長江漫灘地區超長灌注樁成孔綜合施工技術應用研究

吳健

摘要：本文以南京市某地塊項目一期超長灌注樁施工為例，分析在長江漫灘地區應用超長灌注樁施工所遇的難點，并提出相應的對策，以及制定了切實可行的施工方法，順利完成了該項目樁基工程的超長灌注樁施工，為日后類似工程提供了寶貴的經驗。

Abstract： This paper takes the construction of super-long cast-in-place piles in a block project in Nanjing as an example. The difficulties encountered in the construction of super-long cast-in-place piles in floodplain areas of the Yangtze River are analyzed， and the corresponding countermeasures are put forward. And a feasible construction method has been worked out. The construction of super-long cast-in-place piles for the pile foundation project has been successfully completed. It provides valuable experience for similar projects in the future.

關鍵詞：超長灌注樁;鉆頭鉆齒;正反循環;氣舉反循環清孔;應用技術

Key words： super-long cast-in-place pile;drill bit teeth;positive and negative circulation;air lift reverse circulation hole cleaning;applied technology

1? 工程概述

本工程為南京市鼓樓區江邊路一號地05-10地塊項目，該項目樁基采用鉆孔灌注樁，一期工程樁數量為451根，二期工程樁數量為797根，樁徑分別為1.5m、1.0m、0.8m三種類型，端承樁入中風化泥巖、中風化砂巖、中風化礫巖。孔深為56.8m～85m，混凝土采用C35、C45水下混凝土。

1.1 地質條件

地質勘察報告所示，土層從上而下主要為：雜填土、素填土、淤泥質粉質粘土、粉砂、粉質粘土、粉質粘土夾粉砂、粉細砂、粉質粘土夾粉細砂、含卵礫石中粗砂、卵礫石、強風化礫巖～粉砂巖、中等風化礫巖和中等風化粉砂巖。

1.2 施工難點

本工程所處的長江漫灘地區地質較差，在3#主樓南側工程樁施工時，樁長設計孔深深度達85m，造成工程樁施工困難。經試樁可知，在鉆孔樁的成孔過程中易造成塌孔，成孔質量較差，并且清孔效果未能達到相關要求，導致整個施工進度拖延。

2? 超長灌注樁施工難點分析及對策

2.1 難點分析

結合本工程的地質情況、超長樁、工期短和成本壓力的多重因素，該灌注樁超長的設計深度對于傳統回轉鉆機的循環施工工藝及沖孔灌注樁施工工藝已無法滿足要求，施工難點主要為：

①鉆孔深度深達85m，對于成孔及清孔質量存在較大困難，此外超長孔深達到設計深度后，在提起鉆桿及放置鋼筋籠過程中作業時間較長，容易造成沉渣厚度過大、塌孔等質量問題。

②中等風化礫巖強度高，對鉆孔樁鉆孔施工進度影響較大。

③巖體破碎后，如泥漿濃度不足，循環系統不完善，其巖渣沉積在孔底，無法通過泥漿循環系統快速排出，鉆頭對沉積在底部的巖渣進行重復破碎，會大大降低成孔施工的效率。

2.2 相應對策

通過試驗及參考大量文獻，并經綜合研究得出其解決該難點的對策如下：

①通過對選用高強度合金鋼鉆齒，合理布置齒牙數量及間距，確保鉆頭與巖體接觸面均衡，提高樁鉆頭對硬巖的切削、破碎能力，降低鉆齒的損耗率。

②分階段采用正反循環施工工藝，提高成孔質量，促進泥漿攜渣能力，從而降低孔底泥漿對鉆孔的阻礙作用，提高鉆頭的鉆孔工效，加快成孔施工速度。

③通過選用高效優質泥漿，合理控制泥漿比重，提高泥漿對鉆渣的懸浮、攜渣能力，減少泥漿對鉆頭高速旋轉切削的阻礙作用，提高成孔施工工效。

3? 鉆孔灌注樁成孔綜合施工工藝及應用技術

3.1 施工工藝流程

3.2 主要施工工藝應用技術要點

3.2.1 選用高強度合金鋼齒，合理布置齒牙數量及形狀

超長灌注樁在復雜地質條件成孔過程中，鉆頭底面周邊齒牙與巖體的接觸面積最大，且在反復鉆孔過程中，周邊鉆牙經常與孔側巖體產生摩擦，切削大。同時，在高速運轉下的鉆頭鉆齒磨損十分嚴重，其磨耗速度也比鉆體中心鉆齒快。因此，合理布置鉆齒是提高破巖的關鍵因素之一，對該工程存在的問題可以通過鉆頭工作受力狀況入手。經仔細研究、分析顯示：外齒比內齒需切削的面積要多，其磨耗速度也比內齒磨耗快?？梢酝ㄟ^增加外齒，并合理布置，將外齒形狀厚度及尖銳度不一致地間隔布置，這樣有利鉆頭對巖面的切削效果。

在輕亞粘土或亞粘土夾卵、礫石層中鉆進時，因土層太硬，會引起超長灌注樁的鉆錐跳動和鉆桿擺動加大及鉆錐偏斜等現象，易使鉆機超負荷損壞。因而，需采用低檔慢速，優質泥漿，大泵量，兩級鉆進的方法鉆進。綜上所述，改善鉆頭強度的重要性完全體現出來。在該樁基施工階段鉆進時，鉆齒容易崩裂，鉆桿斷裂，嚴重甚至導致鉆頭卡鉆，必須對鉆頭予以改進。經多方面考慮研究所得，如果應用同等高強度合金鉆齒不但能夠解決上述問題，還可以發揮重要的作用。而且，值得注意的是在卵石層及中風化巖層鉆進需放緩轉速，避免鉆速過快而導致鉆齒崩裂，鉆桿扭矩過大而開裂，同時高強度合金的耐磨性能夠有效避免鉆進過程中鉆齒崩裂報廢而無法進尺的問題。