沖孔樁+三重管旋噴樁加固深基坑的應用

姚文勝

（福建省地質工程公司，福建 福州 350002）

1 工程概況

某工程為兩幢主樓31層及裙樓4～6層的建筑，設計為三層聯(lián)體地下室，基坑尺寸120.0×90.0m，三層地下室基坑開挖深度(底板底)13.0m，主樓大底板底開挖深度14.5m，主樓電梯井開挖深度17.8m。基坑加固采用Φ1000mm沖孔樁＋內支撐＋三重管旋噴樁止水帷幕形式。沖孔灌注樁樁長為25.0m，共計240根，樁的間距800mm；基坑外側樁間止水帷幕為三重管旋噴樁，樁徑Φ900mm，咬合200mm，共計610根，與鉆孔灌注樁咬合厚度不小于150mm，旋噴樁入全風化層2.0m以上。

2 地質條件

根據(jù)鉆探揭露，擬建場地土層結構較為簡單，現(xiàn)自上而下分述如下:

2.1素填土：全場地分布，厚度為1.20～4.60m。

2.2粉質粘土：厚度為3.50～7.10m。

2.3中砂：厚度為2.80～6.10m。

2.4殘積砂質粘性土：全場地分布，揭露厚度為2.30～10.60m。

2.5全風化花崗巖：揭露厚度為7.60～12.50m。

2.6碎塊狀強風化花崗巖：揭露厚度為3.80～5.90m。

擬建場地地下水主要賦存和運移于中砂及素填土的孔隙以及下部殘積土的孔隙與網(wǎng)狀裂隙、風化巖的裂隙。位于中砂及以下地層中的地下水屬潛水一承壓水；素填土中的地下水屬上層滯水。

3 分項工程施工方法

3.1 沖孔灌注樁施工

圍護結構采用泥漿護壁沖孔灌注樁，樁徑Φ1000mm，共計240根，采用C30水下商品砼，出料砼坍落度20±2cm，施工方法如下：

3.1.1成孔工藝技術（1）樁位控制

根據(jù)業(yè)主提供的軸線控制點、標高控制點及施工樁位平面布置圖引測各樁位。按樁位準確埋設護筒，護筒與孔壁之間采用優(yōu)質粘土分層夯實，頂面要高出地面30cm，并開設溢漿口。

(2)成孔施工

樁機安裝必須水平、穩(wěn)定、周正，隨時校核沖擊樁機鋼絲繩與樁位控制十字線中心在一條線上。開孔宜用小的沖程低錘密擊，維護此段孔壁的穩(wěn)定，在穿過護筒底口以下3-4米后，即可根據(jù)地質情況適當加大沖程。

(3)成孔垂直度控制

沖擊鉆進成孔是利用自由落錘沖擊，一般地層不易孔斜，防止孔斜的措施是根據(jù)各種不同情況，分別采取有效措施，但主要應采用低錘密擊、緩慢沖擊，原則上沖程不得超過1米。施工中一旦發(fā)現(xiàn)孔斜，立即停擊沖擊鉆進，采用回填塊、碎石至斜面以上0.5m后，再緩慢沖擊。如果一次不能達到糾斜目的，要按以上方法反復多次糾斜，直至垂直度符合規(guī)范要求后方可繼續(xù)沖擊鉆進。

(4)清除孔底沉渣技術

A清孔的主要目的是清除孔底沉渣，利用泥漿在流動時所具有的動能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結力使懸浮著的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動被帶出樁孔，最終將樁孔內的沉渣清干凈，這就是泥漿的排渣和清孔作用。

B終孔后第一次清孔比較關鍵，采用大泵量優(yōu)質泥漿進行沖孔，同時配合樁錘在孔底進行上下活動以抽吸震蕩懸浮孔底沉渣，并同時采用低沖程輕錘密擊以破碎孔底較大顆粒，以便泥漿能夠懸浮攜帶，將孔內沉渣清除干凈。提鉆前，停泵15分鐘，再用測繩測量沉渣厚度，若超出設計要求，再次清孔，直至排除干凈。

C由于孔內原土泥漿在吊放鋼筋籠和沉放導管這段時間內使處于懸浮狀態(tài)的沉渣再次沉到樁孔底部，從而影響樁基工程的質量。因此，必須在混凝土灌注前利用導管進行第二次清孔，此時，適當調整泥漿性能，降低泥漿比重，做好各項灌注前準備工作，停泵至剪球時間不得超過30分鐘。

(5)常見孔內事故的預防及處理

A梅花孔

沖成的孔不圓，孔斷面呈梅花形狀或十字槽狀，出現(xiàn)梅花孔后，可用片石、卵石和粘土混合回填鉆孔，重新沖擊成孔。為防止沖成梅花孔，應經(jīng)常檢查轉向裝置的靈活性，勤清孔，控制泥漿粘度和比重。用低沖程時，應每沖擊一段要更換高一些的沖程沖擊，使沖錘有足夠的時間自由轉動。

B鉆孔偏斜

發(fā)生鉆孔偏斜的原因主要是沖擊中遇到探頭石、地層軟硬不均、巖面傾斜或鉆架移位等。出現(xiàn)鉆孔偏斜后，應回填重新沖孔。

C卡錘

處理卡錘應首先弄清情況，針對卡錘原因，進行處理，不可盲動，以免造成越卡越緊。如當梅花孔卡錘時，沖錘向下有活動余地，可松繩落錘后再提錘使沖錘轉動一個角度，則有可能順梅花孔槽提上來。當粘土吸住沖錘時，則可用高壓水射擊孔底，或用滑輪組、千斤頂強力提升沖錘。

D掉錘

掉錘的處理方法，主要是打撈，常用的打撈工具有打撈活套、打撈鉤以及沖抓錐等，防止掉錘最重要的是要經(jīng)常檢查轉向裝置和鋼絲繩與沖擊錘的連接處是否松動脫落。

3.1.2鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋籠嚴格按設計要求制作，Φ1000的樁鋼筋籠直徑為Φ900mm，分節(jié)制作，孔口焊。鋼筋籠制作必須在制作臺上進行，防止鋼筋籠彎曲、變形。

鋼筋籠吊裝必須在成孔工藝和鋼筋籠制作驗收合格后，才能進行。水平搬運時每隔3-4米設一個支撐點，防止搬運中鋼筋和鋼筋籠變形。鋼筋籠下入孔內時，要緩慢放下，如在下孔中遇阻，不得強行沖下，必須分析原因，排除故障后再緩慢下入，并固定好。

3.1.3水下砼施工

水下砼灌注是樁身質量的關鍵工序，應認真掌握關鍵性的操作工藝。

(1)為確保成樁質量，要嚴格檢查驗收進場原材料的質保書，對不合格的材料，嚴禁用于混凝土灌注樁。

(2)沖鉆孔灌注樁水下混凝土的施工主要是采用導管灌注，導管選用游輪插接式導管，內徑220mm，下導管時必須確保其密封性能達到不漏水。導管連接后必須平直，隔水栓預制必須符合規(guī)定，孔內導管底端離孔底30～50cm，使隔水栓順利通過。必須保證足夠的初灌量，確保剪球后導管首次埋管0.8～1.2m。初灌剪球時，應立即觀察孔內返漿是否暢通，并及時測量導管內外砼液面高度及導管在砼內的埋深，初灌后不得上下串動導管。

(3)為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，混凝土坍落采用20±2cm。導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-4m，不宜大于5m和小于1m，嚴禁把導管底端提出混凝土面。在施工過程中，要控制好灌注工藝和操作，抽動導管使混凝土面上升的力度要適中，保證有程序的拔管和連續(xù)灌注，升降的幅度不能過大，如大幅度抽拔導管則容易造成混凝土體沖刷孔壁，導致孔壁下墜或坍落，樁身夾泥，這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過程中必須每灌注2m3左右測一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)。

(4)水下砼灌注要連續(xù)，中途不得停頓，為保證樁頭質量，砼灌注超過樁頂設計標高0.5-1.0米，灌注完畢，應及時沖洗導管。砼灌注要有周密的計劃，根據(jù)樁徑、樁長、充盈系數(shù)和浮漿高度計算砼用量。每樁砼的坍落度均應進行測定，坍落度18-22cm，嚴格掌握，并隨機抽做一組砼試塊，待28天送檢。

3.2 三重管高壓旋噴樁施工

圍護結構外側樁間止水采用三重管旋噴樁，樁徑Φ900mm，咬合200mm，共610根，進入全風化層1米以上。施工方法和技術措施如下：

3.2.1工藝施工順序

平整場地→定孔位→引孔鉆機就位→鉆孔→下噴管至深度→旋噴切割→制漿→注漿→冒漿→旋轉提升→成樁→沖洗管路及回壓灌漿。

3.2.2施工方法

(1)鉆機就位：鉆機就位后，對樁機進行調平、對中，調整樁機的垂直度，保證鉆桿應與樁位一致，偏差應在10mm以內，鉆孔垂直度誤差小于0.3%；造孔前應調試空壓機、泥漿泵，使設備運轉正常；校驗鉆桿長度，并用紅油漆在鉆塔旁標注深度線，保證孔底標高滿足設計深度。

(2)引孔施工：鉆機施工前，應首先在地面進行試噴，在鉆孔機械試運轉正常后，開始引孔鉆進。鉆孔過程中要詳細記錄好鉆桿節(jié)數(shù)，保證鉆孔深度的準確。本工程用地質鉆機先進行引孔施工，引孔直徑Φ130引孔鉆至設計深度。

(3)旋噴機施工：旋噴機就位后，將注漿管下放至孔底，同時送入高壓水及壓縮空氣，在孔底噴射切割1min后，再泵入水泥漿，由下而上進行噴射作業(yè)；當噴射注漿管插入設計深度后，接通泥漿泵，然后由下向上旋噴，同時將泥漿清理排出。噴射時，先應達到預定的噴射壓力、噴漿后再逐漸提升旋噴管，以防扭斷旋噴管。為保證樁底端的質量，噴嘴下沉到設計深度時，在原位置旋轉10秒鐘左右，待孔口冒漿正常后再旋噴提升。鉆桿的旋轉和提升應連續(xù)進行，不得中斷，鉆機發(fā)生故障，應停止提升鉆桿和旋轉，以防斷樁，并立即檢修排除故障，為提高樁底端質量，在樁底部1.0m范圍內應適當增加鉆桿噴漿旋噴時間。在旋噴提升過程中，可根據(jù)不同的土層，及時調整鉆桿旋噴參數(shù)。

(4)充填灌漿：為解決好凝結體頂部因漿液析水而出現(xiàn)凹陷現(xiàn)象，當噴射結束后，隨即在噴射孔內進行靜壓充填灌漿，直至孔口漿面不再下降為止。

4 分項工程施工質量控制

4.1 沖孔灌注樁施工質量控制

4.1.1施工誤差與樁的垂直度偏差，按設計樁位外放5cm。

4.1.2鉆孔樁必須跳開施工，即前一個樁施工完后，再相隔2-3個樁施工，減少兩樁之間的影響。

4.1.3防止坍孔，注意保持泥漿比重，控制鉆進速度，保持孔內水頭高度。

4.1.4保證清孔質量，不產(chǎn)生坍孔，清孔后泥漿比重達到1.2，泥漿含砂率不大于4%，沉渣厚度滿足規(guī)范要求。

4.1.5防止鋼筋籠上浮和斷樁。澆筑水下混凝土之前，必須將鋼筋籠定位準確后，固定牢固，澆筑混凝土的導管需經(jīng)檢查，不漏水、不漏氣。料斗內首批混凝土灌入樁內的高度必須滿足高于導管下口0.8～1.2m，以后隨混凝土灌注，逐步提升導管，但必須保證導管下口埋入混凝土中的深度不小于2-4m，灌注要求連續(xù)不間斷地均勻灌注，混凝土灌注高度比設計樁頂標高超高0.5-1.0m。

4.2 施工技術措施

4.2.1旋噴前要檢查高壓設備機管路系統(tǒng)，其壓力和流量必須滿足設計要求，注漿管接頭密封必須良好，在地面試送后方可進行施工。

4.2.2每5-8個旋噴孔選取一個孔取芯樣，按芯樣情況與有關方面一起確定噴射深度，以確保設計要求和施工質量。

4.2.3漿液水灰比應控制在0.8之內，比重1.55-1.60g/cm3。水灰比確定后，不得隨意更改；攪拌水泥時在旋噴過程中防止水泥漿沉淀。

4.2.4孔位按設計位置，樁位偏差不得大于5cm，引孔直徑Φ>130mm，孔斜不大于1.5%。

4.2.5成孔后，注漿管插入孔中，噴嘴達到設計標高時方可噴射注漿，在噴射注漿參數(shù)達到規(guī)定值后，隨即按旋噴工藝要求，由下而上噴射注漿。注漿分段提升的搭接長度不得小于100mm。

5 結束語

深基坑支護工程發(fā)展越來越普遍，基坑的支護不斷創(chuàng)新，其理論還有待于不斷完善。如何選取一種在經(jīng)濟、技術上都合理的支護類型，還必須充分考慮施工現(xiàn)場的環(huán)境、工程地質條件以及具體的工程要求。

[1]陳賜清.鉆(沖)孔灌注樁常見質量預防控制措施[J].廣東建材.2009(4).

[2]姜全兵.三重管旋噴灌漿工藝在大深度高噴工程中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，2007(1).