鉆孔灌注樁在加固地基中的應用

鐘曉明

1 工程概況

某泵站項目時陸域輸水樞紐泵站。泵房平面是矩形，東西向對稱布設，運用地下連續墻為基坑圍護。

基坑包括A1與A2區A1區是盾構工作井，基坑平面外包大小是28.1×28.4m，開挖深24.95m；A2區涵蓋泵房配水渠、前池、吸水池，基坑同樣是矩形，平面外包大小是89.2×135.2m，挖掘深度是21.2m。

基坑挖掘環節選擇鋼筋混凝土支撐系統發揮圍護水平支撐的效果，鋼格構柱則發揮豎向支撐的效果，立柱樁都借助主體架構的工程樁。規定鉆孔灌注樁數量是858根，而A1區盾構工作井下部架構配置了24根；A2區泵房下部架構設定了834根。泵房架構自重、地下連續墻和抗拔樁能發揮泵房抗浮的效果。

2 工程地質

上部土層：①基巖是中風化灰巖，顏色是灰黑色，巖芯形狀是柱狀；②粉質是粘土，顏色是淺黃、土黃色，相對而言較純，形成的原因是沖積導致；③素填土，顏色是黃、土黃色，狀態是松散，主要是人工新近堆積而成；下部基本上是沖洪積物，主要為碎石粉質粘土，顏色呈淺黃、紅黃色，狀態是可塑-硬塑，形成的原因是沖洪積導致；④卵石，顏色是淺黃色，狀態較為濕-飽和，稍-中密，形成原因是沖積導致。

3 復合地基設計規劃

3.1 設計總體思路

首先，借助載荷板實驗明確地基土③含碎石粉質粘土的實際承載性能，之后借助科學的布樁，使置換率得到強化，最終要借助復合地基測定實驗進行結果的分析與處理。因為擬建場地面積相對較大，并且四周并未存在對地基基礎建設產生影響的建筑物與地上、地下障礙物，因此建設環境相對理想，建設也相對簡單[1]。

3.2 地基土載荷板實驗

在施工現場中選擇5個點為試驗點，并且從S1到S5進行標號，實驗的極限荷載是800kN，在此條件下累計沉降量是：27.76mm、21.64mm、23.14mm、27.11mm、29.12mm，P-S曲線的變形趨勢相對較緩，S-lgt曲線尾部并沒有產生顯著的向下彎曲狀態或趨勢，都選擇s/b=0.O1的相應負載當成試驗點承載性能特征值，可是并不能大于試驗值的一半，因此S1至S5的地基承載性能特征值最終分別是：361kPa、400kPa、378kPa、358kPa、351kPa。全方面分析后得知，③含碎石粉質粘土的承載性能特征值是350kPa。

3.3 鉆孔灌注樁設計方案

結束載荷板實驗后，獲得精確的③存在碎石粉質粘土的承載性能情況，由于此土層具備相對較厚的特點，因此下臥層同樣具備良好的力學優勢，鑒于此，在鉆孔灌注樁階段就可以運用③存在碎石粉質粘土為樁端持力層。因為要實現最大限度使用樁間土的承載性能，并且選擇科學的置換率進行樁位的布設工作，進而使樁和土所構成的復合土體中樁土能以科學得到比重進行布設，進而使樁所承擔的負載比重得到提升，減小土所承擔的負載比重，防止出現土體過度承載的現象與問題。在提升地基承載性能時，應重視樁密度的減小，如此方能實現經濟性目標，還能符合承載性能與變形的實際需求，因此本研究案例中運用有效樁民時25m的正方形，布樁的均勻性非常理想，并且將間距控制在2.4mx2.4m。

3.4 墊層厚度

通常來說，樁土復合地基均應設定合適厚度的褥墊層，并將其厚度控制在10～30cm，建材通常運用級配砂石等散體建材。并基于此，配置柔性墊層，不但能使樁間土負擔負載比重得到提升，還能使樁間土的承載性能得到強化；此外，能使樁體上端受力得到優化與改善，使樁與樁間土的應力承擔與變形能更好地進行協調。分析大量實驗與經驗能得出，倘若褥墊層厚度值越大，樁土負載承擔比重就會越低，即樁體負擔的負載比重就會越小，否則就會越大。就本項目來說，應使樁體與土體所負擔的負載比重分布的均勻性得到強化，進而使負載能科學地分布，進而使樁間土的承載性能能被充分地挖掘出來，有助于復合地基實現變形。鑒于此，文章研究案例運用20cm的褥墊層。

4 鉆孔灌注樁施工

4.1 對鉆孔灌注樁的要求

（1）業主方認為鉆孔灌注樁直徑應滿足1.6m、高度滿足2m，樁身垂直度≤1/200樁長。

（2）本項目選擇擴底鉆孔灌注樁樁身混凝土規定強度是C30，鋼筋混凝土保護層的實際厚度、樁身直徑分別控制在70mm、0.8m；樁體內進行注漿管的預埋施工，數量總共是2根，使用材料是通用鋼管，規格是厚3.5mm、φ48mm，當樁體達到設計強度，就要及時展開樁底注漿作業[2]，并且各個樁注漿量控制在2m3；樁底擴大端的位置是粉砂土層，兩樁之間間距最小值均＜3m，樁長范圍是49～56m。

4.2 施工器械選擇

（1）選擇新型玻璃鋼雙套管技術能使超過樁頂標高的樁體摩阻力被弱化；玻璃鋼雙套管技術運用碳纖維修復強化工藝展開接頭對接工作，進而高效掌控表層光滑度、同心度與垂直度效果；玻璃鋼雙套管設備自重相對較小、吊裝簡便、潛在風險相對較小。

（2）選取MR5800型擴底鉆頭其實是依照本項目地質條件、擴底需求設定的，并且綜合對比與優化后，最后選擇鉆頭擴底角是250的規格，并且收斂高度與張開高度分別是2.1m、1.65m；直徑段高度的最大值是0.2m，斜翼長度是1.4m；底是平面。

（3）本樁基項目運用GPS-12鉆孔樁機，選擇采取正循環鉆進技術，如此就能在淺層軟土地基中發揮最佳效果，鉆進的穩定性也相對較好，對四周土體不會產生較大的擾動影響，能避免出現坍方事故。

4.3 泥槳護壁，防范塌孔

在鉆進施工時，泥漿灌進時增加孔壁靜壓力，還會在孔壁表層構成3～5mm泥皮，進而對孔壁形成一種保護，防止出現坍塌事故，此外，懸浮鉆渣，如此鉆進施工的效率與進度才能得到保障。試孔數據顯示，鉆孔時泥漿的制備存在較大難度，本項目主要采取人工造漿的方式，作業現場挖掘50m3泥漿池與沉淀池，發揮儲存與調節泥漿的作用，泥漿比例是1.1～1.3。

4.4 二次清孔，控制沉渣

鉆頭幾乎達到設計標高時，就應減小轉速，如此孔底沉渣方能更好地排凈，還能有效調節泥漿各項性能，進而使沉渣保持在最好的狀態。此外，第一次清孔換漿同樣要落實，進而保障泥漿性能，泥漿比例應＜1.15，粘度控制在18～20s，孔底沉渣＜100mm，清孔操作完成，提鉆后將鉆桿提出，混凝土導管還要展開第二次清孔施工，借助導管將符合標準的泥漿灌入，如此便能使孔底沉渣被迫排出，而孔底沉渣厚度應≤50mm。

5 結束語

綜上所述，得出以下結論：

（1）在復合地基中，樁間土應能負擔上部荷載，所以樁間土的承載力應具備良好的準確性，本項目運用載荷板實驗深入檢測樁間土承載性能，進而使樁設計時具備更加精確的數據基礎。

（2）在鉆孔灌注樁設計時，運用科學的置換率，進而使樁間土的承載性能得到充分體現，而樁體所負擔的荷載同樣得到提升，因此樁間土所承擔的負載就能減輕，復合地基的結構模式能使土受力削弱，而變形相對較大，因此就能實現提升地基承載性能、降低地基沉降的目標，項目的經濟效益與社會效益也得到提升。