濱海軟土地區(qū)鉆孔灌注樁成施工工藝及質量控制研究

□文/王子杰 蔡志杰 方 凱

鉆孔灌注樁是通過現場機械鉆孔等手段在地基中形成圓孔并在內側放置鋼筋籠，用混凝土澆筑而形成的樁體。隨著科學技術的發(fā)展，灌注樁在我國廣泛應用于工業(yè)與民用建筑。天津濱海新區(qū)某建筑采用鉆孔灌注樁，持力層在淤泥質粉質黏土及淤泥質土等不利土層并且水位較高，因此提高灌注樁的一次成孔率，從而保證灌注樁的成樁質量顯得至關重要。

1 工程概況

濱海新區(qū)腫瘤醫(yī)院項目位于天津市濱海新區(qū)黃港地區(qū)的醫(yī)療衛(wèi)生設施建設用地范圍，其醫(yī)療綜合樓、附屬用房設計為鉆孔灌注樁，總樁數2 298 根，樁徑600 mm，樁長為27、40 m。

2 工程特點

與以往的大多數項目相比，本工程具有地下水位高、持力層處于淤泥質粉質黏土及淤泥質土等不利土層，工期緊、樁數量大、樁位密集、質量要求高的特點。

3 試成樁方案

提高灌注樁的一次成孔率，確保灌注樁的成樁質量進行試成樁。

3.1 土層分段成孔劃分及分析

3.1.1 土層分段

為了更好地分析每種土層對工程樁成樁質量的影響。根據現場土層分布情況，將土層分成5個區(qū)段，逐層進行研究。見圖1。

圖1 土質分段

1）第一區(qū)段主要為素土層、粉質黏土、粉土，土層分段厚度4.5 m。

2）第二區(qū)段為淤泥質黏土，土層分段厚度6.3 m。

3）第三區(qū)段為粉土、粉質黏土，土層分段厚度13.8 m。

4）第四區(qū)段為黏土、粉質黏土，土層分段厚度11.9 m。

5）第五區(qū)段為粉砂，樁端進入土層厚度為7.31 m。

3.1.2 發(fā)現問題

1）地表深度5～12 m存在淤泥質粉質黏土及淤泥質土等不利土層。鉆孔灌注樁樁身穿越淤泥質軟土時，有可能出現孔壁坍塌及縮徑現象。

2）地表深度17.5～25.3 m 存在粉土。鉆孔灌注樁樁身穿越厚層粉土、粉砂時，因鉆進速度慢，鉆孔施工時間長，易產生塌孔等不良現象。

3）部分長樁端部位于最不利土層——砂層，鉆孔過程中易塌孔，造成沉渣過厚。故正式施工前為了確保工程樁成孔質量進行試鉆孔，以便采集相關數據[1]。

3.2 現場試成孔

在不影響工程樁施工的前提下，選擇樁徑600 mm、樁長40 m的工程樁進行試成孔。

3.2.1 準備

泥漿主要采用原土造漿，控制含砂率＜8%，稠度為20 s。

3.2.2 流程

1）分段試成孔。樁機鉆頭直徑580 mm，將初始注入泥漿密度調配至1.30 kg/m3并在樁機鉆進過程中始終保持該比例。在每個分段土層鉆孔完成后將鉆頭提出，進行成孔質量檢測，收集樁徑、進尺速度和泥漿各項指標。

2）一次性試成孔。在分段試成孔試驗完成后，將得到的數據匯總分析，對存在的問題制定針對性措施，再進行一次性試成孔。成孔后對樁孔質量進行檢測，完成后將樁孔靜置2 h 重新進行成孔質量檢測，對得出的數據進行分析是否滿足設計及施工要求，若不滿足則需重新調整成孔方案，再次進行成孔試驗。

3.2.3 試成孔數據分析

1）首次試成孔。雖未發(fā)現塌孔，但存在樁孔縮徑現象。針對縮徑問題，采取以下措施：在第一分段土層每鉆進25～35 cm，就提鉆進行一次復鉆，在進入第二、三、四、五分段含砂較高的土層時，每鉆進20 cm左右，就進行一次復鉆，起到一個擴孔的作用。采取垂直吊打，避免采用鉆頭自重進行下鉆，可有效保護孔壁，確保樁身垂直度。同時對泥漿比也進行重點控制。

2）第二次試成孔。根據首次試成孔試驗結果調整成孔方案，在成孔過程中始終保持1.3 kg/m3的泥漿密度并采用垂直吊打、隨打隨復鉆的方式進行施工?？紤]一次清孔、提鉆、鉆機移位及樁機就位等步驟，一個樁孔成孔時間在3.5 h左右。為確保成孔質量，需控制每臺樁機每天施工工作量6～7 根樁，進尺速度在0.25～0.41 m/min，可保證成孔后靜置2 h 的孔徑符合設計要求。

4 施工部署

為確保工期及樁機施工的有序進行，安排10 臺70 型潛水鉆機。每臺樁機先進行各自區(qū)段內的支護樁施工，主要是讓樁機操作工熟悉現場施工作業(yè)指導書的要求及報驗程序；待樁機操作符合作業(yè)指導書要求后再進行工程樁試樁的施工；試樁完成后，進行其施工區(qū)段內支護樁周邊的工程樁施工，中部支護樁及工程樁同時進行，以保證外圈帽梁及中部支護系統(tǒng)能按時施工；待以上工作全部完成后進行其余工程樁施工。

5 過程控制

5.1 樣板制作

根據樣板引路原則，施工前先進行樣板制作。

5.2 定位放線

首先計算出各工程樁位的坐標點；通過測繪院提供的三個控制點進行各樁位定位，樁位點插入短鋼筋棍定點并在點位上作標識。

每個點位在樁機就位前，采用全站儀復核，使用不同的控制點進行，避免一個點出現誤差并重復使用。

5.3 護筒埋設

樁機定位驗收合格后，在鉆頭上安裝5 cm 寬的擴孔器，保證擴孔直徑700 mm，對準樁位后進行鉆孔，擴孔完成后進行護筒的埋設，一般護筒埋深400 mm，外露200 mm。護筒中心與樁位中心偏差≯50 mm，護筒保持垂直，周圍用黏土回填夯實。擴孔完成后將擴孔器摘除，進行成孔施工。

5.4 樁位高程控制

在現場內均布4 個標高控制點，通過樁頂標高及現場地坪標高計算出吊筋長度，將鋼筋籠安放在護筒上，考慮護筒沉降及吊筋的伸長，所以將吊筋長度減少100 mm（規(guī)范允許樁頂標高偏差為+50 mm）。

5.5 成孔施工

5.5.1 樁機垂直度檢測

鉆機就位時鉆頭定位偏差≤10 mm 并用磁力鉛墜檢測鉆機鉆桿的垂直度，通過調節(jié)樁架來調節(jié)鉆桿垂直度，確保下鉆時鉆桿與水平面垂直。底座水平，鉆桿垂直，鉆進時隨機用水平尺檢測鉆桿的垂直度，保證垂直度偏差≯1%，遇到地表土層松軟的情況，在鉆機底座下鋪墊鐵板。

5.5.2 成孔

鉆進作業(yè)時，采用垂直吊打，保證隨打隨復鉆，通過鉆頭的反復鉆打，保證孔徑。通過試成孔所得數據，鉆進速度控制在0.25～0.41 m/min 內并保證鉆機鉆進過程中注入泥漿密度在1.3 kg/m3左右。

5.5.3 清孔

一次清孔前將泥漿密度由1.3 kg/m3調至1.25 kg/m3進行換漿清孔，清孔時間約20 min，過程中泥漿池根據經驗適當加清水，直至換漿至密度為1.25 kg/m3停止。

成孔后檢測孔徑、孔深，如果未達到深度，進行復鉆[2]。使用平板測繩和普通測繩相結合檢測沉渣厚度，保證沉渣厚度≤100 mm。

5.6 鋼筋籠安裝下放

1）鋼筋籠吊放時采用雙吊筋進行起吊，對準孔位，吊直扶穩(wěn)，慢慢下沉，避免碰撞孔壁，若受阻不得強行下入。鋼筋籠全部入孔后，用吊筋吊正固定并設置壓籠管控制鋼筋籠上浮[3]。

2）豎向主筋采取搭接焊，單面焊縫長10d（d 為鋼筋直徑）；主筋焊接后煨彎，確保主筋同心。

5.7 二次清孔

下放完鋼筋籠及導管后進行二次清孔，將泥漿池泥漿密度逐步下調，使孔內泥漿密度達到1.2 kg/m3以下并檢測孔底沉渣厚度≯100 mm。

5.8 混凝土澆筑

1）每根樁在灌注混凝土前檢驗混凝土坍落度及保水性,確保坍落度（180±20）mm，保水性指標為無外露石子。

2）混凝土初灌量必須保證初灌后導管埋入混凝土以下深度不少于0.8 m。實際初灌量≮1.0 m3。混凝土初灌前在導管中放入球膽。

3）灌注混凝土過程中導管應始終埋于混凝土中，一般埋深2～6 m 為宜，灌注時竄動導管，幅度控制在0.5～1.0 m。拆管前計算（或實測）混凝土上升高度，每次拆卸導管總長度≯6 m,保證拆管后導管在混凝土中的埋深≮1.5 m。導管長度一般為3、1.5 m，使用1.5 m 的導管是為了滿足導管埋深及灌注混凝土操作高度的要求。

4）混凝土必須連續(xù)灌注，中途不得無故停止，單樁澆筑時間不宜超過3 h。

5）混凝土灌注接近樁頂時，用比吊筋長的鋼筋探測混凝土液面高度，確保最低混凝土面高于有效樁頂0.5 m；同時增加導管攢動頻率，確保樁頂混凝土密實度并在澆筑完成后、拆除導管，用長鋼筋對樁頂標高進行最終檢測，確保澆筑標高高于樁頂標高≤500 mm。

6）每根工程樁留置一組≤50 m3的試塊。

6 成品保護

樁基施工時，進行跳打作業(yè)，間隔3.5d（d 為樁徑），有效避免對上鄰近工程樁的擾動，保證其質量。

混凝土灌注完成后立即割除吊筋，防止樁機或挖掘機意外刮蹭，對剛澆筑完成的混凝土灌注樁造成影響。

7 結語

通過試成孔等技術質量措施的實施，施工過程中進行成孔質量檢測581根，占總樁數的26%，經抽樣檢測孔徑、孔深、成渣厚度和垂直度偏差均滿足設計及規(guī)范要求。低應變檢測1 476 根，Ⅰ類樁1 454 根，占檢測樁數的98.5%，Ⅱ類樁22根，占檢測樁數的1.5%，達到了提高鉆孔灌注樁成樁質量的目的。□■