超厚砂層地質中旋挖擴孔灌注樁施工技術應用研究

（身份證號：3505211976****351X，福建 漳州 363000）

0 引言

旋挖鉆機具有自動化高、成樁質量好、施工效率高、勞動強度低等多種優勢，旋挖鉆機采用液壓傳動技術，適用地質廣泛，可穿越超厚砂層地質成孔，旋挖鉆機操作靈活方便，機械化程度高，有利于加固灌注樁周圍軟弱土層，可有效保證穿越超厚砂層地質后成孔重量。

1 工程概況

本工程為某建筑工程灌注樁基礎項目，樁基礎設計等級為甲級，工程總占地面積15675.65m2，總建筑面積約53258.15m2。地上部分包括高層住宅、超市、幼兒園等，地下部分面積為15249.77m2。工程位于南方地區，基坑支護結構樣式為φ800mm@1200mm 灌注樁，一共528 根旋挖擴孔灌注樁，施工條件為超厚砂層地質，穿越砂層厚度為10～30m，

2 超厚砂層地質旋挖擴孔灌注樁施工技術概述

我國建筑行業發展迅速，旋挖擴孔灌注樁在橋梁、碼頭、商場等大型建筑工程中應用普遍，是建筑工程基礎施工時重要的一種施工技術。旋挖擴孔灌注樁施工對設備要求較高，可最大程度地保證鉆孔周圍土層的穩定性和較高的樁身承載力，在大型工程基礎施工中是應用廣泛的樁型，其樁徑、樁長可根據實際工程施工要求調整。旋挖擴孔灌注樁主要施工流程（如圖1所示），其中成孔是旋挖擴孔灌注樁施工的第一步。工程成孔設備采用旋挖鉆機，因為旋挖鉆機具有操作簡單、自動化程度高、施工效率高、對環境影響較小、適應多種地質條件、綜合經濟好等優點，保證灌注樁成孔質量，但旋挖鉆機由于自身重量原因，要求施工現場應具有較高的承載力。

圖1 旋挖擴孔灌注樁施工流程

案例施工場地為超厚砂層地質條件，土層承載力高，但成孔時需要克服砂層厚度，超厚砂層提高了施工難度，超厚砂層施工泥漿損失嚴重，進行灌注樁施工時采用自動化程度高的旋挖鉆機，可提高穿越土層周圍穩定性，施工方便高效、成孔效果好、施工成本較低。穿越超厚砂層成孔時，要防止旋挖鉆機重量過大引起土層縮徑、塌孔等樁身質量問題，盡量減少擴徑時施工材料的浪費。建筑基礎工程中超厚砂層地層十分常見，在控制施工成本的基礎上，最大程度地利用旋挖鉆機優點，如何在超厚砂層地質條件下順利成孔具有重要的研究價值[1]。

3 超厚砂層地質旋挖擴孔灌注樁施工難點分析

在超厚砂層地質條件下，灌注樁施工宜采用旋挖擴孔的方式。用旋挖鉆機穿越超厚砂層時，由于地質承載力低、砂層內聚力差等因素，鉆孔過程容易發生縮徑、塌孔、埋，鉆或擴徑等問題，影響樁身施工質量或混凝土充盈系數超過施工要求引起施工材料的浪費。由于超厚砂層內聚力差，灌注樁需要內摩阻力保證施工質量。如果在地下水位下施工時，會降低樁體與土體的內摩阻力和抗剪強度。成孔后，超厚砂層的土體應力向內釋放，容易發生初始孔徑縮小和孔壁坍塌。根據工程地質特點，解決超厚砂層灌注樁施工難點的方法為：保證護壁泥漿質量和孔壁穩定性；提高鋼筋籠安裝效率，減少孔內泥漿沉淀時間，控制沉砂厚度[2]。

4 施工技術要點

4.1 成孔

灌注樁正式施工前，需要先試成孔，然后按試成孔的參數開展施工。成孔過程采用跳挖方式，鉆孔間距1200mm，旋挖鉆機倒出的渣土堆放在遠離樁孔口≥6m 的位置，應及時外運。旋挖鉆機應施工到設計深度，控制沉渣厚度≤100mm。因為案例基礎工程施工位置在地下水位以下，是容易塌孔或縮徑的超厚砂層，成孔時，為了達到穩定孔壁的效果，鉆進過程采用泥漿護壁旋挖擴孔的施工方法，在超厚砂層施工需要的泥漿相對密度較大。但過高的泥漿相對密度，會影響孔壁的泥皮厚度，過厚的泥皮會降低孔壁韌性。合理控制泥漿的相對密度，保證護壁泥漿質量和孔壁穩定性，可以避免鉆孔縮徑，提高土層粘結力，促進孔壁內部發生水化作用，有效解決鉆孔縮徑、崩塌問題。為避免沉渣過多和清孔困難，應保證孔壁內的泥漿質量。如果泥漿相對密度過大，孔內固體含量多，會引起嚴重的旋挖鉆機磨損，影響設備使用壽命，還影響機械鉆進速度，孔壁應力大導致塌孔[3]。

泥漿循環使用，制備泥漿宜采用膨潤土，含砂率≤8%，造漿率≥5m3/t，塑性指數≥25，泥漿相對密度＜1.25，黏度≤28s，pH 值為中性。影響泥漿質量的因素有含砂率、造漿率、塑性指數、酸堿度、相對密度及黏度等。其中，泥漿相對密度是直接影響灌注樁施工質量的重要因素，泥漿質量決定了成孔質量和設備使用壽命，保證灌注樁施工效果的前提。

4.2 第一次清孔

完成灌注樁成孔后，應檢測孔深是否符合設計要求，用掛5 kg 重鐵的繩子測量孔深，檢查合格后進行第一次清孔。第一次清孔先用撈渣筒反復撈沉渣，清理干凈孔底沉渣，由于工程采用泥漿相對密度較大，最后應用清水置換沉渣，第一次清孔時泥漿相對密度宜控制在＜1.25。

4.3 鋼筋籠安裝

在完成第一次清孔后，進行鋼筋籠的分段對接安裝。根據樁頂標高在鋼板上定位安裝孔位，在每個孔位中焊接30 cm 套管，平均分布在鋼板兩側孔位上，每個套管設置2 個固定螺桿，固定螺桿安裝在鋼板兩側，鋼板安裝固定在底座，完成鋼筋籠的連接。鋼筋籠的對接接頭采用焊接，對鋼筋籠的底部進行焊接前，鋼筋籠的其他部分應提前綁扎固定。如果鋼筋籠安裝的時間過久，孔底沉渣會越來越多，鋼筋籠下放的深度無法達到施工要求，容易發生塌孔、鋼筋籠被埋等嚴重施工問題，應提高鋼筋籠安裝效率。在超厚砂層進行鋼筋籠安裝時，應盡量縮短鋼筋籠的安裝時間，鋼筋籠安裝利用銜接定位裝置加工制作鋼筋籠，對鋼筋籠進行分節編號，鋼筋籠實現快速精確安裝，嚴格控制鋼筋籠的主筋間距、直徑、長度等偏差在規范允許范圍內，鋼筋籠安裝的允許偏差見下表（如表1所示）。

表1 鋼筋籠安裝允許偏差

4.4 第二次清孔

在鋼筋籠安裝后進行第二次清孔，鋼筋籠安裝過程中容易帶入泥漿砂粒，又沉淀至樁孔底部形成新的沉渣，為控制第一次清孔后形成新沉渣的厚度，應盡量提高鋼筋籠的安裝速度，在第一次清孔后的3h 以內完成安裝過程。鋼筋籠安裝后，及時測量樁孔底部沉渣厚度（如圖2所示），并開始第二次清孔。控制第二次清孔的出水管下放深度，出水管底部和沉淤面距離約35cm。第二次清孔控制泥漿相對密度＜1.15，孔口返漿＜1.2，清孔后的孔底沉渣＜40 mm。為防止超厚砂層施工發生樁孔縮徑，解決孔底出現沉渣的問題，應嚴格控制第二次清孔的泥漿相對密度，盡量縮短第二次清孔作業時間，盡快驗收合格，縮短下一工序的等待時間[4]。

圖2 測量沉渣厚度

4.5 混凝土澆筑

導管接口用雙螺紋方扣快速接頭，導管外徑應比鋼筋籠內徑＜100mm，導管壁厚度≥3mm；導管直徑為300mm，直徑制作允許偏差≤2mm；根據制作工藝要求確定導管的分節長度，底管長度≥5m；導管在混凝土澆筑前應先進行試壓，試水壓力約1.0MPa；導管下放時應居中放置。為保證導管接口處的嚴密性，應安裝密封橡膠圈，以保證混凝土正常建筑速度。混凝土澆筑后應及時清洗干凈導管，檢查導管是否存在凹凸變形，檢查無誤后對導管及時進行養護，在導管接口位置涂抹黃油。

根據灌注樁樁徑和混凝土的澆筑速度確定導管的內徑，保證導管上下大小一致、光滑圓順。提前對每節導管進行編號并做好標記，組裝時按照自下而上的順序，安裝后的導管軸線允許偏差大小是鉆孔深度的0.3%，控制導管底部和孔底距離 ≤400mm。導管澆筑混凝土，應防止混凝土發生離析現象，影響混凝土澆筑質量和樁體質量，解決這個問題的有效措施是合理調整工程施工現場施工材料的規格、含水率等，嚴格控制混凝土配比，保證混凝土質量，最大程度降低混凝土的離析現象[5]。

泥漿相對密度，對混凝土澆筑效果具有十分重要的影響。因為混凝土澆筑會沖擊孔壁周圍的泥皮，擠出泥漿，導管外面混凝土上的泥漿相對密度因為混凝土的澆筑會越來越大，影響混凝土的正常澆筑速度，泥漿相對密度變大，增加混凝土出導管的阻力，孔內混凝土容易堵塞導管。

5 結語

在超厚砂層地質建筑基礎工程中，采取控制泥漿質量、提高清孔和鋼筋籠安裝速度等措施，樁基礎施工質量穩定，有效降低灌注樁質量不良數量，工程灌注樁直徑、樁長等滿足支護需求。采用旋挖擴孔灌注樁施工技術，超厚砂層地質條件下的風險顯著降低，保證成孔成樁效果和施工效率，降低了施工成本，提高施工單位的經濟效益。