復雜地質條件下長螺旋引孔輔助預應力管樁施工技術

賈青山 郭 鵬 劉 賽 王道新 蔣 浩

中建八局第三建設有限公司 江蘇 南京 210046

1 工程概況

1.1 地質概況

安徽省五河縣青年圩西側棚戶區改造工程所處場地為第四紀地貌形態，屬淮河沖積平原地貌單元，場地的地層依次為：①層雜填土、②層黏土（粉質黏土）、③層粉質黏土夾粉土（粉細砂）、④層粉質黏土（黏土）、⑤層粉土（粉細砂）夾粉質黏土、⑥層粉質黏土夾粉土。

1.2 樁基工程概況

主樓基礎形式為樁筏基礎，滿堂布樁。樁基采用先張法預應力高強混凝土管樁（PHC樁），為摩擦端承型樁，樁型為PHC-AB500（125），樁端持力層為⑥層土（個別樓棟為⑤層土），樁端全截面進入持力層深度不小于1.5 m。施工時采用樁長及終壓力進行雙控，以終壓力控制為主。施工前每棟樓選取1根（非工程樁）進行預沉樁及靜載試驗，經試樁確定沉樁壓力值為5 000 kN，有效樁長約25 m。

2 樁基施工難點

14#、15#樓施工過程中遇到管樁僅施工到有效樁長15 m左右（③～④層土）就達到設計壓力值，且相鄰樁基有效樁長相差達8 m左右的現象。隨后進行的8#樓、10#樓預沉樁施工到有效樁長16 m左右（③～④層土）時壓力值達到5 200 kN，無法繼續沉樁。

出現上述樁身未進入持力層情況后，經工程各方現場查看，確認沉樁困難區域大致分布在舊河床部位，并決定對沉樁困難區域進行補勘[1]。

3 地質補勘情況

15#樓鉆孔過程中，在進尺到18～20 m時土層出現較密集的鈣質結核（圖1），穿過20 m后土質變為正常的粉質黏土（圖2）；8#樓、10#樓在進尺到21～23 m時土層出現較稀疏的鈣質結核但含有直徑約10 cm的孤石。鉆孔過程中鈣質結核層夾有貝殼，也驗證了沉樁困難區域為舊河床部位。

圖1 鈣質結核

圖2 粉質黏土

根據補勘結果，勘察報告給出的管樁難以達到設計樁長的主要原因有2點：③層土中的粉土、粉細砂厚度不勻，密實度有一定差異，分布無明顯規律；在③、④層中均不同程度地混有鈣質結核。

4 引孔參數確定

根據地質補勘報告，14#、15#樓區域含鈣質結核土層標高為－3.83～－1.72 m，8#、10#樓區域含鈣質結核土層標高為－7.90～－4.90 m。

為打穿鈣質結核層，有以下3種方式：采用長螺旋引孔施工技術；采用錘擊方式沉樁；增加預應力管樁壁厚，加大沉樁壓力。

采用錘擊方式沉樁施工時有擠土、噪聲和振動等公害，項目處于主城區，西側及北側為密集居民小區，東側為縣人民醫院，故無法采取錘擊方式沉樁。本工程所用的PHC-AB500（125）管樁，若增加壁厚，則只能選擇大直徑預應力管樁，采購成本將大大增加且無法保證樁能否穿透該河床地質層。而長螺旋引孔具有施工速度快、成本低的特點，且能打穿河床地質層，使樁端進入設計持力層。

經過綜合考慮，本工程采用長螺旋引孔的方式進行輔助施工，結合地質補勘報告確定引孔深度：14#、15#樓引孔底標高為－5.00 m，8#、10#樓區域引孔底標高為－8.00 m。根據JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》，預鉆孔孔徑可比樁徑小50～100 mm，由此確定引孔孔徑為400 mm。

確定引孔參數后，每個區域各選3根樁進行預沉樁和靜載試驗，結果表明引孔后管樁達到設計有效樁長，靜載試驗合格，且與未引孔管樁靜載試驗的沉降量無明顯偏差。

5 長螺旋引孔輔助施工要點

5.1 施工工藝流程

測量放線布樁→長螺旋鉆機就位→鉆進成孔至設計深度→提升鉆桿至地表→移機至下一根樁→挖掘機清理引孔渣土→PHC管樁靜壓樁機就位→壓樁→接樁→壓至設計要求→按上述工序繼續施工至基樁完畢

5.2 長螺旋引孔施工要求

1）測量放線布樁：根據打樁路線，確定測量區域控制軸網，采用長300 mm的φ6 mm鋼筋打入樁位中心定位。

2）長螺旋鉆機就位：樁位定位后，長螺旋鉆孔機平穩就位、對中，檢查并調整鉆桿的垂直度。

3）鉆進成孔至設計深度：鉆進過程中應先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在成孔過程中，如鉆桿搖晃或難鉆時，應放慢進尺，否則易導致鉆孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。

4）提升鉆桿至地表：鉆到設計標高后，提升鉆桿、清理鉆桿上的泥土，隨著鉆桿旋轉，將鉆桿提升至地表。

5）移機至下一根樁：當上一個樁位引孔施工完成后，重復以上步驟進行下一個樁位引孔施工。

6）挖掘機清理引孔渣土：每根樁引孔完成后，安排挖機將引孔產生的土及時清理，保證現場樁機在場地內施工時移動便利。

5.3 長螺旋成孔質量保證措施

1）成孔孔位控制：技術人員要嚴格按照圖紙放線布樁，所放點位做好標記，每個樁位點施工前均應用全站儀進行復核，還要根據軸線及周邊樁位進行復核。因施工時引孔施工隊伍和樁基施工隊伍不屬于同一單位，故為減少測量放線的人為誤差，測量放線工作交由同一隊伍進行。

2）鉆孔深度控制：根據地表標高和引孔底標高確定鉆孔深度，為方便管理和施工，14#、15#樓引孔深度統一定為22 m，8#、10#樓引孔深度統一定為24 m。在鉆機大臂的鉆孔深度對應位置畫好標記，使施工和管理人員一目了然。

3）鉆孔垂直度控制：鉆機就位工作應處于水平狀態，施工前將鉆桿調整至大臂中央無偏差后方可鉆進，鉆孔時先慢后快，過程中隨時檢查鉆孔偏差，及時校正。

4）成孔數量控制：施工人員應做好成孔記錄，并經常檢查成孔數量，確定無漏孔現象。

5.4 施工注意事項

1）因樁基設計為滿堂樁，樁間距在2 m左右，故需采用隨引隨打的方式施工，如大面積引孔后再打樁，則打樁過程中的擠壓會使相鄰孔洞產生擠密、鈣質結核層坍孔等現象，使引孔作用喪失，影響后續打樁施工順利進行。

2）長螺旋鉆機和靜壓樁機體積大，工作時相互影響，近距離工作時尚存在安全隱患，因此，采用隨引隨打的方法時，應根據長螺旋鉆機的工作效率進行合理的安排調度。本工程長螺旋鉆機成孔速度平均為1 m/min，鉆機就位到移至下一孔位時間為30～40 min，每日成孔數量在20根左右。長螺旋鉆機沿樁位長向（東西方向）引孔，引孔至第10根時，靜壓樁基就位施工，根據引孔速度控制沉樁速度，形成流水施工，提高樁基施工效率[2]。

3）長螺旋鉆機施工時，管理人員應觀察鉆桿底部土質，如鉆桿底部土質仍有較密集的鈣質結核，則應暫停施工，及時調整引孔深度。

4）本工程8#樓部分樁基因天氣原因在成孔10 d后方進行施工，施工過程出現管樁仍無法打穿鈣質結核層的現象，故應嚴格按照規范要求施工，使引孔作業和壓樁作業連續進行，間隔時間不宜大于12 h。

5）本工程引孔深度達24 m，作業時鉆桿帶出泥土容易脫落，故長螺旋鉆機作業時周邊嚴禁站人。

6 結語

在本工程樁基施工過程中，通過長螺旋引孔輔助靜壓樁機施工，解決了管樁穿過鈣質結核層的問題，并通過對長螺旋鉆機成孔的質量控制和合理的組織流水施工，減少了因地質原因而導致沉樁困難時對質量和工期的影響，可為類似樁基施工提供借鑒和參考。