復雜地質下超大鉆孔灌注樁施工關鍵技術及質量控制

李明宇 李戰彬 林義峰

（中建-大成建筑有限責任公司）

1 工程概況

西安市北辰大道快速路改善工程采用“主線高架、地面輔道”的建造形式，一標段主線共計118 根樁，其基礎形式采用灌注樁，樁徑分別為1.6m、1.8m，樁長分別為45m、55m、60m、65m。根據設計勘探單位提供的地勘報告顯示，在K0+692-K0+920(BC5-BC11)施工范圍內，共計40 根樁，地質條件較為復雜，主要表現為雜填土層較厚，較厚處達22.4m，并夾雜多處砂層，地質情況如圖1所示。另外該范圍原處臨街路口，地下既有廢棄管道分布較多，如圖2、圖3 所示。

圖1 地質情況

圖2 BC11 孔壁內管道孔隙圖

圖3 BC7 地下管道平面示意圖

2 施工工藝

本工程采用正循環鉆機鉆孔施工，其施工工藝流程如圖4 所示。

圖4 施工工藝流程圖

3 施工難點及分析

3.1 泥漿滲漏

在該段范圍內的樁基工程施工過程中，80%的樁基均發生不同程度滲漏漿的現象。在BC11 的四根樁鉆進過程中，每根樁先后共發生3～5 次不同程度的漏漿，基本處在距地面20m 范圍內。滲漏漿形式及發生原因主要有以下兩類情形：

⑴由于回填層松散導致的滲漏漿。此類滲漏漿多表現為速度慢，并存在部分部位塌孔的風險[1]。

⑵回填層存在管道導致的滲漏漿。該施工范圍存在廢棄管道，管道穿過樁位，鉆孔到該位置后，漿體從管道位置流出，表現為突發漏漿漏空現象，該情形通過增加泥漿濃度并及時補漿等辦法都不能滿足要求。

3.2 坍孔

由地勘報告顯示，地質情況較為復雜，主要體現在樁孔內存在較厚雜填土層，以及多處砂層，根據現場施工情況，通過分析，造成坍孔的原因主要有四個方面：

⑴泥漿的粘度與比重不滿足要求。泥漿的比重大于水，在靜水壓力影響下，較大比重的泥漿可在孔壁形成泥皮，起到阻孔外滲的效果，當泥漿比重不足，會引起內外不平衡而塌孔[2]。

⑵鉆孔的速度過快導致坍孔，尤其鉆進到砂層位置，過快的鉆孔速度將擾動砂層，孔壁因振動導致疏松塌陷，繼而誘發坍孔。

⑶在清孔的過程中，未采取循序漸進降低泥漿比重的方式，使得孔內泥漿的粘稠度驟減，引起泥漿護壁效果變差，造成孔壁坍塌。另外，清孔完成后停歇的時間較長也會引發坍孔。

⑷鋼筋骨架的下放操作不當。在鋼筋籠下放過程中，鋼筋骨架碰撞摩擦孔壁，造成坍孔。

3.3 沉渣厚度較大

沉渣一方面來源于護壁效果較差造成的砂層沉淀物累積，另一方面來源于鋼筋籠下放過程中從孔壁刮落下來的泥塊。孔底的沉渣厚度直接影響到樁基的承載力[3]，根據設計要求，沉渣厚度不得超過20cm。

4 施工關鍵技術及措施

4.1 改善泥漿滲漏關鍵技術

⑴優化泥漿配比

優良的泥漿性質將產生較好的護壁效果，然而制漿材料的選擇，需要結合現場施工條件并綜合考慮施工成本及便利來確定。本樁基工程選擇黏土作為制漿材料。

根據現場施工情況，在雜填土較厚的區段內，選取三根無廢棄管道通過的樁孔BC11-1、BC11-3、BC9-2 來進行試驗，比較相同鉆進深度所使用不同比重的泥漿作為鉆進介質時的泥漿損失量，結果如表1 所示。

酒店企業文化，就是酒店根據自己的特點，為達到一個共同認可的目標，為酒店的生存和發展而樹立的一種價值取向。它是以酒店價值觀為核心的諸多內容組成的有機統一體，包括精神、觀念、作風、習慣、行為準則等。我國酒店業對企業文化重視不夠，沒有形成主體的企業價值觀。我國與發達國家的差距，從職業的熱愛程度講，存在較大的差距。酒店業無論是經理人員，還是普通員工，多數都缺乏“職內滿足感”，沒有發自內心地把酒店工作當作一種事業來熱愛，歸根結底是缺少企業文化的熏陶，沒有形成主體的價值觀。

表1 不同比重泥漿鉆進時損失量比較

通過對比，發現采取不同泥漿比重對泥漿損耗量會產生較大影響。從表1 中可以看出，就單根樁而言，在相同的鉆進深度下，樁孔的漏漿量隨著泥漿比重的增加而減小。其主要原因是較大比重的泥漿，在鉆進過程中，有效封堵雜填土中的裂縫，產生了較好的護壁效果。當漿液密度提高至1.2g/cm3時，滲漏漿程度明顯降低；當高于1.25g/cm3時，泥漿漏漿損失并沒有減少太多。考慮到較厚的泥漿比重對鉆進產生的不利影響，因此在雜填土層漏漿速度較慢的情況下，鉆進漿液密度應適當加大，鉆進過程中需要根據孔口漿液濃度變化及時調整循環。就該施工段而言，鉆進漿液密度宜控制在1.2～1.25g/cm3之間。

⑵原土回填

在BC10-2 鉆進的過程中，通過成孔記錄發現在地下8m 左右位置泥漿滲透較為嚴重，通過增大泥漿比重仍有漏漿情況出現，說明該層段有較大孔隙或滲漏通道。通過成孔記錄確定漏漿段的層面起始高程，然后對漏漿段上下1～2m 范圍內采用黏土回填后重新鉆進。為防止上層黏土封堵功能逐漸失效而造成護壁泥漿大量滲漏、回填部分出現塌落的現象，需嚴格控制成孔及灌樁時間。

⑶改善施工方案

鑒于雜填土層孔壁的不穩定性，以及樁位內較大管徑的地下管線施工漏漿等問題，實現較好的護壁效果并防止塌孔是樁基施工成敗的關鍵。針對現場情況，可采用加長護筒的施工方案進行施工。

采用加長護筒施工方案時，要控制好加長護筒位置及垂直度。埋設護筒之前，可通過埋設護樁等方法做好定位。由于護筒較長且壁薄，要求規范吊裝與埋設過程。必要時，需要對鋼護筒增加穩定措施。護筒埋設后須嚴格檢查垂直度，防止護筒下放后出現傾斜。

在穿過地下管線部位，加長護筒有效阻止了泥漿與孔壁中管線通道的接觸，避免了泥漿滲漏，且鋼護筒也起到了支撐孔壁的作用，降低了孔壁坍塌的風險。

4.2 避免塌孔關鍵技術及措施

由于塌孔產生的原因較多，因此避免塌孔提高樁基質量，要對樁基施工進行過程控制。

⑴機械選型

根據施工情況，分別有正循環與反循環兩種鉆機。相比反循環鉆孔，正循環對孔壁的沖刷影響更小。其工作原理是泥漿由鉆桿內壓入，繼而由鉆桿外壁上升到孔口位置，該方法可形成流動分力，可確保孔壁穩定。而后者是泥漿由孔口自行流至孔底，通過鉆桿中心將其吸上，而泥漿在下流過程中會對孔壁形成沖刷作用，因而導致坍孔。就對孔壁的保護作用而言，正循環比反循環鉆孔方法更適合這類復雜地質情況。

⑵優化清孔泥漿

為保證清孔效果，需降低泥漿比重，為避免清孔泥漿粘稠度驟減而引起護壁效果變差，在清孔過程中，需循序漸進降低泥漿比重，保持孔壁的穩定，降低孔壁坍塌的風險。

⑶鋼筋籠質量控制

保證鋼筋籠制作質量，防止其變形。起吊時，采用兩點起吊或者三點起吊，平穩起吊，防止吊裝過程中造成鋼筋籠變形。吊放時鋼筋籠要對準孔位，下放時，吊直扶穩，緩緩下沉，防止碰撞孔壁[4]。

⑷控制沉渣厚度

鉆到設計深度后，進行清孔，并及時下放鋼筋籠以及導管，為減少該過程造成懸浮沙礫沉淀，安排二次清孔，盡可能加快灌注速度、縮短灌注時間[5]。

5 結論

本工程中，泥漿護壁是灌注樁施工中的重點，其能有效地遏制塌孔、漏漿發生。另外，在機械選型、鉆孔、清孔、下鋼筋籠、安裝導管、混凝土灌注等整個施工過程中須加強質量管理控制，對減少孔內事故發生、降低施工風險以及節省成本具有重要的經濟價值以及社會意義。