淺議新樁型——成孔壓漿小直徑樁的應用

陳 曦，丁忠鋒，鄭 煒，王 寧

(中國建筑西南勘察設計研究院有限公司，四川成都610081)

鉆孔灌注樁技術最早開始于100多年前的1893年。該工藝由于其機械化程度高、施工簡單、速度快而大量在樁基工程中被采用，尤其在20世紀80年代以后，該工藝經過改進，加入了成樁后注漿技術，使得樁身承載力得到大幅度提高。隨著國家對建筑安全生產的重視，鉆孔灌注樁越來越多成為高層建筑樁基施工首選樁型。普通鉆孔灌注樁樁徑一般在300 mm以上，成樁設備大，需要與其配合的機械多，在機械化程度高的都市高層建筑施工中，其工作效率和安全性均要遠遠高于其他的成樁工藝(如人工挖孔樁)，但在地層情況變化大、地面起伏較大的山區建筑場地，大型的灌注樁成樁設備的應用將受到地形的制約。中國建筑西南勘察設計研究院有限公司聯合中國地質科學院探礦工藝研究所針對山區區縣，擬建場地起伏多變，大型樁基設備無法進場施工的特點，根據現有的樁基施工經驗，借鑒較為成熟的抗浮錨桿成孔工藝，開發出了一種新的樁型——成孔壓漿小直徑樁。通過在成都附近周邊區縣工程中的實踐，總結出該樁型的施工工法以及和普通鉆孔灌注樁相比的優越性。

1 成樁工藝介紹

1.1 樁型簡介

成孔壓漿小直徑樁成樁直徑為250 mm，樁體為直徑φ150 mm的空心鋼管，與20～30 mm豆石通過注漿技術與水泥漿形成膠結體。樁身主要是通過樁體樁側摩阻力與樁端阻力將上部荷載傳遞到地基土中。

1.2 成樁的主要機械及材料

(1)成樁機械:該工藝成樁機械為抗浮錨桿施工中常用的履帶式錨桿鉆機，鉆具采用偏心潛孔錘。普通的抗浮錨桿潛孔錘成孔直徑為150 mm，不能滿足該成樁工藝的需要，中國地質科學院探礦工藝研究所經過對該工藝的研究，研制出滿足該施工工藝的特種潛孔錘鉆具，該鉆具為單偏心潛孔錘，成孔直徑為250 mm(圖1)。

為了防止成孔后孔洞坍塌，鉆進時采用直徑250 mm的地質套管跟管鉆進。

圖1 偏心潛孔錘

(2)壓漿設備:采用SK－30型三缸壓漿機，壓漿機應配置兩個250 L的制漿桶。

(3)樁體材料:樁體采用φ152 mm壁厚5 mm的無縫鋼管(圖2)，為了便于施工中鋼管的吊裝和搬運，每節鋼管長度為2 m，兩端為外絲，接頭直徑為φ159 mm，采用內絲將無縫鋼管連接(圖3)。

圖2 樁體無縫鋼管

無縫鋼管及周圍填充20～30 mm的豆石，然后通過 φ20 mm的高壓壓漿管將水泥漿壓入小直徑樁內，使豆石與無縫鋼管膠結在一起成為樁體。

(4)動力來源:履帶式錨桿鉆機主要是通過空壓機提供動力，空壓機向鉆具輸送高壓空氣，鉆具中的活塞運動，驅動偏心潛孔錘鉆頭不斷旋轉、錘擊土層，使鉆機不斷鉆進。由于成孔直徑較大，對壓縮空氣消耗較大，建議使用風壓在1.3 MPa以上，風量20.0 m3/min的空壓機設備。

圖3 樁體接頭

1.3 主要施工方法及措施

(1)鉆孔位置的測放:該步驟為所有成樁工藝的第一步，與其他成樁工藝相比，成孔壓漿小直徑樁在成孔過程中，由于土渣會被壓縮空氣不斷的吹出已成鉆孔，造成吹出的土渣將臨近鉆孔的點位破壞，在地下水豐富的場地，這一情況尤為嚴重。所以鉆孔的測放一定要做好樁位標識，樁位標識應插入土層，并灑上白灰，其上應用磚塊覆蓋。

(2)成孔作業:該工藝采用履帶式錨桿鉆機進行鉆孔作業。鉆孔時鉆機應保持垂直，其垂直度不應大于1%L，且不大于20 mm。每成一段進尺(約2 m)應上提鉆桿，并用高壓空氣，將孔內土渣、地下水吹出后再進行鉆孔作業，直到鉆至設計孔深，為了防止塌孔，鉆進時應采用全跟管鉆進。

(3)放入無縫鋼管:通過履帶式錨桿鉆機前端的卷揚機，將無縫鋼管吊起放入孔內，無縫鋼管間利用接頭相連。放入無縫鋼管時，應在無縫鋼管內側兩側分別綁扎高壓壓漿管。無縫鋼管中心軸應與孔口中心軸重合，保證注漿后，無縫鋼管有足夠的保護層。

(4)投入豆石:豆石的粒徑選擇尤為重要，粒徑過大可能造成樁體豆石填充不密實，部分樁體無骨料，降低樁體強度;粒徑過小，可能使得水泥漿滲透不均勻，造成部分豆石無法膠結。根據相關工程經驗，豆石應選擇20～30 mm的卵石，投放前應根據鉆孔深度計算理論投放量，如果實際投放量與計算結果相差較大，應立即查找原因。豆石投放應以填滿整個樁體為止，若產生豆石下沉的情況，應多次補充豆石，直至孔口豆石不再下沉。

(5)拔出套管:在填充完豆石后，利用履帶式錨桿鉆機自身的起吊能力，將套管依次拔出，以便重復使用，拔管后，由于套管管壁所占據的空間被釋放，管口豆石可能再次出現下沉情況，此時應繼續填充豆石，保證豆石填充的密實度。

(6)高壓壓漿:壓漿設備為SK－30型3缸壓漿機，水泥應采用大廠42.5R早強型水泥，壓漿時2個制漿桶交替制漿，以保證壓漿的連續性。壓漿分為第一次壓漿和高壓補漿兩個階段，第一次壓漿，壓力應保持在0.2～0.4 MPa，直至孔口返漿為止。壓漿后間隔45 min，應進行高壓補漿作業，高壓補漿應使壓漿機壓力表所示壓力衡定在2～2.5 MPa，漿液無法繼續壓入孔內為止。

(7)養護與檢測:成樁后，為了保證樁身質量，其樁身養護時間應不小于28 d。養護后，應對樁身強度進行檢測，檢測手段主要是采用靜力載荷試驗，檢測比例應不小于樁體數量的3%，且應大于6根。

2 總結

成孔壓漿小直徑樁作為一種新樁型，具有很多突出的優點。

首先，其成孔工藝是對現有的鉆孔灌注樁的一種改進，這使得成孔壓漿小直徑樁同樣具有施工機械化程度高、成樁速度快、安全性高等特點。

其次，成樁設備小型化，使得其在山區場地施工時，當建筑場地起伏較大或場地狹小，其優越性更勝于普通的鉆孔灌注樁設備。

綜合對比成孔壓漿小直徑樁和鉆孔灌注大直徑樁可以發現兩者實際上是優缺點互補的樁型。在類似成都平原這樣的建設場地，地形較為平坦，大型樁基設備可以自由進出的場地，使用鉆孔灌注大直徑樁能以較低的成樁成本來完成施工任務。在類似于甘孜、阿壩這種山區場地，原始地貌起伏較大，地層較為復雜，采用成孔壓漿小直徑樁，可以靈活的安排施工機械，提高工程效率。

成孔壓漿小直徑樁作為一種新樁型、新工藝，也有自身的一些不足，需要進一步完善，例如:潛孔錘未批量生產，存在造價高、經濟性差等缺點。相信在以后的工程實踐中，經過對該樁型施作工法不斷地完善，成孔壓漿小直徑樁的優點將更加明顯。

［1］劉金礪.樁基工程技術［M］.北京:中國建材工業出版社，1996:1－7

［2］西南交通大學巖土所.鉆孔樁壓力灌漿的工藝及機理研究專題報告［R］.成都:西南交通大學，1994

［3］于志強，王旭，傅旭東.壓力灌漿樁的施工工藝［D］.成都:西南交通大學，1994