超長超深空孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

賀 浩 胡 俊 胡福龍

（武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司， 湖北 武漢 430000）

1 工程概況

某綜合管理大樓位于漢陽區(qū)江城大道與四新大道交匯處東北側(cè)，本工程主樓為地上62 層、地下2-3 層的超高層建筑，主樓結(jié)構(gòu)擬采用鋼框架-混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)，樁基形式采用鉆孔灌注樁。

2 地質(zhì)情況[1]

根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告，場地土空間分布變化不大，土質(zhì)較均勻，場區(qū)各土層工程特性評價(jià)如下：

（1-1）雜填土（Qml），厚度1.0～4.0m，壓縮性高，場地?zé)o規(guī)律分布，由黏性土與磚塊、碎石、塊石等建筑垃圾生活垃圾混合而成，該層土結(jié)構(gòu)不均、土質(zhì)松散，堆積時(shí)間少于5 年。

（1-2）素填土（Qml），厚度0.6～4.2m，壓縮性高，場地?zé)o規(guī)律分布，主要由粉質(zhì)黏土夾少量建筑磚塊、碎石組成，結(jié)構(gòu)松散，堆積時(shí)間少于5 年。

（2-1）粉質(zhì)黏土（Q4al），厚度1.4～7.9m，壓縮性中， 、含少許氧化鐵及結(jié)核云母片等物質(zhì)，光澤反應(yīng)強(qiáng)，場地大部分地段分布。

（2-2）粉質(zhì)黏土（Q4al），厚度5.2～15.7m，壓縮性高，含少許有機(jī)質(zhì)，層間局部地段（深度段）為淤泥質(zhì)黏性土，流塑狀，具臭味，可見少量鐵錳質(zhì)氧化物斑點(diǎn)，稍有光澤反應(yīng)，切面較光滑，全場地分布。

（2-3）黏土（Q4al），厚度0.8～6.5m，壓縮性中， 、含少許氧化鐵及結(jié)核 云母片等物質(zhì)，光澤反應(yīng)強(qiáng)，場地大部分地段分布。

（3-1）黏土（Q3al+p1），厚度1.5～9.0m，壓縮性低， 、含少許氧化鐵 鐵錳質(zhì)結(jié)核及少許條帶狀高嶺土，切面較光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，全場地分布。

（3-3）黏土（Q3al+p1），厚度2.0～5.0m，壓縮性低， 、含少許氧化鐵 鐵錳質(zhì)結(jié)核及少許條帶狀高嶺土，夾少許碎石，切面較光滑，干強(qiáng)度高，韌性高，局部場地缺失。

（4-1 ）強(qiáng) 風(fēng)化含鈣、 含泥細(xì)砂巖（K-E），厚度0.2～4.1m，壓縮性低，巖芯風(fēng)化強(qiáng)烈，呈土狀、 粉砂狀，局部夾未完全風(fēng)化巖塊。巖芯采取率約95%，屬極軟巖～軟巖范疇，巖芯破碎，巖體基本質(zhì)量等級為V 類。

（4-2 ）中 風(fēng)化含鈣、 含泥細(xì)砂巖（K-E），厚度大于27.0m，視為不可壓縮地層，巖芯呈塊狀或短柱狀，泥質(zhì)～粉砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理 、裂隙較發(fā)育，孔隙式膠結(jié)，傾角在15 度左右，巖芯采取率約為90%，屬極軟巖～軟巖范疇，巖芯破碎，巖體基本質(zhì)量等級為V 類。

（5）中風(fēng)化砂礫巖（K-E），厚度大于19.0m，視為不可壓縮地層，巖芯呈碎塊、 細(xì)粒狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，孔隙式膠結(jié)，取芯率低，約為50%。根據(jù)室內(nèi)巖芯單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)（共10 組）；屬堅(jiān)硬巖的有3 組；較硬巖的有4 組，較軟巖的有2 組，極軟巖的有1 組：說明該巖層在強(qiáng)度方面離散性較大，軟硬不均。

3 主樓試樁設(shè)計(jì)技術(shù)要求[2]

1、主樓試樁，采用鉆孔灌注樁，樁徑1200mm，樁長約68m，其中有效樁長約52m，空孔約16m，且以樁端進(jìn)入持力層深度進(jìn)行雙控，設(shè)計(jì)終孔條件為樁端全斷面進(jìn)入（5）層中風(fēng)化砂礫巖不小于4.0m。

2、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C50（水下混凝土，應(yīng)進(jìn)行試配，確保水下灌注后混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求），混凝土最小水泥用量為360kg/m3，樁頭及接樁部分混凝土強(qiáng)度為 C60。

3、施工前應(yīng)進(jìn)行試成孔，并對其中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，清孔監(jiān)測時(shí)間不少于36h，試成孔完成后采用C15 低標(biāo)號混凝土進(jìn)行封填處理。

4、混凝土充盈系數(shù)不得小于1.0 且不大于1.2，施工時(shí)必須控制最后一次灌注量，實(shí)際超灌高度不應(yīng)小于0.8m。

5、鉆孔灌注樁成孔后樁孔垂直度不超過1/300。

6、采用多臺鉆機(jī)施工時(shí)，在相鄰混凝土剛灌注完畢的臨樁旁成孔施工，相鄰鉆機(jī)開孔之間距不得小于四倍樁徑，或最少時(shí)間間隔不應(yīng)小于36 小時(shí)。

4 設(shè)備選型及施工工藝

根據(jù)該工程樁基設(shè)計(jì)圖紙及勘察報(bào)告，主樓的鉆孔灌注樁須進(jìn)入（4-2）中風(fēng)化含 鈣、 含泥細(xì)砂巖不小于27m，并進(jìn)入（5）中風(fēng)化砂礫巖不小于4.0m，其中中風(fēng)化 含 鈣、 含泥細(xì)砂巖樁端阻力特征值達(dá)到1500KPa，中風(fēng)化砂礫巖樁端阻力特征值達(dá)到2500KPa，且該工程要求樁孔垂直度不超過1/300。

針對本項(xiàng)目巖層深厚、樁孔垂直度要求高、工期緊張等特點(diǎn)，采取旋挖鉆機(jī)與沖擊反循環(huán)鉆機(jī)成孔接力施工的方法進(jìn)行施工，旋挖鉆機(jī)選用動(dòng)力頭扭矩為250kN/m 的SR250C 旋挖鉆機(jī)，沖擊反循環(huán)鉆機(jī)選用YCJF-20，以確保按期完成鉆孔灌注樁的施工。

5 主要施工情況

5.1 旋挖鉆機(jī)在黏土層中的施工效率

SR250C 旋挖鉆機(jī)是一種多功能、高效率的灌注樁成孔設(shè)備，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、橋梁、高層建筑等的樁基工程施工。主樓試樁成孔深度約68m，成孔前約50m 采用旋挖鉆機(jī)成孔，鉆進(jìn)速率約7m/h，入巖段約3m/h。

5.2 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)在巖層中的施工效率

YCJF-20 沖擊反循環(huán)鉆機(jī)適用于鉆鑿高層建筑、橋梁、港口基樁孔、大口徑水井等，可輕松鉆進(jìn)微風(fēng)化巖層。從主樓工程樁的施工記錄中取兩組代表性的資料加以分析，沖擊反循環(huán)鉆機(jī)在巖層的施工情況詳見表5-1 及表5-2。

表5 -1 鉆進(jìn)情況統(tǒng)計(jì)表1

表5 -2 鉆進(jìn)情況統(tǒng)計(jì)表2

根據(jù)以上代表性樁在中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖鉆進(jìn)情況統(tǒng)計(jì)表可見，沖擊反循環(huán)鉆機(jī)在中風(fēng)化砂礫巖的鉆進(jìn)效率較高。

5.3 垂直度檢測結(jié)果

對本工程成孔后進(jìn)行質(zhì)量檢測，工程樁垂直度檢測有東西走向與南北走向，采用CZ-2 型測孔儀進(jìn)行傘式曲線檢測及超聲波檢測，主要結(jié)果如表5-3。

表5 -3 主要樁基垂度檢測結(jié)果

根據(jù)檢測結(jié)果可知，東西走向與南北走向垂直度向量和（%）均在1/600 以內(nèi)，因此垂直度控制情況良好，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

本工程樁徑較大，樁孔較深，入巖深度（中風(fēng)化含鈣 、含泥細(xì)砂巖；中風(fēng)化砂礫巖）約在31m～35m，采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行入巖鉆進(jìn)是可以實(shí)現(xiàn)的，但消耗時(shí)間長、費(fèi)用高，不經(jīng)濟(jì)，同時(shí)在旋挖鉆機(jī)進(jìn)入中風(fēng)化巖層后，樁孔垂直度容易發(fā)生偏斜。

因此采用旋挖鉆機(jī)+沖擊反循環(huán)鉆機(jī)接力施工時(shí)[3]，應(yīng)盡量將接力時(shí)機(jī)控制在土層與巖層的交界處，讓旋挖鉆機(jī)充分發(fā)揮土層鉆進(jìn)能力，沖擊反循環(huán)鉆機(jī)充分發(fā)揮巖層鉆進(jìn)能力，從而達(dá)到接力成孔施工工效利用的最大化[4]。