高填方區干作業成孔灌注樁施工技術

華天波 王住 彭德坤 李坤

【摘要】介紹了高填方區域在進行旋挖灌注樁施工時孔樁容易塌孔的問題，分別在孔口采用 C15低標號混凝土進行填充處理，并在孔內采用膨潤泥土護壁直至成孔，克服了回填土高度過高和孔口周邊無黏性渣石土對成孔的不利影響，成孔效果良好，并節省了施工成本，提高了施工效率。

【關鍵詞】高填方;干作業;泥土護壁;灌注樁

【中圖分類號】 TU473.1+4????????? 【文獻標志碼】 A

隨著城市現代化建設的不斷推進，可供使用的城市土地建設面積越來越緊張，由于其地下空間開發面積大，深基礎越來越常見，對樁基的施工質量要求也越來越高。旋挖成孔灌注樁由于其能在沒有其他設備輔助下進行移動，并且現場施工噪聲小、定位準確、施工進度快、同條件下施工的樁基承載力高、適用地層廣泛等優點得到了工程界的青睞[1-2]?，F在，旋挖設備不斷改進，旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝也越來越成熟[3-4]。

目前在高填方渣土地區施工成孔灌注樁的經驗不足[5-7]，孔口周邊為無黏性渣石土，孔隙率高強度低，在進行干作業成孔時易出現塌孔問題[8-9]。分析塌孔原因并解決塌孔現象，是高填方渣土區進行旋挖干作業關鍵的技術難題。成都天府國際機場航站區施工四標段項目采用干作業旋挖樁成孔工藝，施工現場采用石方回填，部分區域填方深度為7～9 m，屬于高回填區，且施工區域存在機械振動等不利因素，旋挖灌注樁成孔難度較大。本論文在現場實踐的基礎上，探討了旋挖干作業塌孔原因及對應的施工措施，在本工程取得了較好的應用效果，可為類似工程提供參考。

1工程概況

成都天府國際機場航站區施工四標段項目位于簡陽市西側，工程總用地面積為18.3萬 m2，折合18.3 ha，總建筑面積16.3萬 m2，圖1為本工程的建設效果。

本工程的基礎施工孔樁共1031個，采用干作業旋挖樁成孔工藝，樁徑有3種，分別為小1.0 m、小1.2 m、小1.4 m，樁長約為5～22 m。根據地形及設計方案，現場全部采用石方回填，填方深度為7～9 m，石方回填粒50～500 mm。

2旋挖樁干作業塌孔原因分析

解決干作業時的塌孔問題是高填方渣土區進行旋挖干作業的技術關鍵。旋挖機干作業時施工進度快且噪聲小、安全環保，但在高回填渣土地層中采用干作業施工經常出現塌孔現象，經分析出現塌孔的原因主要有：

（1）孔口周邊為回填的無黏性渣石土，土體較為松散，孔隙率高強度低，孔身土層不能直立而塌落。

（2）回填區域過高，地表雨水和地下水下滲，軟化孔底周邊土體，造成下部樁孔坍塌。

（3）成孔后孔口沒有及時硬化澆筑混凝土造成塌落。

3干作業成孔施工方法

針對以上造成旋挖樁干作業塌孔的主要原因，分別制定對應的施工順序和方法。

3.1控制樁定位和保護

在成孔樁外設4點，檢查相對2點的連接線交點是否與樁位中心點重合，以確?？刂茦抖ㄎ粶蚀_。同時為保證樁位穩固，控制樁應打入地面以下超過30 cm，并在四周采用低標號 C15混凝土包裹防護。

3.2采用長鋼管護筒

對本工程孔深較深的旋挖樁，采用長鋼套管護壁，避免孔身塌孔，并在灌注混凝土后及時拔出，避免因阻力過大出現難以拔出的情況。同時為避免對周圍土體產生擾動塌孔，在長鋼管護筒埋置前，首先用口徑較大的鉆頭鉆至設定深度，拔出鉆頭之后再將長鋼管護筒壓至設定的深度，在此過程中應注意操作仔細。在長鋼管護筒就位后，應在孔口周圍均勻的分層回填夯實土層，增加土體的密實性，使樁孔成形。

3.3鉆進前采用低標號混凝土填充孔口

在鉆進前，在孔口部位填充 C15低標號混凝土，待其初凝后再鉆進，可有效改善孔口周邊無黏性渣石土的力學特性，增強其自身的粘結和穩定能力，進而有效降低塌孔率。

3.4鉆進時采用膨潤泥土護壁并控制鉆進速度

在鉆進時注入膨潤泥土可有效增大靜水壓力，并在樁孔壁形成一層泥皮，可以隔斷孔內外滲流，從而有效地防止孔壁坍塌[4]。本工程進行旋挖機鉆孔時，可采用跳挖的方式，將產生的渣土及時清運出場地，避免堆放產生堆土荷載，影響成孔質量。在鉆孔時應控制鉆孔速度，避免速度過快而發生塌孔。

4混凝土灌注施工方法

4.1水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是樁基施工的關鍵工序，并在澆筑過程中應做到連續灌注，從而保證灌注成樁質量，并盡量減小因拆除導管而產生的間隔時間。

在水下混凝土澆筑前，沉渣應清理干凈，混凝土采用泵送方式進入導管頂部的漏斗中，并控制坍落度在20 cm左右，以保持較好的和易性?；炷猎跐仓r，導管埋入混凝土的深度應在1～3 m之間，在孔深較深時，埋入深度可根據現場情況加大?；炷翝仓┒返牡卓谔帒O置隔水性能較好的裝置，該裝置產生隔水作用并順利排出溢出的水。在水下混凝土的澆筑過程中，若發生導管漏水或機械故障等造成斷樁，查明原因后須進行重鉆[10-11]。

4.2孔底高壓注漿

為保證注漿管的連接強度，本工程采用 DN25×2.5或 DN57×3.5鋼管作為注漿管，并用絲扣連接，防止出水滲漏。在工程現場，沿鋼筋籠內側布設3根注漿管，注漿管與鋼筋籠加強箍筋綁扎連接，以便于注漿施工。

本工程注漿的水灰比根據不同的土體分開設置，在現場的松散碎石土、砂礫設定為0.5～0.6;飽和土的水灰比設定為0.45～0.65;非飽和土的水灰比設定為0.7～0.9。混凝土澆筑完畢后18～24 h 內必須用清水將噴口沖開，注漿時間宜于成樁2天后開始，不宜遲于成樁30天后。在后注漿作業開始前，應進行注漿試驗，優化并最終確定適宜的注漿參數。

5塌孔處理措施

5.1一般情況處理

在工程現場出現塌孔情況時應及時處理，在塌孔位置用挖機倒入一定量的黏土，然后將鉆頭放入孔內，開啟鉆機將黏土反鉆擠壓進入孔壁，以達到修復一般情況下的塌孔。而在坍孔較為嚴重時，應在采用上面的方法逐層回填，逐層擠壓密實回填至坍塌部位以上3 m左右后，再重新進行鉆孔。

如果在鉆孔中發生彎孔或縮孔現象，通?？蓪@機的鉆頭提起至偏斜部位，然后進行反復掃孔，直到鉆孔處于正直狀態。如果發生嚴重彎孔現象，需進一步采用小片石或卵石與黏土混合物回填樁孔至偏斜部位，待填充料壓沉以后再重新進行鉆孔，以達到糾偏效果。

當鉆孔過程中遇到孤石、夾層等特殊地質情況時，在現場應及時放慢鉆機的鉆進速度，通過逐步小心鉆進，緩慢地通過孤石或軟弱夾層部位，避免因土體擾動而出現塌孔。

5.2樁塌孔嚴重情況處理

如果塌孔嚴重或孔內含水豐富且垮塌嚴重，采用 C15混凝土進行回填處理。

（1）塌孔嚴重但孔內沒有水或水量較少可直接回灌混凝土對塌孔區域進行填充。在混凝土填充至塌孔區域上部時可用旋挖鉆機的鉆斗放至孔內進行反轉并向下略為施壓，以此確保填充的混凝土能完全充填塌孔區域并與垮塌后的孔壁完全結合在一起，混凝土回填至塌孔區域的上端后再增加2 m左右，待混凝土達到終凝后再進行施工。

（2）孔內水量較多的塌孔應采用低強度等級水下自密實混凝土回灌，回灌混凝土需采取專用澆筑導管進行水下灌注。待混凝土回填至塌孔區域的上端后，再增加深度2 m左右，待混凝土達到終凝狀態后再進行施工。

5.3樁縮頸嚴重和塌孔非常嚴重情況處理

根據地勘資料或現場實際情況，軟塑黏土含水極易縮頸造成非常嚴重塌孔甚至坍塌[12-13]，為避免出現坍塌而發生安全事故，在鉆至軟弱地層后發現縮頸情況應暫停繼續鉆進，應采用安裝長鋼護筒進行隔阻避免塌孔。鋼護筒應根據地勘資料以及現場實際情況相結合的方式提前組隊好足夠長的鋼護筒，鋼護筒的對接采用滿焊。鋼護筒吊裝繩采用小18～20 mm并用20 t以上卸扣連接鋼護筒。在鉆進并穿過上部回填層時，應用履帶吊吊起長鋼護筒下放至孔底（易塌孔的頂部）位置，再用挖機振動錘并夾住長鋼護筒頂部，確保對準孔中心后開啟液壓振動錘震動下壓鋼護筒。鋼護筒安裝過程中，通過孔口限位器保證護筒中心與樁基中心同點，并同步控制護筒垂直度，逐漸下放鋼護筒直至護筒穿透軟弱地層置于巖層表面。

采用長鋼護筒穿越軟弱地層的特殊施工工藝，為確保樁人巖后能達到設計樁徑且鉆斗能在鋼護筒內自由上升和下落以及鋼護筒安裝順利，樁徑小1.8 m 的長鋼護筒直徑為小2 m，鉆機開孔直徑為小2 m直至穿過回填層，鋼護筒以下仍按設計樁徑施工。

5.4防止斷樁或出現Ⅲ、Ⅳ類樁的措施

（1）樁底浮渣必須采取專用平底清孔器，以利于孔底浮渣厚度控制，地下水位樁均纏繞紗布條。

（2）成孔完成后進行第一次孔深抄測，鋼筋籠安裝完成后混凝土澆筑前從套管內第二次測孔深，當2次誤差小于100 mm時才允許澆灌。

（3）澆筑時套管下口伸至樁底，間距不大于300 mm，澆筑過程隨時跟蹤檢查提管（不得過快，避免套管下口接觸地下水）。

（4）混凝土塌落度不得大于220 mm，每車均需實測塌落度，如超標則要求退回攪拌站，采取同強度等級水下混凝土配合比，由攪拌站出具專用配合比。

（5）聲波檢測管必須固定牢靠，每根管逐次檢查，特別是混凝土澆筑時注意保護，上下口封閉嚴實，同時在后續施工過程中注意保護聲測管的完好性。

6結束語

解決旋挖干作業時的塌孔問題是高填方渣土區進行旋挖灌注樁施工的技術關鍵。本文首先從旋挖樁干作業塌孔的原因進行分析，并針對性地提出了控制樁定位和保護、采用長鋼管護筒、鉆進前采用低強度等級混凝土填充孔口、鉆進時采用膨潤泥土護壁并控制鉆進速度等一系列干作業成孔施工方法，有效降低了現場塌孔率。因孔深較深，為確?；炷凉嘧①|量，采用導管法灌注樁基混凝土，并有效控制水下混凝土的灌注速度和質量，實現了灌注樁高質量快速成型。最后結合現場實踐，給出了對應不同塌孔程度的處理措施，以便及時處理。

參考文獻

[1]黃艷艷.旋挖成孔灌注樁施工技術分析[J].四川水泥，2022（4）：148-149＋152.

[2]陳冬泉.中風化巖層地質條件下的旋挖擴底鉆孔灌注樁施工技術[J].建筑施工，2020，42（1）：24-26.

[3]楊光.干成孔灌注樁施工技術[J].民營科技，2012（4）：306.

[4]趙明月，白雪敏.旋挖鉆干作業成孔灌注樁基礎施工技術應用[J].公路交通科技：應用技術版，2020，16（7）：68-70.

[5]趙裴.富水軟弱地層下長護筒干作業成孔灌注樁施工應用研究[J].產業與科技論壇，2022，21（10）：57-58.

[6]林君.深厚填土區干成孔大直徑灌注樁塌孔處理技術探討[J].江蘇建筑，2020（5）：86-88.

[7]張玉良.全巖石回填地層旋挖灌注樁施工技術[J].能源技術與管理，2019，44（6）：132-134.

[8]馬青坡，馬慶亮.干作業機械成孔人工擴底灌注樁濕陷性黃土地區的應用[J].江西建材，2015（20）：98＋102.

[9]付崇民.干作業法成孔灌注樁施工過程中對巖溶處理的技術分析[J].現代物業：中旬刊，2019（11）：217-218.

[10]張立家，張金橋.旋挖鉆機干作業成孔的橋梁鉆孔灌注樁施工[J].北方交通，2019（12）：34-36.

[11]劉文勝，梁文新，羅軍.干作業條件下成孔灌注樁傾斜度循環檢測方法[J].建筑技術開發，2019，46（13）：134-135.

[12]王瑞.旋挖成孔灌注樁施工工藝要點控制[ J].山西建筑，2016，42（18）：89-91.

[13]雷皓，范進.旋挖干成孔灌注樁施工過程控制及質量缺陷處理[J].江西建材，2022（3）：41-43.