緊鄰機場滑行道的鉆孔灌注樁施工關鍵技術

王建東

山西機械化建設集團有限公司（030009）

0 前言

我國某地區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域和北建行站區的中間位置，南部新建S1 衛星廳，北指廊東側區域北到T1 航站樓小機坪，整體呈南北方向設置總長度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，有效保證機場內部的東西兩側區域，飛行區相互之間的聯通。

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

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停。根據相關數據信息分析，在T3 滑行道關停的條件下，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施工的時間需要控制在6 h 之內。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每晚的天氣條件情況，決定是否在禁區內進行施工。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。如果出現大霧雷雨天氣等，機場指揮中心可以要求進入禁區的施工人員以及相關的設備，在最短的時間范圍撤離施工現場，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范圍內，總共設置出99 根維護樁、工程樁38 根，使用的是800 mm 混凝土灌注樁結構，其中維護樁設計長度21.5 m，工程樁設計長度25 m。考慮到禁區內部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，施工效率和施工質量的可控程度相對較高。但是在該機場區域范圍內，軟弱土層的厚度相對較大，地質條件構成比較復雜，因此會對鉆孔灌注樁的成孔質量造成不同程度的影響。施工質量影響因素主要包含土質條件、設備類型、工藝參數、泥漿材料的相對密度等。設備的選型直接決定著整個成孔口施工技術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成孔施工工藝技術

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備。根據施工區域的地質條件不同，應合理控制鉆進工作參數，控制泥漿材料的相對密度。通過正循環的方式利用水泥砂漿，將沉渣從孔口位置排放，攜渣泥漿在經過沉淀和成渣分離處理之后，實現泥漿的循環使用單向工藝技術。該施工工藝的主要優點表現在操作流程比較簡單、有成熟的經驗，在機場的禁區特殊工作條件下，施工機械的形體大小比較適中，更方便調運和緊急撤離。該施工工藝的主要缺點表現在經過多次反復試驗，對最終的成孔質量進行檢測，在正常轉速條件下容易出現擴徑狀況，局部位置的樁體直徑超過了設計樁體形的150%，而這些擴徑位置大多數和基坑內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部的受力支撐結構。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、合理調節泥漿相對密度、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，由底部向上連續進行高壓泵灌注混凝土，保證混凝土達到樁體結構的頂部位置，形成穩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部，形成鋼筋混凝土灌注樁。該工藝的主要優勢表現在成孔的時間更短、質量更加穩定、單樁的施工效率更高。缺陷表現在施工機械設備的體積相對較大，設備的運輸存在困難，緊急工作條件下無法在規定的時間內完成撤離，因此無法保證機場的整體運行的安全和穩定。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性和穩定性，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定性

2.3 汽車鉆反循環成孔工藝方法

該工藝主要指的是環介質流向從地面沿著鉆具和孔壁的環狀間隙直接進入到鉆孔，至孔洞底部攜帶鉆渣從鉆桿內返回地面的鉆進工藝。反循環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，擴徑現象更少，噪聲相對較低，可以節省大量的電費。因為反循環汽車鉆機設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施工工藝快。將反循環鉆機和汽車相結合，可以有效實現鉆機設備自身的可移動性能[3]。

鉆孔灌注樁施工技術的使用，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備的使用壽命。除此之外，該項工藝可以節省大量的施工成本投入量，提高建筑工程基礎結構的施工效率和穩定性，進一步縮短項目工程施工周期

3 反循環成孔施工主要關鍵性工藝流程

3.1 護筒埋設

孔口位置埋設鋼質護筒，用以護筒護柱孔口。護筒內徑大于鉆頭直徑150 mm，孔壁厚度在4～8mm，護筒的埋設深度為2 m，其上部設置1～2 個溢漿孔。在護筒埋設工作過程中，需要以樁體基礎作為參照標準，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節。

3.2 鉆機就位

鉆機就位后確保基座平穩，轉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，否則需要及時調整桅桿和鉆桿的角度。鉆機安裝就位完成之后，要做好調頻工作，保證成孔不會產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構的穩定性，要根據表層松散土的厚度，在孔口區域設置相應的護筒結構，同時還要測量水泥砂漿材料柱面高度。如果泥漿材料出現泄漏，應及時向孔洞內部補充砂漿。

3.4 泥漿外排

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

3.5 鉆進過程中施工技術要點

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

第二，要基于地質條件的變化情況，調整鉆進技術參數，檢查鉆孔內部的構成情況，避免出現鉆機傾斜等問題。

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

第四，接近設計孔洞深度的條件下需要有效控制鉆進深度，做好鉆進深度參數記錄工作。在鉆進到標準的設計深度之后，可以進行后續的清孔工作，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 結語

本次項目工程施工順利完成，鉆孔灌注樁的施工質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。