咬合樁在強風化砂巖層深基坑中的優化設計與施工研究

武開通 趙小明 黃 瑞

（1.甘肅省建設投資（控股）集團有限公司， 甘肅 蘭州 730050；2.甘肅第六建設集團股份有限公司， 甘肅 蘭州 730040）

0 前言

當前建筑業蓬勃發展，超高層建筑越來越多，深基坑工程也越來越常見，深基坑施工的難題也不斷涌現，蘭州市城關區在深基坑開挖過程中經常遇到強風化砂巖層，砂巖層裂隙水含量大，砂巖膠結性差，且砂巖軟化、崩解速度快，基坑開挖支護難度較大。因此，需要通錯采取一定的優化設計和施工措施來解決這些施工難題。

1 工程概況

對蘭州市城關區某高層住宅樓群體工程進行分析，發現其選用鋼筋-砼平板式筏形構造作為基礎，砂巖層作為持力層，局部位置遍布著卵石層。設計基坑挖深15～17m，強風化砂巖層各位置裸露厚薄程度不一，基本是在5～6m范圍中取值，抗壓強度400kPa，膠結性差，且砂巖軟化、崩解速度很快[1]（不到5分鐘）。

本工程場地地形總體呈南低北高，地面標高介于1508.94m-1512.52m，最大高差3.58，場地地貌單元為黃河Ⅱ級階地。地層情況如下：

2 咬合樁優化設計

最終確定設計參數：素混凝土樁直徑500mm，樁長8000mm，樁心距離800mm；高壓旋噴樁直徑500mm，樁長8000mm，樁芯插入一根DN100長度6000mm鋼管，樁心距離800mm；樁頂設置900mm×400mm冠梁。

通過先施工素混凝土樁，后采用鉆機引孔預先松動和高壓噴射注漿對砂巖層的切割，加固土體，在某種程度上使砂巖層粉砂被漿液置換，達到固化砂巖層目的。弱工人確認注漿固結體能和素砼構件之間聯合成堅穩的帷幕時，可以將地下水體隔離在基坑外側，避免風化砂巖層因遇水在空氣中加速風化、坡腳軟化，出現流砂現象，提高邊坡的抗壓和抗剪強度[2-3]。

3 素混凝土樁+旋噴樁咬合樁施工順序

4 素混凝土樁施工操作要點

素混凝土樁施工前根據場外已知坐標基準點，測設出樁芯坐標，每根樁均需進行定位放線，素混凝土樁采用長螺旋鉆機成孔，成孔后壓灌C30混凝土，素混凝土樁分段施工，旋噴樁緊隨其后施工，之間保持施工距離。

4.1 素混凝土樁施工

4.1.1 試成孔及確定工藝參數

本工程素混凝土樁采用長螺旋成孔壓灌樁，素砼樁開工前，要指派專人對機械設備進行整體調試，同種成孔設備、設計方案、地質條件下試成孔數要≥ 3根。

4.1.2 鉆機就位： 就位前要嚴格復核圖紙合樁位是否正確，各處樁頂標高是否統一，樁位一定要和工程設計要求相吻合，墊平鉆機底部，鉆架整體穩固，經檢測確定鉆頭對準樁位以后才可以進行開鉆操作。

4.1.3 樁垂直度：鉆機就位的同時，精確整頓樁體垂直度，將垂直度誤差控制在1%之內。

4.1.4 標高調控：參照勘測院所為施工方提供的水準點位及施工場地標高驗孔，將控制點引至施工現場并做好相應保護，然后計算出進入地下深度，并嚴格按照設計樁長施工到設計數值。

4.1.5 開鉆：開鉆前必須檢查鉆頭直徑，嚴禁開口鉆進，鉆尖接觸地面時，下鉆速度要慢，通過試樁確定相關工藝參數。

進入軟硬層交界時，應保證鉆機垂直，緩慢進入，鉆進過程中應隨時檢查樁孔垂直度，確保樁孔垂直，并做好記錄。

4.1.6 終孔：

鉆至圖紙設定的標高以后，組織工程參建方對終孔成孔質量進行檢測驗收，做好檢測記錄并，在確認其達標以后方可進入至壓灌通工序。

4.2 灌注砼施工

混凝土要連續進行，混凝土供應應提前預訂，滿足施工需要，確保每根樁一次性澆筑完成，直至設計樁頂標高，形成素混凝土樁。

5 高壓旋噴樁施工（單管法）操作要點

5.1 機械引孔松動：由于風化砂巖層硬度大，旋噴樁施工前要先采用外徑?450mm的螺旋鉆機，鉆孔引松砂巖層，引孔深度與旋噴樁設計深度相同[4]。鉆孔位置與設計位置偏差不得大于50mm。

5.2 旋噴樁施工

5.2.1 試樁及確定工藝參數

注漿材料采用水泥凈漿，水泥采用P·O42.5R級普通硅酸鹽水泥，水灰比1：1。

5.2.2 鉆機就位：在將鉆機停放在指定位置以后，對其進行校正操作，確保鉆桿軸線正對準孔位，穩固樁機。

5.2.3 插管：插管階段，射水遇插管同步進行，要將水壓力控制在1MPa內。

5.2.4 試管：當注漿管插入預定深度后，應用清水進行試壓，待設備和管路情況正常后，則可開始高壓注漿作業。

5.2.5 高壓旋噴注漿作業：當旋噴管插入預定深度后，立即按照設計配合比進行攪拌漿液，漿液采用水泥漿，指揮人員宣布旋噴開始時，旋轉提升旋噴管，自下而上連續進行噴漿。現場值班技術人員一定要動態監測注漿實際流量、風量、轉動及上提速率等諸多指標，確保其檢測值符合工程設計要求，記錄工資隨時開展，繪制作業過程曲線[5]。

5.2.6 噴射結束及拔管：注漿至設計高度后，拔出噴漿管，注漿結束，漿液填入孔中，多余漿液清除掉，要及時拔管，不可將其久留孔中[6]。

5.2.7 沖洗：當旋噴提升到設計標高后，旋噴即告結束。施工完畢應及時將注漿管等機具設備沖洗干凈，管內機內不得殘存水泥漿。

8）移動機具：將鉆機等機具設備移到新的孔位上。

5.3 高壓旋噴樁施工完后立即插入DN100鋼管，以增強旋噴樁的剛度，在止水的同時，起到了對砂巖層開挖后邊坡的支護作用。

5.4 最后在樁頂施工標號為C20鋼筋混凝土冠梁，冠梁的寬度同旋噴樁排寬，使各旋噴樁連接在一起，形成一個整體[7]。

6 結語

在本工程深基坑施工過程中，應用素混凝土樁+高壓旋噴樁咬合樁施工技術，有效解決了砂巖層裂隙水及流砂處理問題。打破以往傳統的采用雙排或三排高壓旋噴樁支護、止水、止砂的施工工藝，減少了樁的數量，加快施工進度。同時打破了被動采取措施的技術原理和組織觀念，實現了主動預控，事實證明在整個施工過程中，大大節約了勞動力、費用和工期，經濟效益突出[8]。

該施工方法具有造價低、施工速度快、安全可靠、施工方便，工藝簡單、可適用范圍廣等優點。在節約了人工成本的同時，也保證了施工進度和施工安全質量[9-10]。同時采用深基坑紅砂巖止水止砂施工技術，可有效的解決蘭州市區深基坑施工時砂巖層裂隙水及流砂處理的難題，綜合效益明顯，同時也為今后同類工程深基坑施工提供可供借鑒的施工經驗。