干性砂卵石層灌注樁施工工藝研究

藍(lán)文浩

（中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司，北京 100040）

長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌施工技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，目前已經(jīng)較為成熟[1-7]。由于該技術(shù)沒有泥漿污染、效率高、速度快的特點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。然而,隨著該技術(shù)的普及,其伴隨著的一些施工質(zhì)量問題也越發(fā)凸顯。北京干性砂卵石地層中成樁時(shí)鋼筋籠插不到位的問題困擾著眾多在該地區(qū)施工的企業(yè)。干性砂卵石地層一般砂子含量較高,混凝土灌注后,樁孔壁混凝土由于受到干砂的吸附,致使孔壁混凝土漿液流失加快,使混凝土坍落度迅速減小,流動(dòng)性減弱,使得鋼筋籠插入時(shí)阻力急劇增加,以致鋼筋籠無(wú)法插至設(shè)計(jì)標(biāo)高。而旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁工藝在干性砂卵地層施工時(shí)，存在泥漿滲漏嚴(yán)重、塌孔。嚴(yán)重影響后續(xù)預(yù)應(yīng)力錨桿施工，甚至因?yàn)槌霈F(xiàn)護(hù)坡樁鼓肚而影響結(jié)構(gòu)施工[8-14]。因此,為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷,在原有施工工藝的基礎(chǔ)上提出了新的長(zhǎng)螺旋成孔壓灌水泥凈漿護(hù)壁后旋挖成孔工藝。該工藝是在多年長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁及旋挖鉆機(jī)施工基礎(chǔ)上總結(jié)出的新的施工方法,并在工程實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行了驗(yàn)證,施工效果較好。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

擬建工程西局村集體土地租賃住房項(xiàng)目一臨近14號(hào)線地鐵圍護(hù)工程，項(xiàng)目占地面積約為6614.05m2，本工程基坑北側(cè)為西局欣園小區(qū)的住宅樓（地上13層，地下2層）；西側(cè)為方恒萬(wàn)澤中心（地上14層，地下3層）；東側(cè)為鼎恒中心商務(wù)樓，其結(jié)構(gòu)形式為地下三層的高層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)。本工程為西局村集體土地租賃住房項(xiàng)目一基坑工程，其中1#樓±0.00 為46.800m，其它±0.00 為47.100mm，基坑平面尺寸為南北約55～63m 不等，東西長(zhǎng)度約120m，基坑深度約14.15m。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘探、原位測(cè)試與室內(nèi)土工試驗(yàn)成果的綜合分析，將勘探深度(最深35.00m) 范圍內(nèi)的地層，按成因年代可劃分為人工堆積層、新近沉積層及第四紀(jì)沉積層三大類，并按巖性及工程特性進(jìn)一步劃分為5個(gè)大層及亞層。如圖1所示。

表層為人工堆積之厚度1.40～3.70m 的房渣土①層，粘質(zhì)粉土素填土、砂質(zhì)粉土素填土①1 層及卵石素填土①2層；

人工堆積層以下為新近沉積的卵石②層，細(xì)砂、中砂②1層及砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土②2層；

新近沉積層以下為第四紀(jì)沉積的卵石③層及中砂、細(xì)砂③1層；卵石④層；卵石⑤層，中砂、細(xì)砂⑤1層及砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土⑤2層。

1.2 水文地質(zhì)條件

勘探期間于鉆孔內(nèi)(35.00m 深度范圍)實(shí)測(cè)到1 層地下水，地下水類型為潛水，其穩(wěn)定標(biāo)高為23.03～23.63m(埋深為22.90～23.50m)。

1.3 支護(hù)設(shè)計(jì)

基坑深度約14.15m。采用樁錨支護(hù)形式，樁長(zhǎng)20.3m，樁徑800mm，樁間距1.6m。長(zhǎng)螺旋壓灌反插鋼筋籠工藝。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工情況

按照原施工方案采用長(zhǎng)螺旋壓灌反插鋼筋籠施工工藝。護(hù)坡樁施工開始后，即遇到鋼筋籠插不到位情況。經(jīng)協(xié)商，采用旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁施工工藝。但是在施工過(guò)程中出現(xiàn)混凝土嚴(yán)重超方，同時(shí)泥漿漏漿嚴(yán)重。本著經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保的原則，經(jīng)過(guò)充分研究決定采用提出了長(zhǎng)螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機(jī)二次成孔工藝。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

長(zhǎng)螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機(jī)二次成孔工藝流程如圖2所示。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 鉆機(jī)就位（1）鉆機(jī)坐落面應(yīng)堅(jiān)實(shí)、平整、不塌陷。

（2）鉆機(jī)就位時(shí)必須保持機(jī)身平穩(wěn)、不傾斜，如施工平臺(tái)凹凸不平必須提前平整場(chǎng)地，對(duì)于地面微小起伏可用方木鋪墊。

（3）鉆頭對(duì)位前應(yīng)先用鐵鍬挖出樁位白灰，鉆尖與樁位對(duì)齊后通過(guò)調(diào)平裝置調(diào)整鉆桿垂直度，調(diào)整鉆桿垂直度和對(duì)樁位應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，鉆尖與樁位偏差不大于20mm。

3.2.2 一次鉆至設(shè)計(jì)深度

鉆孔應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，一次鉆至孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.2.3 壓灌水泥凈漿

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高后略提一下鉆桿，開始?jí)汗嗨鄡魸{（配比為0.45），在壓灌過(guò)程中鉆桿不動(dòng)，直到水泥凈漿溢出鉆孔孔口，靜待30～40min后將鉆桿提出，鉆機(jī)移至下一孔位。

3.2.4 旋挖鉆機(jī)就位

鉆機(jī)按指定位置就位，并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下，調(diào)整桅桿及鉆桿的角度。鉆機(jī)安裝就位之后，應(yīng)精心調(diào)平，確保施工中不發(fā)生傾斜、移位。對(duì)孔位時(shí)，采用十字交叉法對(duì)中孔位。在對(duì)完孔位后，操作手啟動(dòng)定位系統(tǒng)，予以定位記憶。對(duì)中孔位后，鉆機(jī)不得移位，鉆臂也不得隨意改變角度。

3.2.5 二次鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高

水泥凈漿灌注完畢需等待3～4h，水泥開始終凝后旋挖鉆機(jī)開始施工，旋挖鉆機(jī)二次鉆進(jìn)施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4 結(jié)果分析

4.1 技術(shù)分析

該工藝的核心在向問題地層注入水泥漿液，水泥漿液被干性砂卵石層快速吸收，形成強(qiáng)度相對(duì)較高的混凝土保護(hù)層，防止旋挖鉆機(jī)二次鉆進(jìn)時(shí)塌孔，保證旋挖鉆機(jī)可以干孔作業(yè)，避免因?yàn)槭褂媚酀{造成漏漿、污染現(xiàn)場(chǎng)的諸多問題，實(shí)現(xiàn)綠色文明施工。在鉆機(jī)干孔作業(yè)后下放鋼筋籠、灌注混凝土，有效地避開了長(zhǎng)螺旋壓灌反插鋼筋籠因?yàn)榛炷翝{液流失使混凝土坍落度迅速減小,流動(dòng)性減弱,使得鋼筋籠插入時(shí)阻力急劇增加,以致鋼筋籠無(wú)法插至設(shè)計(jì)標(biāo)高的問題。

該工藝不單可以解決本工程護(hù)坡樁施工中出現(xiàn)的問題，相較傳統(tǒng)施工方法，在一定程度上也提升了該工程護(hù)坡樁施工質(zhì)量，為后期的基坑支護(hù)工作增添了一分安全系數(shù)。

4.2 經(jīng)濟(jì)分析

該工藝充分考慮了經(jīng)濟(jì)因素：

一方面，該工藝具有一定提前性，避免了前文所述鋼筋籠插不到位出現(xiàn)后的二次處理，由此節(jié)省了大量人員、材料和機(jī)具使用費(fèi)用；更重要的是，使用該工藝后成功規(guī)避了與監(jiān)理、業(yè)主因護(hù)坡樁施工質(zhì)量的糾紛，避免了后期結(jié)算時(shí)的索賠；

另一方面，該工藝流水作業(yè)安排合理，最大程度地縮減了人員、設(shè)備閑置時(shí)間，進(jìn)度目標(biāo)得到了極大保證；

同時(shí)，材料使用目前較為廉價(jià)的P.S32.5 水泥，相應(yīng)施工機(jī)具也都是現(xiàn)場(chǎng)常備，不需要更換設(shè)備和調(diào)運(yùn)新設(shè)備入場(chǎng)；再者，由于技術(shù)可行，在一定程度上節(jié)省了大量混凝土。

4.3 適用性分析

本工藝針對(duì)性較強(qiáng)，主要適用于干性砂卵石地層，由于基礎(chǔ)樁對(duì)樁身側(cè)壁粘結(jié)和孔底殘?jiān)宄@兩項(xiàng)要求更高，在相同施工條件下的較短樁型的基礎(chǔ)樁施工效果會(huì)優(yōu)于護(hù)坡樁；

本工藝不直接適用于地下水位較高的同類地層場(chǎng)地，但是，在經(jīng)濟(jì)可控的前提下，通過(guò)壓灌混凝土代替注入水泥漿液后也可解決相同問題。

5 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機(jī)二次成孔工藝適用于粘性土、粉土、填土等各種地層，與其他成樁技術(shù)相比，其施工效率高，無(wú)污染，旋挖鉆機(jī)施工時(shí)間短，能極大減少施工對(duì)周邊的影響，相對(duì)降低施工危險(xiǎn)性，并可節(jié)省工期，節(jié)約施工成本。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在充分了解施工場(chǎng)地工程地質(zhì)條件后，采取技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的工藝后，能夠較好地解決復(fù)雜地層條件下長(zhǎng)螺旋壓灌反插鋼筋籠施工時(shí)鋼筋籠插不到位問題，同時(shí)避免了旋挖鉆機(jī)泥漿護(hù)壁施工的坍孔、漏漿等問題。