軟弱地層旋挖灌注樁施工關鍵技術及事故處理分析

李玉才

(1. 廣東省地質局第七地質大隊，廣東惠州 516008；2. 廣東省惠州地質工程勘察院，廣東惠州 516008)

0 引言

旋挖灌注樁具有自動化程度高、成孔速度快、質量好、綠色環保、適用地層廣等優勢，已廣泛運用于工程項目灌注樁施工。由于鉆機性能和人員操作水平以及場地地層條件的影響，加之行業尚未編制相關旋挖鉆孔樁施工技術規范，沒有形成系統的工法研究，旋挖成樁施工過程中大量的質量問題也隨之產生。本文以廣東省客家商會總部經濟項目二期樁基工程為基礎，對復合軟弱地層條件下旋挖灌注樁施工難點及關鍵技術措施進行了分析與研究，提出各道工序的注意事項，總結了施工中常見事故及其處理方法。

1 工程概況

廣東省客家商會總部經濟項目位于珠海市橫琴新區橫琴環島東路的北側，二期48、49號地塊基礎樁工程設計采用鉆(沖)孔灌注樁基礎，樁徑有1000 mm、1200 mm兩種，設計以中微風化巖層作為樁端持力層，樁端進入持力層深度0.5 m。

施工場地土層分布及特征如下：①人工填土層，主要以花崗巖塊石及其風化土新近回填而成，以黏性土為主，間中夾大量塊石，厚度為1.30～5.30 m，平均2.93 m；②淤泥，飽和，流塑，厚度6.10～15.50 m，平均11.12 m；③粉質黏土，飽和，可塑為主，厚度2.00～13.30 m，平均厚度5.15 m；④粗/礫砂，含較多黏粒，飽和，松散—稍密，厚度1.25～22.10 m，厚度變化較大，平均8.76 m；⑤淤泥質土，飽和，流塑，厚度1.70～8.90 m，平均4.50 m。上述地層以下為風化花崗巖層。

由于需要穿過填土、淤泥及砂層等軟弱土層，成孔過程中容易發生孔壁坍塌，從而影響成樁的質量及施工效率，施工過程中需采取有效的護壁措施確保成樁后孔壁穩固。

2 施工關鍵技術

2.1 護筒的制作與埋設

考慮本項目施工場地人工填土層厚度約1.30～5.30 m，人工填土層受擾動后容易發生塌孔，因此該項目采用加長孔口鋼護筒。各樁開孔前，用旋挖鉆機下入長度不小于6 m的直徑1.2～1.4 m鋼護筒(圖1)。護筒采用壁厚5 mm鋼板制作，護筒埋設時高出施工地面0.35 m，護筒埋設時護筒外側與地層之間用黏土進行人工夯實，地層較軟弱時，在黏土中摻入適量水泥粉進行夯實，以保證護筒牢固，避免在鉆孔過程中由于水的浸泡發生“串皮”現象，護筒發生位移。護筒埋設過程中應在護樁上拉上十字線，根據中心點隨時進行調整，保證樁位中心線與護筒中心線一致，誤差控制在50 mm以內。

圖1 施工現場護筒埋設Fig.1 Tubes buried at construction site

2.2 泥漿性能要求

根據不同的地質條件對泥漿進行調整，泥漿性能指標如表1所示。

表1 不同地層對泥漿性能指標的要求Table 1 The requirements on mud performance indicators for different formation

2.3 清孔

確定終孔后，用旋挖斗在孔底反復旋挖2～3次，將孔內的沉渣清除干凈。清渣后對孔底的沉渣進行檢測，不得大于50 mm，為避免塌孔造成孔底沉渣過多，應及時下入鋼筋籠并灌注混凝土。灌注混凝土前應對樁底沉渣進行復測，如孔底沉渣較厚，則采用“泥漿正或反循環法”進行二次清孔，直至孔底沉渣厚度達到設計要求后方可灌注混凝土。清孔后澆筑混凝土前，孔底500 mm以內的泥漿密度≤1.25 g/cm3，含砂率≤8%，黏度≤28 s。

2.4 安裝導管

首先，在導管外壁用明顯標志逐節編號，導管吊裝前先試拼，接口連接牢固，封閉嚴密，并進行導管水密性試驗，進行水密試驗的水壓不應小于孔內水深壓力的130%，也不應小于導管壁和焊縫可能承受灌注砼時最大內壓力的130%。

根據樁孔的深度確定導管的拼裝長度，導管下口至孔底的距離宜為300～500 mm，安裝時同時檢查拼裝后的垂直情況。

吊裝時導管位于井孔中央，根據配管計算的導管管節長度逐節安放，做好導管安裝記錄，防止卡掛鋼筋籠，并在澆注混凝土前進行升降試驗。

每次混凝土灌注完畢必須馬上清洗導管并保護導管端口螺紋，確保導管內壁光滑圓順，螺紋表面干凈。因使用時間過長而變形、磨損的導管應剔除。

2.5 水下混凝土灌注

本項目鉆孔樁水下混凝土設計標號為C30與C35。混凝土在攪拌站集中拌制，使用混凝土攪拌運輸車運至施工現場。灌注水下混凝土前，再次檢測孔底泥漿密度及沉渣厚度，當沉渣厚度大于驗收標準時，必須進行二次清孔，確?？椎壮猎穸确弦幎ㄒ蟆９嘧⑶皯皶r報請監理單位進行檢驗，驗收合格后開始灌注水下混凝土?；炷凛斔偷焦嘧⒌攸c時，應經常抽檢其和易性、塌落度等情況。

灌注首批混凝土時應注意下列事項：①首批混凝土的用量應能滿足導管初次埋置深度≥2.0 m和填充導管底部間隙的需要；②灌注混凝土前需對混凝土漏斗和導管灑水潤濕；③混凝土灌入孔底后，立即檢測孔內混凝土面高度，計算出導管的埋深，符合要求后方可正常澆注；④應連續有節奏地進行混凝土灌注，并盡可能縮短拆除導管的間隔時間，導管內混凝土不滿時，混凝土應沿料斗邊徐徐灌注，防止在導管內造成高壓氣囊，導致導管破壞；⑤在灌注過程中，經常保持孔內水頭，防止坍孔，隨時用測錘測量混凝土面的高度，以提供拆除導管的依據并保持導管底口經常埋入混凝土中的長度不小于1 m，且不宜大于3 m；⑥灌注將要結束時，導管內混凝土柱高度減小，混凝土落差降低，而導管外的泥漿及所含渣土密度增大，在混凝土頂升困難時，可在孔內加水稀釋泥漿，并換出部分沉淀土，也可提升混凝土料斗至一定高度，增大混凝土落差，使灌注工作順利進行，拔最后一節導管時要慢，防止泥漿擠入產生泥心；⑦為確保樁頂質量，在樁頂設計標高以上加灌混凝土1 m，混凝土初凝以前必須完成灌注；⑧灌注混凝土時，每根樁應制作不少于4組(共12塊)的混凝土試件；⑨混凝土灌注完后應立即撥出處于地面及樁頂以上的整體式鋼護筒。

3 常見事故及處理方法

3.1 常見鉆孔事故的預防和處理方法

旋挖灌注樁鉆孔過程中主要會產生坍孔、鉆孔傾斜、擴孔、縮孔、掉鉆落物、卡鉆等事故，其產生原因及處理措施如表2所示。

表2 常見鉆孔事故產生原因及處理方法Table 2 Causes and solutions for the common drilling accidents

3.2 常見混凝土工程質量事故的預防和處理方法

混凝土灌注過程中主要會產堵管、沉渣、夾層斷樁、砼面高度不符合要求等事故，其產生原因及處理措施如表3所示。

表3 常見混凝土工程事故產生原因及處理方法Table 3 Causes and solutions for the common concrete engineering accidents

4 結語

軟弱地層旋挖灌注樁成孔過程中容易發生孔壁坍塌等事故，在鉆孔過程中針對不同的地層應采用相應性能指標的泥漿進行護壁，孔口采用長鋼護筒進行護壁。同時，施工前應結合工程條件對潛在的施工問題進行分析，制定相應預防及處理方案，發生事故時及時進行處理，減少損失，確保施工質量。