠，澆筑混凝土成樁，最后壓漿。其工法特點是:設備定型，體積小，重量輕，移動靈活，可鉆深孔，成孔精度及效率高，成樁質量好，施工速度快，施工振動小，環境噪聲非常低，操作簡便，勞動強度低。其適用范圍是地下水位高，地基土質液化程度高的粉質粘土、砂土、粉土等。

3.2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工流程

圖2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工流程圖

4 潛水鉆孔及后壓漿施工技術要點

4.1 鉆孔

1)鉆孔前應埋設鋼板護筒，用以固定樁位，以防孔口坍塌。護筒與孔壁間的縫隙用粘土填實，以防漏水，護筒內徑應比鉆頭直徑大200 mm，埋入深度1.5 m，上口高出地面400 mm，以確保孔內泥漿面高出地下水位線1 m以上。

2)在鉆孔時采用注入清水，就地選土造漿護壁。排渣時，泥漿密度控制在1.1 t/m3～1.2 t/m3，注意造漿用泥土宜選擇塑性指數Ip≥17的粘土調制，質量指標18 s～22 s，含砂率4%～8%，膠體率不小于90%。施工過程中注意定時測定泥漿密度、粘度、含砂率、膠體率等物理指標。

3)將電鉆調入護筒內，關好鉆架底層鐵門，啟用砂漿泵，使電鉆空轉，待泥漿輸入鉆孔后開始鉆進。鉆進中應根據鉆速進尺情況及時放送電纜線及進漿膠管，并保證電纜、膠管和鉆桿同步進行。鉆進速度依據土質情況、孔徑、孔深和供水、供漿量確定，淤泥質土一般控制在1 m/min，較硬土層中以鉆機無跳動，電機不超載為宜。

4)啟動、下鉆及鉆進時，專人收放電纜和進漿膠管，鉆進時電流應控制在規定范圍內，并設有過載保護裝置，保證其鉆進中遇阻力過大時自動切斷電源。

5)鉆孔達設計深度后立即清孔，采用循環換漿法，即讓鉆頭繼續在原位旋轉，繼續注水，使泥漿密度控制在1.1 t/m3左右，如土質較差時用泥漿循環換漿，泥漿密度控制在1.15 t/m3～1.25 t/m3，清孔過程中及時補給足夠泥漿，并保持漿面穩定。

4.2 鋼筋籠制作與放置

1)鋼筋籠主要由主筋、螺旋箍筋、加強箍筋組成。注漿管固定在鋼筋籠外側。

2)鋼筋籠主筋沿箍筋均勻分布，沿鋼筋籠長度方向每隔2 m設一道Φ16加勁箍筋，并與主筋焊接。鋼筋籠一般分段制作，接頭采用焊接，并遵守GB 50204混凝土結構施工與驗收規范。距鋼筋籠兩端1 m以內箍筋與主筋應焊接，加勁箍筋設在主筋外側。

用統計學軟件(SPSS21.0版本)分析數據,t檢驗計量資料,表示為±s,X2檢驗計數資料,表示為%,若P<0.05,則有統計學意義。

3)下鋼筋籠時，合理確定鋼筋籠吊筋數量，使用鉆機上附設吊裝設備，起吊對準孔位，豎直緩慢地放入孔內，下到設計標高，并將其固定。

4.3 澆筑水下混凝土

1)材料的選用:工程樁混凝土設計強度等級C30，試樁混凝土設計強度等級C40。水泥采用32.5級普通硅酸鹽水泥(鋁酸三鈣含量不大于5%)，粗骨料碎石粒徑不大于50 mm，細骨料采用中粗砂，混凝土坍落度控制在4 cm～8 cm;

2)樁體混凝土澆筑之前，必須檢查孔底沉渣，其允許厚度應不大于100 mm;

3)水下混凝土澆筑之前先安置好導管;

4)樁體混凝土應分層連續澆筑，每層控制在1.5 m以內，不得留設施工縫，灌注時必須控制混凝土的充盈系數，通常應大于1.2;

5)在樁體混凝土澆筑過程中，定時測定混凝土的坍落度，按規范要求留置混凝土同養與標養試塊。

4.4 后壓漿(樁底與樁側注漿)

依據該工程特點，為確保本工程樁基工程質量，本工程樁、試樁及錨樁設計均采用樁底及樁側壓力灌漿工藝。

1)灌注樁后壓漿的施工，應合理選擇注漿齡期(一般7 d，且應保證灌注樁混凝土強度等級達到C20以上方可注漿)，水泥漿液的水灰比(通常0.45～0.6)，注漿壓力(1 MPa～6 MPa)，注漿量及注漿持續時間。

2)樁底壓力灌漿設計采用開放式灌漿工藝即膠囊式灌漿工藝，其注漿量、注漿壓力及注漿結束控制時間制標準為:a.注漿量控制:樁底注漿量達到1800 kg水泥時，可以不考慮壓力高低，即停止注漿;b.壓力控制:樁底注漿壓力不超過4 MPa，達到以上壓力而注漿量達不到設計要求，穩壓靜止10 min后，采用間斷注漿仍注不進去時，可以停止注漿。

3)樁側壓力灌漿結束控制標準:a.注漿量控制:樁底向上12 m，24 m分別各設置一道注漿閥，每道注漿量不少于500 kg;b.壓力控制:注漿壓力控制在1.5 MPa。

5 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工質量控制與檢測

5.1 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工質量控制

表2 樁頂標高、樁徑、垂直度、樁位偏差控制表

表3 鋼筋籠質量偏差控制表

表4 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁混凝土質量控制表

1)樁頂標高、樁徑、垂直度、樁位偏差控制見表2。

2)鋼筋籠質量偏差控制標準見表3。

3)潛水鉆孔及后壓漿灌注樁混凝土質量控制見表4。

4)每澆筑混凝土50 m3必須留置一組試塊，小于50 m3的樁應每根樁留置一組試塊。

5)在后壓漿灌注樁施工完成后，施工人員應及時準確如實地整理好注漿壓力和注漿量原始記錄資料。

6)冬期施工按相應規范執行。

5.2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁檢測

1)樁的靜載試驗數量不少于總樁數的1%，且不少于3根，本工程實際靜載試驗4根，A，B，C，D座各1根;

2)本工程所有工程樁應隨機抽取30%做低應變動測，以測定樁身完整性，該工程設計A，B，C，D座總計236根，鉆孔灌注樁計抽取71根，其中A，B，C座各18根，D座17根，分別進行低應變動測。

6 結語

本工程樁基實際共使用潛水鉆孔及后壓漿灌注樁240根，總進樁長度7680.00 m，充盈系數為1.24，混凝土總耗用量3663.10 m3，樁身強度等級達到C30設計要求強度等級。通過載荷試驗，本工程單樁承載力特征值達5.50×103kN，滿足設計要求。經低應變動測，其檢測結果表明，本工程樁完整性滿足設計及相應規范要求。

工程實踐證明潛水鉆孔及后壓漿灌注樁是一種科學而又可靠的樁基礎施工方法，該工法非常適合地下水位較高，地基土質液化程度大的地基處理。特別在河道、灘涂等濕地的地基處理時值得應用與推廣。

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