砂性土地區長螺旋鉆孔灌注樁成樁技術

□文/宗緒堂 胡 航

砂性土地區長螺旋鉆孔灌注樁成樁技術

□文/宗緒堂 胡 航

剛果（布）布拉柴維爾體育中心項目基礎施工過程中，在砂性土成孔難度大、樁底沉渣現象嚴重、孔內失水速率過快的情況下，通過對施工工藝進行一系列的改進，對在砂性土層中鉆孔灌注樁的施工工藝進行選擇和確定。

強夯地基；砂性土質；長螺旋灌注樁

在剛果（布）地區施工長螺旋鉆孔灌注樁因本地區無法查到該地區相關的砂性土地質資料，也沒有在該地區相關的施工經驗，需要不斷進行勘察和地質綜合分析，總結經驗。強夯地基在剛果（布）國家為首次應用，強夯后的地基對樁基施工的影響存在較多不確定性，能否正常成孔和是否會產生其他缺陷需要通過試驗驗證。通過在現場的試驗性試樁及工藝調整，對在砂性土質中長螺旋灌注樁的施工工藝進行選擇和最終決定。

1 工程概況

剛果（布）布拉柴維爾綜合體育中心工程位于剛果共和國的首都布拉柴維爾市北郊，為EPC即設計—采購—施工工程。項目占地總面積90.38萬m2，建筑總面積為13.4萬m2，其中包含一座6萬人主體育場，一座水上運動中心和一座綜合體育館，能滿足承辦大型體育盛會的要求。

2 現狀調查

2.1 地質勘探調查

場地范圍內的巖土體分為4大層，自上而下各層工程地質特征，見表1。

表1 場地地基土體強度與變形指標

①中砂：灰褐-棕黃色，松散狀，干燥～稍濕，頂部（0～2.1 m）分布于場區表層。

②中砂：棕黃色，稍密狀，稍濕～濕，厚度4.90～7.70 m，標貫試驗錘擊數平均值12.7。

③中砂：棕黃色，中密狀，稍濕～濕，厚度16.0～18.0 m，標貫試驗錘擊數平均值21.9。

④中砂：棕黃色，密實狀，濕～飽和。該層未揭穿，鉆孔最大揭露厚度為37 m。

2.2 氣候對地基的影響調查

項目所在區域降雨豐富，地表水系較發育。場區前沿約2 km處為開闊地，區域內最低侵蝕基準，水位隨降雨量變化較明顯。

場區地層為松散～密實狀中砂，透水性強，其含水量與降雨密切相關。地下水主要為松散層孔隙水，旱季水位在40 m以下，雨季最高水位35 m。對樁基基礎無影響。

2.3 樁基選型

主體育場基礎形式為樁承臺基礎+獨立基礎形式，共計987根工程樁，樁長22 m，樁徑600 mm，后插鋼筋籠長螺旋灌注樁,配筋長度15.7 m。

2.4 強夯后的地基對樁基影響調查

主體育場地基設計方案為去除1～2 m厚表面種植土，采用現場黃沙換填，采用600 t·m強夯夯擊后，進行樁基施工。

通過強夯后靜力觸探試驗，強夯后的地基承載力達到300 kPa，黃砂在很短時間內固結排水完畢，基本能滿足樁基正常成孔要求。

3 現場實施

3.1 原工藝流程、試樁及原因分析

原樁基施工工藝是后插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見圖1。

圖1 原樁基施工工藝流程

現場在主體育場外進行了3根成樁試驗（非工程樁，以塔吊樁作為試驗樁），設計鋼筋籠長度為15.7 m，后插鋼筋籠在插入7～8 m時無法再插入。分析其主要原因為砂性土含水率低，吸水過快導致澆筑的混凝土在短時間內失去水分。在經過現場滲水試驗后確定，雖然強夯后砂性土吸水速度比原狀土慢很多，但是足以導致澆筑的混凝土在短時間內失去水分，失去可塑性。后插鋼筋籠方法難以施工。

經過分析研究，認為后插鋼筋籠不適合本工程砂性土質，決定改變施工工藝，采用成孔后先插鋼筋籠，后澆筑混凝土的成樁工藝。經過充分準備后先進行工程樁試驗性成樁。

在新工藝試樁過程中發現，旋挖至設計標高提鉆后，測量成孔深度為19 m左右（設計樁長為22 m），孔底沉渣現象嚴重，虛土深度達3 m左右，不能滿足樁長設計要求。在旋挖深度至20 m左右時，孔底出現白色細砂。分析為細砂層固結性能較差，導致孔底出現塌孔現象。在對鉆機提升力進行計算后，決定旋鉆至22.9 m后空轉1～1.5 min，將樁底虛土（沉渣）盡可能排出孔口，同時也可有效的避免在提鉆過程中，鉆桿對孔壁的摩擦導致出現塌孔和二次沉渣。樁底虛土基本清理完畢后，鉆桿停止轉動直接提升，提升過程中保持清理鉆桿，避免負荷過大導致機械損壞。提完鉆桿后，測量虛土深度約為30 cm，可滿足設計要求。

3.2 改進工藝流程及實施情況

經過試樁和改進，施工工藝確定為先插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見圖2。

圖2 先插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.3 新工藝關鍵技術

3.3.1 新工藝實施的關鍵技術

1）旋鉆至設計深度并空鉆1.5 min。

2）鉆桿直提至孔口并隨時清理樁桿土。

3）混凝土導管插入樁孔2/3深度，確?；炷猎跐仓^程中不離析和不碰撞孔壁。

3.3.2 施工過程中采取的措施

1）混凝土邊澆筑邊振搗，確?；炷恋拿軐嵍?。

2）為加快進度實行流水作業，成孔、放鋼筋籠、澆筑混凝土在不同的樁位上同時進行。

3）為防止塌孔，實行跳打。

4）合理調度混凝土運輸罐車，減少空閑時間。

5）實行24 h連續作業。

3.4 樁基質量檢測

1）樁的水平靜載試驗，加壓到20 t，樁位移變形11 mm，滿足設計要求。

2）樁的豎向靜載試驗，加壓到300 t，最大沉降量14 mm，滿足設計要求。

3）樁身低應變完整性檢驗，Ⅰ類樁達到95%，Ⅱ類樁占5%，滿足設計要求。

4）經下挖至較深部位后，樁外觀質量無影響安全及使用功能的質量缺陷，樁徑及樁頭符合設計要求。

通過以上幾種檢測和試驗,證明樁基質量均滿足規范和設計要求。

4 結語

經過本工程的大膽實踐和探索，在非洲物資資源極度匱乏和缺少當地施工經驗的情況下，對傳統工藝大膽革新，經過42 d夜以繼日的緊張施工，比總進度計劃工期提前24 d完成樁基礎施工，取得了很好的經濟效益。同時也創造了在剛果（布）地區長螺旋灌注樁有效樁長最長、單日施工40根樁的記錄，經工程檢測Ⅰ、Ⅱ類樁率達到100%。

□胡 航/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU473.1+4

C

1008-3197（2015）06-10-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.003

2015-01-09

宗緒堂/男,1971年出生，高級工程師 ，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術管理工作。