軟土地質環境下鉆孔灌注樁施工技術研究

閆兵兵（湖北非金屬地質公司，湖北 武漢 430034）

軟土地質施工是城市建設施工中的重要環節，有很多不同的施工方式，目前使用最多的就是粉煤灰碎石施工，這種施工方式因其原料價格便宜，施工過程簡單，得到了廣泛使用，但該技術比較注重整體穩定性，因此對地質要求較高[1]。在對軟土地質進行施工前，務必要先進行表層處理，保證軟土中的水分能有效排出，還需要處理墊層保證軟土地質的穩定性和排水效果，在軟土地質施工過程中，預應力管樁施工對控制軟土地基沉降系數有重要作用，因此，在軟土地質環境下需要設計符合需求的鉆孔灌注樁施工技術[2]。

軟土地質具有特殊性質，因此在設計相應的鉆孔灌注樁施工技術時應該對其進行綜合考慮，設計完善的施工方案才能增加施工穩定性，降低施工成本。在施工過程中有幾個重要的注意事項，第一就是軟土地基的結構優化問題，支護結構的參數必須與后續施工中的需求一致，因此，在軟土地質環境中施工時需要綜合考慮地質數據，設計科學化的地質處理參數，便于制定施工方案[3-5]；第二是地質監測問題，需要保證施工過程中的支撐結構等項目符合國家標準要求，還需要保證施工結果的準確性，因此，在軟土地質環境下鉆孔灌注樁施工中需要先預測軟土的承載能力，基于此，設計了新的軟土地質環境下鉆孔灌注樁施工技術，為后續軟土地質的施工提供參考。

1 施工準備

1.1 軟土地質環境承載力預測

為了保證軟土地質環境下鉆孔灌注樁施工技術施工的穩定性，需要根據實際施工條件中的沉樁深度設計實際軟土環境的承載力，施工樁位偏移是影響施工穩定性的關鍵因素，如果柱網與樁基的位置不準確，容易出現重量差值導致施工異常[6-8]，因此在施工之前必須保證預制樁的質量與軟土地質環境中的承載力相符。

預測軟土地質環境承載力的步驟：第一，設置樁面傾斜角，保證其與樁頂部的位置對應，避免施工工程存在傾斜現象；第二，調整樁基沉樁角度，保證其能與地面垂直，且與樁身、樁錘在一條直線上；第三，篩查沉樁過程中軟土地質的組成成分，避免影響沉樁施工，出現擠土效應；最后，逐一計算單樁承載力，整合出預測的軟土地質環境承載力。

預測軟土地質環境承載力時，還需要剔除沉樁位置偏移產生的誤差，保證上層建筑的重量可以被樁基承擔，在沉樁施工階段，柱網與樁基的位置也需要額外確定，保證預測承載力數值的穩定性。

1.2 制作鋼護筒

選用6mm厚度的鋼板卷制而成，確保鋼護筒直徑在700mm，即大于灌注樁200mm左右。另外，鋼護筒高度應保持1.5m，高于地面0.3m左右。

1.3 泥漿制備

鉆孔施工使用的泥漿一般為循環泥漿，為了保證施工效果使用了自然造漿法制備鉆孔泥漿，并根據鉆孔地的地質條件進行調整，泥漿進入泥漿池后需要保證泥漿的總沉淀時間滿足泥漿沉淀要求，保證鉆孔的效果。鉆進時，需要時刻保持鉆進的高度，選用適當的泥漿進行處理，保證鉆進后的樁身符合設計的鉆孔灌注樁施工需求。利用提升導管法將其調至正確的混凝土配比，選取恰當的攪拌機和計量設備進行攪拌，確保攪拌過程符合施工需求。

2 鉆孔灌注樁施工

2.1 埋設鋼護筒

根據軟土地質施工現場的施工情況，需要埋設鋼護筒，首先需要使用6mm鋼板卷制作鋼護筒，在鋼護筒制作成形后，需要定位鋼護筒的位置，使用特殊技術開挖孔口，確定安裝位置后，進行初步觀測，將鋼護筒下沉，在下沉過程中務必保證鋼護筒平穩，常規的軟土地質環境土層一般都為淤泥質黏土，埋深也在10m左右，因此具有較大的穿透難度，在這種情況下，設計的施工技術結合了人工挖埋技術進行護筒埋設，避免外界因素導致的護筒塌陷問題。

埋設鋼護筒步驟：第一步，檢測軸線中心與標準點之間的距離，根據該距離設置中心樁位；第二步，根據樁位設置全站儀，保證其可以進行樁位檢驗；第三步，設置標準的鋼護筒基坑，避免中心位置偏移導致鋼護筒埋設誤差；第四步，計算鋼護筒的相關參數，降低平面誤差，保證鋼護筒可以在不同的地質條件下埋設；第五步，可以添加新型護筒，降低埋設過程中可能出現的穩定性問題。一旦在鋼護筒施工過程中出現中心位置與埋設位置偏移問題，需要立即根據鋼護筒垂直度降低其與中心位置的偏差，并在外圍用恰當的填充材料進行填充，保證鋼護筒埋設位置的準確性，提升施工的可靠性。

2.2 鉆孔施工

鉆孔灌注樁施工最關鍵的一步就是鉆孔施工，首先選取合適的鉆機，以反循環檔進行低速鉆進，從而降低卵石對施工造成的影響。根據施工地區的地質條件，不斷切換鉆機的鉆頭，增加鉆機的穩定性。

使用轉盤中對平法進行鉆探，保證孔內水頭過渡及泥漿標準濃度，并進行垂直檢驗，保證鉆孔施工的順利進行。在鉆探初期，采用慢速循環法進行鉆探，鉆至一定深度后切換擋位，進行反循環鉆探。如果此時鉆探的孔徑達到了一定的深度，需要切換鉆機的鉆桿，經過實際分析發現孔深與鉆桿直徑有關，需要保證鉆桿剛度，減少擺幅，實現鉆孔的穩定性。

另外在鉆孔后有一個重要環節是清孔，目的在于清除樁孔內的雜質，最大限度減小孔底沉降厚度，確保樁孔的承載力。最好在鉆孔結束后快速清孔，避免因放置時間過久導致殘渣沉積。

2.3 水下混凝土灌注

完成鉆孔灌注樁施工的最后一步就是水下混凝土灌注，灌注過程中灌注樁的中心坐標必須預先經過檢查，達到要求后才可以使用，除此之外，安裝的鉆機必須平穩，保證鉆桿與機架平臺始終呈垂直關系。為了保證水下灌注的效果，需要嚴格控制混凝土的灌注時間，常規的混凝土灌注時間約在8h內。水下混凝土灌注圖如圖1所示。

圖1 水下混凝土灌注簡圖

為了保證灌注效果，可以使用鉆機調整導管的實際位置，本文設計的施工技術利用吊車輔助水下混凝土灌注，在灌注之前需要進行密封性實驗，降低灌注失敗的概率，使用拔球法，首先在漏斗的底部鋪上彩條布包球，等待漏斗注水，注滿后保證設置的裝置與水隔絕，從而將導管內的水排空。混凝土的實際填埋深度必須高于設置數值，漏斗的埋深需要高于8m，避免出現導管斷柱問題，在施工過程中必須安排施工人員實時查看導管孔狀態，確保導管內不發生堵塞，一旦發現導管內部存在堵塞物，施工人員需要立即活動導管，保證導管的通透性。水下混凝土灌注必須要致密，但實際灌注效果往往較差，基于此本文設計的技術改良了鉆機的灌注手法，使鉆機先向上提拉，再快速垂直下降，從而增加混凝土的壓實度，保證灌注質量。

3 實例分析

3.1 概況及準備

選取某軟土地質環境下工程進行實例分析，該工程總面積約為2356.54m2，屬于橋梁結構，寬度約為14.68m，水下樁基數量較多，均為摩擦型受力，對工程現場進行勘探，存在沙土液化問題。根據上述設計的施工技術，選取特殊型號的環鉆機進行施工，環鉆機的工作參數如表1所示。

表1 環鉆機工作參數

由表1可知，環鉆機主要通過空氣壓縮進行氣循環，壓縮的空氣與液體之間呈互相融合狀態，沉淀后再進行循環利用，此時該環鉆機的沉沒比a計算公式如式（1）所示。

式中，h1代表導管插入深度，h2代表出口與頂面距離。

環鉆機可以通過抽吸，形成負壓環境，再與大氣壓共同作用產生環狀空間，進行清空處理后完成樁基施工，此時環鉆機工作原理圖如圖2所示。

由圖2可知，在施工前需要依賴水上作業平臺進行施工，保證環鉆機滿足灌注荷載要求，鋼護筒插打時需要選擇適當的激振力，鉆孔灌注樁施工過程中，最重要的就是泥漿的選擇，各個施工階段的泥漿性能指標如表2所示。

圖2 環鉆機工作原理圖

表2 泥漿性能指標

由表2可知，保證施工泥漿密度符合上表的性能指標后可以進行鉆機鉆孔施工，首先進行護筒內鉆進，保證泥漿回流狀態，其次調換鉆機鉆頭，進行護筒外軟弱地層鉆進。為了保證循環鉆機的工作效果，設置了不同地層下的鉆機施工參數，如表3所示。

表3 鉆機施工參數

按照表3中的施工參數進行施工，接下來進行清孔處置，緩慢轉動鉆具，避免塌孔，完成樁基施工，完成施工后設計了鉆孔灌注樁施工穩定指標k，如式（2）所示。

式中f-代表軟土地質作用力；

g-代表無壓情況軟土受力。

3.2 應用結果與討論

在上述準備的基礎上，分別使用本文設計的鉆孔灌注施工技術與傳統的鉆孔灌注施工技術進行施工，對比兩種技術在不同施工點的施工穩定性指標k，已知標準的穩定性數值為1，使用公式（2）計算結果如表4所示。

由表4可知，設計的鉆孔灌注施工技術施工后的穩定性指標k與標準數值1較擬合，證明設計的鉆孔灌注施工技術的施工效果較好，具有穩定性。

表4 應用結果

4 結語

綜上所述，隨著我國建筑技術的發展和進步，施工技術也在不斷更新，基于此，本文研究了軟土地質環境下的鉆孔灌注樁施工技術，以預測軟土地質環境中的環境承載力為基礎，根據軟土地質環境進行施工技術設計，進行實例分析，結果表明，設計的鉆孔灌注樁施工技術的施工效果較好，具有施工可靠性，有一定的應用價值，可以作為后續軟土地質環境中施工的參考。