大直徑長螺旋后插鋼筋籠灌注樁在基坑支護中的應用

鄭添壽

(1.福建省巖土與環境企業工程技術研究中心;2.福建永強巖土股份有限公司 福建龍巖 364000)

引 言

目前，國內鉆孔灌注樁大都采用成孔、泥漿護壁、灌注混凝土及下放鋼筋籠等常規工序，此類方法成本較高、施工速度慢且有大量泥漿污染等問題[1]。為解決上述問題，利用長螺旋鉆機開發起來的后插鋼筋籠成樁技術是近期興起的一種新的成樁技術，相比傳統的鉆孔灌注樁而言，具有施工方法簡單，成樁速度快，降低成本，對環境無泥漿污染且能在水下進行施工等優點。

長螺旋鉆孔后插鋼筋籠技術是利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度時，借助螺旋葉片將土體帶出，混凝土泵將超流態混凝土從鉆桿中心的混凝土輸送管壓出，一方面保證樁成孔不造成塌孔，另一方面保證成樁的樁身強度連續、均勻、可靠。在壓灌混凝土的同時提升鉆頭，提鉆后，下放鋼筋籠和振動導管，振動導管壓住鋼筋籠底部，振動器壓住振動導管頂部并固定牢固，邊壓邊振動，使導管與鋼筋籠一起沉入混凝土至設計標高，然后拔出振動導管。

長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工的其關鍵技術主要是壓灌混凝土及吊放鋼筋籠。本文結合龍巖某基坑工程，詳細闡述大直徑長螺旋后插鋼筋籠樁的施工工藝、施工關鍵技術及施工質量控制等。

1 工程概況

1.1 工程簡況

擬建場地位于龍巖新羅區月山村，由12棟27～37層高層建筑及附屬裙樓組成，設兩層地下室，開挖約11m。地下室基坑南側為雙龍路、西側為龍巖大道，東側為曹溪路，東北側為出入境檢驗檢疫局，北為雙龍安置地，北東側為月山安置房，其中雙龍安置地和月山安置房與地下室基坑間相隔有規劃道路，基坑與出入境檢驗檢疫局的1棟2層小樓距離最近約3.8m。基坑開挖及影響范圍內，尚未發現有地下管線和架空線路。

1.2 地質概況

場地在勘探深度范圍內所分布的地層有:①雜填土、②粉質粘土(可塑)、③粉質粘土(軟塑)、④1圓礫、④2礫砂、④3淤泥質粉質粘土、⑤含礫粉質粘土(可塑-硬塑)、⑤1圓礫、⑤2含礫粉質粘土(軟塑)、⑥殘積粘性土、⑦1全風化粉砂巖、⑦2強風化粉砂巖、⑧1全風化輝綠巖、⑧2強風化輝綠巖、⑧3中風化輝綠巖、⑨中風化灰巖。詳見(圖1)地質剖面圖。

圖1 地質剖面圖

基坑開挖后四壁出露的地層均為①雜填土、②粉質粘土(可塑)、③粉質粘土(軟塑);坑底為④1圓礫、④2礫砂、④3淤泥質粉質粘土、⑤含礫粉質粘土、⑥殘積粘性土和⑦1全風化粉砂巖。其中①雜填土、③粉質粘土、④3淤泥質粉質粘土屬于較軟弱土，強度和自穩能力差，其余相對較好，但也無法直立自穩，需要進行一定的放坡或支護。

基坑開挖范圍內的含水層主要為④1圓礫和④2礫砂，屬強透水層，基坑開挖過程中需設置止水帷幕。

2 支護方案

根據場地現狀分析，場地西側距龍巖大道有一定距離，有放坡條件，但基坑開挖高約11m，高度較大，其余場地基本不具備放坡條件，空間太小，不可以大范圍放坡開挖，宜支護開挖。根據現有地層條件結合開挖深度分析，采用排樁加錨桿支護。

考慮到該工程工期較緊、任務重，且四周靠近各主要交通道路及安置房，對環境要求高、能進行水下作業，圍護樁采用大直徑長螺旋后插鋼筋籠灌注樁。設計參數詳見(表1)。

設計圍護樁樁徑700～800mm的長螺旋后插鋼筋籠灌注樁與素砼樁進行咬合并設置單排或雙排錨桿支護，樁間距700mm的為900～1000mm，800mm的為1100～1300mm。

表1 基坑支護設計參數表

3 施工工藝及施工關鍵技術

3.1 長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工工藝

圖2 長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工流程圖

3.2 施工關鍵技術

(1)壓灌超流態混凝土

混凝土可采用現場攪拌混凝土，混凝土坍落度一般為150～180mm，石子粒徑通常為5～20mm，摻高效減水劑或泵送劑，泵送混凝土時，司泵工與司鉆工要隨時聯系，保證輸送、停止輸送混凝土與提升、停止提升鉆桿的工作密切配合。鉆桿提升要求為提升速度1.5～3.5m/min，鉆頭始終埋在混凝土下面1.0m深處;泵送混凝土要求為:泵工作壓力值一般控制在3.0～4.0MPa，并保證提升鉆頭時要帶壓，達到樁頂標高后超灌500mm。由于在施工中易發生的問題是輸送軟管彎頭、鉆桿及鉆頭處混凝土堵塞，還有設備故障等。堵塞通常由于設備故障或停滯時間過長或混凝土粘聚性不好易離析等原因造成。處理堵塞的方法是及時反泵、停泵，拔出鉆桿，待清通后再施工。為防止因長時間停滯而堵塞，應每隔10～15min按“泵送+反泵+泵送一反泵”程序操作一次。

在遇見含水層或流沙層時，在提鉆過程中易出現縮經，直接導致成樁質量事故，鋼筋籠無法振入，在提鉆壓灌過程中應適當放慢提鉆速度，保證鉆孔內混凝土有足夠的壓力護壁。

(2)后插鋼筋籠

按照設計規范要求制作，鋼筋籠底部要求收口，收口鋼筋均勻向內，不能出現偏向一側，底部焊接支撐圈，支撐圈大小比振動導管直徑小1～2cm，鋼筋籠與支撐圈焊接牢固，保證在振動下籠的過程中不出現鋼筋裂開或支撐圈脫落。且為保證在振動后插鋼筋籠過程中鋼筋籠的垂直度，在鋼筋籠兩側綁扎有兩根鋼管導向。詳見圖3現場制作的鋼筋籠。

鋼筋籠頂部套上專用的振動器，調直鋼筋籠，啟動振動器，對準樁孔中心，逐步將鋼筋籠壓到設計標高位置，鋼筋籠插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。鋼筋籠下插到設計位置后關閉振動錘電源，最后摘下鋼絲繩，用長螺旋鉆機把鋼管和振動錘提出孔外，提出過程中每提3米開啟振動錘一次，以保證混凝土的密實性。

圖3 現場制作的焊接有鋼管導向的鋼筋籠

3.3 施工質量控制

(1)鉆孔偏斜

原因:①樁機等調整垂直度不夠;②鉆桿彎曲，接頭不直;③在有傾斜度的軟硬地址交界，鉆頭所受力不勻;④鉆孔中遇較大的孤石等障礙物。

解決方法:①安裝鉆機時要使轉盤、底座水平，起重滑輪組、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應在同一軸線上，并經常校正;②鉆桿接頭應逐個檢查，及時調整;③在有傾斜的軟硬地層和有障礙物的地層鉆進時，應吊住鉆桿控制進尺，低速鉆進，或者回填片、卵石，沖擊后再鉆進;④在編斜處控制鉆進，上下反復鉆孔，使孔校正;存偏斜處回填砂粘土，待沉積密實后再鉆。

(2)樁孔縮徑

原因:鉆桿磨損，塑性土膨脹，造成樁孔徑小。

解決方法:及時檢查鉆桿直徑，磨損及時補焊;采用上下反復鉆孔的辦法，以擴大孔徑。

(3)斷樁

原因:①混凝土塌落度過小，泵送時有堵管現象形成樁身混凝土中斷;②混凝土供應不及時或機械故障，使混凝土不能連續泵送澆注，中斷時間過長;③操作時提鉆速度過快，鉆頭沒有被混凝土包裹。

解決方法:①混凝土塌落度應嚴格按規范或操作規程要求控制;②開鉆前備足混凝土，檢查設備無故障，保證單機一次混凝土澆注完成;③提鉆速度必須保證與混凝土泵送澆注量相匹配，鉆頭始終有混凝土包裹;④發生堵管現象及時清除堵塞部位，重新鉆孔泵送混凝土澆注;如遇砂層過厚地下水豐富，應盡量降低鉆機轉速，提鉆速度放慢，泵送混凝土及時。

4 結語

本工程采用長螺旋后插鋼筋籠灌注樁進行基坑支護，對環境、工期、造價等均有較好的效益，結合本工程總結了長螺旋后插鋼筋籠灌注樁的特點:

(1)適用性強:長螺旋后插鋼筋籠灌注樁適用于建(構)筑物基礎樁和基坑、深井支護的支護樁，適用于填土層、淤泥土層、砂土層及卵石層，亦適用于有地下水的各類土層情況，可在軟土層、流砂層等不良地質條件下成樁。

(2)樁身質量有保證:由于混凝土是從鉆桿中心壓入孔中，混凝土具有密實、無斷樁、無縮頸等特點，并對樁孔周圍土有滲透、擠密作用。且超流態混凝土流動性好，石子能在混凝土中懸浮而不下沉，不會產生離析，放入鋼筋籠容易。

(3)單樁承載力高:長螺旋鉆孔灌注樁運用于樁基工程中時，由于是連續壓灌超流態混凝土護壁成孔，對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，提高了樁周土的側摩阻力，使樁基具有較強的承載力，穩定性好。

(4)施工效率高:長螺旋鉆機穿硬土層能力強，操作簡便。

(5)環保:低噪音、不擾民、不需要泥漿護壁、不排污、不擠土、施工現場文明。

(6)綜合效益高:施工成本與其他樁型相比較低廉。

[1]董慶.長螺旋鉆孔泵壓混凝土振插鋼筋籠施工工藝[J].山西建筑，2001，(33)33:143-144.

[2]高濤.后插鋼筋籠成樁的施工工藝及質量控制.建設管理，2010，(11):59-60.

[3]熊宗喜，王忠柱，胡凌志.鋼筋混凝土灌注樁后插籠施工工藝的實施和應用.探礦工程，2005，(11):24-26.

[4]司呈慶，梁成華，孫加永.后插鋼筋籠法成樁在華正大廈基坑支護工程中的應用.探礦工程，2005，(05):19-21.

[5]王海兵，李玉峰.某工程后插鋼筋籠后壓漿基礎樁施工技術[J]. 施工技術，2010，(39)10:53-56.