緊鄰機場滑行道的鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

王建東

山西機械化建設(shè)集團有限公司（030009）

0 前言

我國某地區(qū)一處國際機場三期擴建工程項目建立起T1-S1 下穿通道。該通道位于機場航站區(qū)域和北建行站區(qū)的中間位置，南部新建S1 衛(wèi)星廳，北指廊東側(cè)區(qū)域北到T1 航站樓小機坪，整體呈南北方向設(shè)置總長度1 175 m。本次下穿通道主要包含暗埋段和敞開段兩個部分，其中按每段總長度795 m，從飛機的滑行到下方直接穿越。根據(jù)機場三期工程項目擴建施工部署，本次下穿通道使用的是基坑明挖施工方式，明挖之后基坑會造成飛機滑行到中間位置出現(xiàn)中斷情況。該機場在運營工作過程中，要求保證在整個下穿通道施工中，至少存在兩條滑行道保持正常使用，以此滿足飛機的雙向通行要求，有效保證機場內(nèi)部的東西兩側(cè)區(qū)域，飛行區(qū)相互之間的聯(lián)通。

根據(jù)機場內(nèi)部的設(shè)計要求，在飛機滑行道的兩側(cè)安全區(qū)域范圍內(nèi)施工，作業(yè)視為禁區(qū)施工。因此，在第一階段施工區(qū)域的北段需要深入滑行到安全距離范圍內(nèi)27.5 m，屬于禁區(qū)施工區(qū)域。通過對上述原因進行總結(jié)和分析，本次下穿通行道需要設(shè)置在T4 滑行道不停航、T3 滑行道間歇式關(guān)停的條件下，使用T0 滑行道完成T3 滑行道以及南部區(qū)域的第一階段施工。

1 項目工程施工要求

為了有效保證機場內(nèi)部各項工作的正常開展，T3 滑行道可在夜間飛機起降頻率較低的情況下進行間接性的關(guān)停。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息分析，在T3 滑行道關(guān)停的條件下，T4 滑行到滿負荷運行時間最長可以達6 h。因此，在第一階段每晚禁區(qū)施工的時間需要控制在6 h 之內(nèi)。相比于正常的施工工藝，鉆孔灌注樁施工所需要的時間更少。除此之外，機場運營指揮中心根據(jù)每晚的天氣條件情況，決定是否在禁區(qū)內(nèi)進行施工。如果天氣條件較差，為了保證飛機的滑行安全，指揮中心取消晚上的施工計劃。如果出現(xiàn)大霧雷雨天氣等，機場指揮中心可以要求進入禁區(qū)的施工人員以及相關(guān)的設(shè)備，在最短的時間范圍撤離施工現(xiàn)場，并且恢復滑行道的正常運行。

本次項目工程施工過程中，T1-S1 下穿通道在第一階段禁區(qū)范圍內(nèi)，總共設(shè)置出99 根維護樁、工程樁38 根，使用的是800 mm 混凝土灌注樁結(jié)構(gòu)，其中維護樁設(shè)計長度21.5 m，工程樁設(shè)計長度25 m。考慮到禁區(qū)內(nèi)部9.45 m 的基坑，最大開挖深度工程樁的實際成孔深度達到35.5 m[1]。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)選擇分析

混凝土灌注樁施工過程中，主要分為成孔和承裝兩個施工階段。成樁施工主要包含鋼筋籠的施工就位、下導管、混凝土澆筑施工等多項流程，施工效率和施工質(zhì)量的可控程度相對較高。但是在該機場區(qū)域范圍內(nèi)，軟弱土層的厚度相對較大，地質(zhì)條件構(gòu)成比較復雜，因此會對鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量造成不同程度的影響。施工質(zhì)量影響因素主要包含土質(zhì)條件、設(shè)備類型、工藝參數(shù)、泥漿材料的相對密度等。設(shè)備的選型直接決定著整個成孔口施工技術(shù)的應用路線以及施工工藝，對于項目工程施工起到了重要的控制作用。

2.1 普通水文鉆機正循環(huán)成孔施工工藝技術(shù)

該項施工工藝在使用過程中，選用的是CPS-10、GPS-15 型號的普通水溫鉆機設(shè)備。根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件不同，應合理控制鉆進工作參數(shù)，控制泥漿材料的相對密度。通過正循環(huán)的方式利用水泥砂漿，將沉渣從孔口位置排放，攜渣泥漿在經(jīng)過沉淀和成渣分離處理之后，實現(xiàn)泥漿的循環(huán)使用單向工藝技術(shù)。該施工工藝的主要優(yōu)點表現(xiàn)在操作流程比較簡單、有成熟的經(jīng)驗，在機場的禁區(qū)特殊工作條件下，施工機械的形體大小比較適中，更方便調(diào)運和緊急撤離。該施工工藝的主要缺點表現(xiàn)在經(jīng)過多次反復試驗，對最終的成孔質(zhì)量進行檢測，在正常轉(zhuǎn)速條件下容易出現(xiàn)擴徑狀況，局部位置的樁體直徑超過了設(shè)計樁體形的150%，而這些擴徑位置大多數(shù)和基坑內(nèi)部的支撐標高之間形成重疊，因此這也意味著基坑開挖之后，無法及時進行鋼圍檁施工，無法及時形成基坑內(nèi)部的受力支撐結(jié)構(gòu)。因此，對于周邊的飛機滑行道的使用安全造成比較嚴重的影響。通過增加水泥材料的使用量、合理調(diào)節(jié)泥漿相對密度、添加膨潤土人工造漿等方法之后，擴徑問題盡管有了明顯的改善，但是仍然需要配合鉆頭的緩慢鉆進，造成成孔的工作時間大幅度增加[2]。

2.2 壓罐樁成孔工藝方法

在近幾年的發(fā)展過程中，壓灌樁施工工藝在混凝土灌注樁施工中應用越來越普遍。該工藝主要指的是使用專用的螺旋鉆具設(shè)備，直接鉆進到樁體的底部形成樁徑，然后在使用鉆具中空管道，由底部向上連續(xù)進行高壓泵灌注混凝土，保證混凝土達到樁體結(jié)構(gòu)的頂部位置，形成穩(wěn)定性更強素混凝土樁。與此同時，使用螺旋葉片將置換出來的原狀土直接取出，然后將整根鋼筋籠振動插入到素混凝土樁內(nèi)部，形成鋼筋混凝土灌注樁。該工藝的主要優(yōu)勢表現(xiàn)在成孔的時間更短、質(zhì)量更加穩(wěn)定、單樁的施工效率更高。缺陷表現(xiàn)在施工機械設(shè)備的體積相對較大，設(shè)備的運輸存在困難，緊急工作條件下無法在規(guī)定的時間內(nèi)完成撤離，因此無法保證機場的整體運行的安全和穩(wěn)定。除此之外，在混凝土灌注施工過程中，必須保證混凝土灌注施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，灌注工作階段導管的深度需要按要求控制，有效提高混凝土材料的灌注效率和穩(wěn)定性

2.3 汽車鉆反循環(huán)成孔工藝方法

該工藝主要指的是環(huán)介質(zhì)流向從地面沿著鉆具和孔壁的環(huán)狀間隙直接進入到鉆孔，至孔洞底部攜帶鉆渣從鉆桿內(nèi)返回地面的鉆進工藝。反循環(huán)鉆進通常用于大直徑的鉆孔施工，適用于填土層、沙性土層、黏土層以及卵礫石層等。鉆進工作效率相對較高，擴徑現(xiàn)象更少，噪聲相對較低，可以節(jié)省大量的電費。因為反循環(huán)汽車鉆機設(shè)備主要使用的是直接吸出的方法，將土渣快速吸出，因此在成孔速度比正循環(huán)施工工藝快。將反循環(huán)鉆機和汽車相結(jié)合，可以有效實現(xiàn)鉆機設(shè)備自身的可移動性能[3]。

鉆孔灌注樁施工技術(shù)的使用，可以有效控制工程施工過程中的噪聲，并且可以延長各種施工機械設(shè)備的使用壽命。除此之外，該項工藝可以節(jié)省大量的施工成本投入量，提高建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工效率和穩(wěn)定性，進一步縮短項目工程施工周期

3 反循環(huán)成孔施工主要關(guān)鍵性工藝流程

3.1 護筒埋設(shè)

孔口位置埋設(shè)鋼質(zhì)護筒，用以護筒護柱孔口。護筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑150 mm，孔壁厚度在4～8mm，護筒的埋設(shè)深度為2 m，其上部設(shè)置1～2 個溢漿孔。在護筒埋設(shè)工作過程中，需要以樁體基礎(chǔ)作為參照標準，中心偏移量不能超過30 mm，護筒周圍用黏土分層夯實，在經(jīng)過測量人員反復測量分析之后，不存在明顯的誤差，方可進入下一個施工環(huán)節(jié)。

3.2 鉆機就位

鉆機就位后確保基座平穩(wěn)，轉(zhuǎn)盤的中心和樁體之間的偏差不能超過20 mm，要保證做到三點一線。天車中心、回旋器中心和鉆頭的中心，要處于同一條垂線上，否則需要及時調(diào)整桅桿和鉆桿的角度。鉆機安裝就位完成之后，要做好調(diào)頻工作，保證成孔不會產(chǎn)生明顯的傾斜和位移[4]。

3.3 鉆進施工

鉆進過程中為了有效保證孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要根據(jù)表層松散土的厚度，在孔口區(qū)域設(shè)置相應的護筒結(jié)構(gòu)，同時還要測量水泥砂漿材料柱面高度。如果泥漿材料出現(xiàn)泄漏，應及時向孔洞內(nèi)部補充砂漿。

3.4 泥漿外排

在成孔和回填土施工過程中，孔洞內(nèi)部的泥漿材料需要根據(jù)事先挖好的泥漿溝進行排放，并由專業(yè)人員負責疏導。泥漿池中的泥漿要及時清理，保證鉆孔內(nèi)部的泥漿快速補充。

3.5 鉆進過程中施工技術(shù)要點

第一，需要有效控制鉆進壓力、鉆進速率，保證平穩(wěn)鉆進，同時需要保證鉆孔的垂直度。

第二，要基于地質(zhì)條件的變化情況，調(diào)整鉆進技術(shù)參數(shù)，檢查鉆孔內(nèi)部的構(gòu)成情況，避免出現(xiàn)鉆機傾斜等問題。

第三，充分保證泥漿頭水平高度符合鉆進施工要求，避免孔口位置產(chǎn)生嚴重坍塌情況[5]。

第四，接近設(shè)計孔洞深度的條件下需要有效控制鉆進深度，做好鉆進深度參數(shù)記錄工作。在鉆進到標準的設(shè)計深度之后，可以進行后續(xù)的清孔工作，有效保證孔洞底部的沉渣量符合標準要求。泥漿護壁使用的是孔洞內(nèi)部自然造漿的施工方法，泥漿材料的相對密度控制在1.05～1.15。

4 結(jié)語

本次項目工程施工順利完成，鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量符合工程的施工標準。鉆孔灌注樁施工中，沒有對緊鄰機場的滑行道造成明顯的影響，整個工程項目施工效果非常高，達到了工程施工單位的預期目標，保證了機場各項工作的正常運轉(zhuǎn)。