飛來峽防汛綜合樓沖孔灌注樁施工處理技術

梁廣防

(廣東省飛來峽水利樞紐管理處，廣東省清遠市　511500)

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飛來峽防汛綜合樓沖孔灌注樁施工處理技術

梁廣防

(廣東省飛來峽水利樞紐管理處，廣東省清遠市511500)

摘要：結合飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心綜合樓建設工程，對該工程采用的混凝土沖孔灌注樁基礎的施工工序及遇到溶洞時的施工處理技術進行闡述，并對采用不同方法澆筑的泥漿護壁沖孔灌注樁進行了檢測。根據檢測結果建議精確掌握場地工程地質條件，提出在溶洞地區建設的工程應加大對超前鉆階段的資金投入。關鍵詞：泥漿護壁；沖孔；灌注樁；溶洞；施工技術

飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心綜合樓位于清遠市新城B25號區銀泉大道東側，場地平坦，部分位置有溶洞。該綜合樓屬于一棟12層及地下1層的綜合大樓，框剪結構，總建筑面積10 808.6 m2，建筑總高度為55.7 m，建筑基底面積為883.3 m2。經綜合考慮，該工程樁基礎采用混凝土沖孔灌注樁[1]。

1地質概況

場地位處珠江三角洲沖積平原區，屬沖積平原地貌單元。在勘探孔深度控制范圍內，巖土層按地質成因從上至下由第四系素填土、沖積土、殘積土及白堊系基巖組成[2]。

(1) 素填土：灰褐色、黃褐色，濕，松散，欠壓實，填料為粉質黏土，局部壓碎石、混凝土塊。

(2) 沖積層：根據土的組成成分及物理力學性質分為如下2個亞層。

1) 粉質黏土：棕紅色、灰黃色，稍濕，可塑，黏性較好。

2) 中砂：灰色，中密，飽和，石英質，含黏粒。

(3) 殘積土(粉質黏土)：棕紅色，硬塑，砂巖風化殘積而成，遇水易軟化，黏性一般。

(4) 微風化灰巖層：青灰色，碎屑結構，層狀構造，巖芯呈短柱狀，巖芯大多節長5～30 cm不等，裂隙稍發育，見方解石細脈，敲擊聲脆。

2樁基礎概況

采用沖孔灌注樁基礎，樁基要求嵌入微風化巖1 m，持力層要求大于3倍樁徑的完好基巖，樁基共有37根(補樁1根)，樁身混凝土強度等級為C30，見表1所示。該工程樁基礎施工的重點和難點是溶洞處理。

表1　樁基參數表

根據設計要求，該工程樁端支承巖為微風化巖。根據地質勘察報告提供的地質條件，樁端成孔工藝及入巖深度按下述情況處理：若樁端持力層為微風化炭質灰巖時，保證樁端進入持力層不小于1 m，此種情況均按沖孔成孔灌注樁施工。

3施工方案

3.1灌注樁施工流程

灌注樁的主要工序[3-4]包括：樁位放樣、埋設護筒、護壁泥漿拌制、造孔、清孔、鋼筋籠制作、水下混凝土灌注、泥漿(余渣)外運等。其施工流程如圖1所示。

圖1　鉆孔樁施工流程示意圖

3.2灌注樁施工放樣

測量放線工作是施工中重要的也是關鍵的一道工序。在原基準點和水準點的基礎上建立施工控制網。根據施工場地的實際情況和施工放樣的方便、快捷，采用平面控制網建成二級附合導線控制網，水準網建成三等線形網。

3.3灌注樁的護筒埋設

該項目采用人工挖孔鋼護筒，測量放線定位后，在樁位上，按樁的尺寸采用人工進行挖孔，進尺1～2 m左右，然后埋設鋼護筒，采用十字交叉法定位控制，埋設完畢后，再對樁位進行復核。

3.4護壁泥漿的拌制

泥漿在成孔過程中的作用是固壁、維護孔壁的穩定，防止土體坍塌，懸浮殘碴、冷卻和潤滑鉆頭等。采用優質黏土制漿，有必要時摻加工業用堿(0.5%～1.0%)或其他配劑調整泥漿性能，以利護壁。

泥漿儲存容量按日施工樁數最大用量的體積的倍數來考慮，泥漿分3級儲存，新舊泥漿隔開。泥漿采用泥漿泵輸送。

3.5灌注樁的成孔

成孔是沖孔灌注樁施工中的一道關鍵工序。根據地質資料和設計要求，該項目投入3臺沖孔樁機，在覆蓋層特別是在亞黏土層中快速成孔，沖擊鉆機(CZ型和卷揚式)在巖層中正循環鉆進沖擊成孔，利用泥漿泵壓送高壓泥漿通過泥漿管從孔底噴出，與沖碎的渣土混合，然后不斷由孔底向孔口溢出，如此連續鉆進、排渣形成樁孔，保質保量完成施工任務。

當樁孔施工進入基巖時，每進尺約500 mm，則取樣1次，以便分析并作為準備終孔驗收的依據。施工過程中經常檢查樁孔垂直度，孔壁垂直度偏差<1%。

成孔過程要注意確保樁全斷面入巖，在樁入巖時要用探錘進行全斷面探觸，同時撈取巖樣。

3.6灌注樁的清孔

在造孔至設計深度后，為了把沉積在樁底的沉渣清出，需要對孔底進行清渣以保證沖孔樁的承載力，提高樁的質量。該工程采用導管法進行清孔。清孔過程中，用泥漿泵通過直導管向孔內泵送優質泥漿，以保持液面穩定，防止塌孔。

3.7鋼筋籠制作及吊放

鋼筋籠的加工和制作集中在鋼筋加工場進行，鋼筋籠的總長度根據超前鉆資料及地質勘察資料確定，鋼筋籠吊放入孔內固定應該符合相關規定要求，并注意防止卡掛導管。

3.8灌注混凝土

(1) 導管的選用

導管采用直徑?280 mm、壁厚6 mm的無縫鋼管，導管長根據實際情況確定[5]。

(2) 混凝土的澆注過程

水下混凝土的灌注應該在最短的時間內完成，并根據樁長及是否有溶洞，確定混凝土的用量，導管下好后，根據孔內泥漿指標和沉淀層厚度進行必要的二次清孔。

(3) 樁基施工偏差控制

根據相關要求，樁直徑偏差控制在±50 mm以內；垂直度偏差控制小于1%。

4溶洞處理

根據沖擊時錘頭下落情況，是否返水，來確定溶洞大小；同時還可以根據采上來的芯樣特征，大致判斷溶洞是否有充填物，半充填？全充填？針對不同的溶洞形式(大、小，空洞、填充物的力學指標不同)采取不同的措施。

4.1大溶洞處理

本項目采用片石摻加黏土回填的方法處理，溶洞高度小于3 m的大中型溶洞，溶洞無填充物或半填充物都用該方法處理。

在采用正常成孔方法施工時，當鉆穿溶洞漏漿時，反復投入黃土和片石，利用鉆頭沖擊將黃土和片石擠入溶洞和巖溶裂隙中，還可摻入稻草、水泥和鋸末，以增大孔壁的自穩能力。施工時需密切注意觀察鉆機工作情況、場地變化情況和護筒內泥漿面的變化[6]。

4.2小溶洞處理

如遇到小型(高度小于1 m)或多層溶洞(多層串珠狀小溶洞)時，則采用注漿填充物的方法處理，注漿填充法也可用于各種有填充物的溶洞。

根據超前鉆孔柱狀圖，找出最大溶洞，如果溶洞為連通溶洞，只需對其中最大的溶洞進行注漿加固。注漿時注漿管必須插入填充物底部，然后邊注漿邊緩慢上提，提管速度不宜太快，滲透半徑控制在允許范圍內[7]。

4.313號樁施工情況

2012年9月3日開始沖孔作業，9月12日完成作業。在孔深23.1 m時出現漏漿現象，現場代表協商確定，進行回填水泥、黏土和片石重復沖孔作業，重復沖孔長度為135.5 m。沖孔有效長度34.2 m、入巖深度1.5 m、中間穿過巖層厚度7 m。在注漿期間發生漏漿現象，設計混凝土用量為29.9 m3、實際混凝土用量為376 m3、超填346.1 m3。 從以上施工情況結合ZK1、ZK7勘探孔可見，該樁底下存在較大的溶洞[8]。

5樁基礎檢測

樁基礎為泥漿護壁沖孔灌注樁共38根(含塔吊基礎1根)。根據經相關單位審定的樁檢測方案，要求在38根中選24根做低應變檢測、選7根做抽芯檢測，選2根做靜載試驗。見圖2所示。

圖2　樁基礎布置圖　　單位：mm

5.1檢測結果

(1) 低應變檢測：除4號樁為Ⅲ類樁外，其它均為Ⅰ、Ⅱ類樁。見表2所示。

表2　　　　飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心工程樁身結構

注：Ⅲ類樁屬樁身存在明顯缺陷的樁，應采取其它方法進一步抽檢確定其可用性。

(2) 抽芯檢測：除13號樁出現空樁外，4號及其它樁抽芯完整。見表3所示。

表3　飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心工程基樁鉆芯法檢測初步結果匯總表

(3) 靜載試驗：滿足設計要求[10-11]。見表4所示。

表4　單樁豎向抗壓靜載試驗檢測結果匯總表

(4) 13號樁檢測

13號樁在做低應變檢測結果顯示符合要求，但在做抽芯檢測時發現空樁現象，隨后對13號樁進行注漿補強。按規范要求進行了擴大檢測處理，并要求設計單位進行復核計算，結果顯示單樁豎向承載力滿足原設計要求。

(5) 沉降觀測：符合規范要求。見表5所示。

表5　各觀測點累計沉降量表

6結論

該項目樁基礎總樁長(不分樁徑)約為974 m，預算合價約為86萬元(不含鋼筋造價)，經濟性較強。由于對溶洞估計不足，施工期用于對溶洞處理增加的材料費約為306萬元。泥漿護壁沖孔灌注樁能滿足在溶洞地區施工的質量要求，且具有較強的靈活處理方案。

7建議

項目在超前鉆設計時共設19個勘探孔，共發現9處有溶洞樁。在后期施工過程中發現實際溶洞情況更復雜(22處有溶洞樁)。建議在溶洞地區建設的工程加大對超前鉆階段的資金投入，精確掌握場地工程地質條件，遇有溶洞位置需充分估算混凝土用量，防止發生漏漿情況時無混凝土可注。溶洞地區樁基礎預算編制需結合勘探情況，予以充分考慮。

參考文獻:

[1]廣東省源天工程公司.飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心樁基礎工程[R].廣東:廣東省源天工程公司，2012.

[2]廣東省建科建筑設計院.飛來峽水利樞紐防汛生產調度中心超前鉆勘察報告[R].廣東:廣東省建科建筑設計院，2011.

[3]何鐵,陳琳. 巖溶發育地區沖孔灌注樁成孔技術研究[J].山西建筑，2007(12)：114-115.

[4]盧春名,劉寶臣,向志坤.巖溶地區沖孔灌注樁施工技術措施初探[J].露天采礦技術，2009(01)，58-60.

[5]甘延續.巖溶地質鉆孔樁灌注施工技術探討[J].工程與建設，2012(01)：106-107,134.

[6]張建新.巖溶地區橋梁樁基礎設計與施工[J].交通世界(建養、機械)，2013(12)：272-273.

[7]楊明.淺析巖溶地區溶洞的處理方法[J].四川水泥，2014(08)：91.

[8]陳明付.試論沖孔灌注樁的施工工藝與質量控制要點[J].河南建材，2015(04),158-160.

[9]鄭達勇.巖溶地區的沖孔灌注樁施工技術探討[J].山西建筑，2014(15)：63-65.

[10]陳如意.巖溶發育地區鉆孔灌注樁施工質量控制[J].路基工程，2012( 08)：35-36.

[11]龍少林.雙排組合灌注樁在廣濟涌水閘重建工程中的設計與應用[J].西北水電,2011(03): 57-59.

Technology of Punching Cast-in-situ Pile construction of Feilaixia Flood Prevention Complex

LIANG Guangfang

(The Administration Office of Feilaixia Water Conservancy Project of Guangdong Province, Qingyuan, Guangdong511500,China)

Abstract:In combination of construction of the complex for flood prevention, production and dispatching center of Feilaixia project, the working procedure of the punching cast-in-situ concrete pile foundation applied to the complex and the treatment technology of foundation in condition of the karst cave are described. Meanwhile, the punching cast-in-situ concrete piles, with their wall protected by slurry, built by application of different methods are detected. The detecting results demonstrate that the engineering geological conditions of site shall be learnt precisely and cost of investigation by drilling operation for project to be built in karst cave region shall be increased. Key words:wall protection by slurry; punching; cast-in-situ pile; karst cave; construction technology

文章編號：1006—2610(2016)03—0041—04

收稿日期：2016-05-04

作者簡介：梁廣防(1983- )，男，廣東省陽江市人，工程師，從事水利工程及房建施工管理工作.

中圖分類號：TU473.1

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2016.03.011