超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工工藝研究

楊膨銘

（中交二航局第四工程有限公司）

超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工工藝研究

楊膨銘

（中交二航局第四工程有限公司）

在建筑施工中，鉆孔灌注樁施工工藝逐漸成熟。本文通過實(shí)際建筑項(xiàng)目案例分析，在第一根鉆孔樁澆筑完成之后，進(jìn)行鉆孔灌注樁經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。在實(shí)際鉆孔灌注中，首先需要進(jìn)行施工設(shè)備準(zhǔn)備，根據(jù)總體設(shè)計(jì)布置方案進(jìn)行施工；其次，對(duì)施工中的關(guān)鍵性技術(shù)參數(shù)的適應(yīng)性進(jìn)行分析；最后制定科學(xué)合理的施工工藝流程。

超長(zhǎng)大樁徑；變徑；鉆孔灌注樁；施工；工藝；研究

前言

在進(jìn)行超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工中，首先需要進(jìn)行總體施工方案布置，進(jìn)行黏土造漿、鋼筋加工以及混凝土澆筑準(zhǔn)備。然后進(jìn)行施工設(shè)備以及施工技術(shù)準(zhǔn)備，鉆孔灌注樁施工中最為重要的設(shè)備就是KTY4000氣舉反循環(huán)鉆機(jī)。在技術(shù)準(zhǔn)備中，最為主要的就是進(jìn)行技術(shù)交接。

1 工程概況

本文以五峰山長(zhǎng)江特大橋北岸的3#橋墩變徑樁設(shè)置為例進(jìn)行施工工藝分析。在該橋墩位置出放置70根φ3.1/2.8m變徑樁，樁基以梅花式布置，變徑點(diǎn)取-51m處。在本工程中采用的是C35混泥土，橋墩承臺(tái)以圓形為主。承臺(tái)的具體參數(shù)為：厚度9.5m，直徑為40.0m，并且建筑材料依然采用C35混凝土。承臺(tái)頂面需要設(shè)計(jì)塔座，其目的是改善承臺(tái)、塔底截面受力，塔座高5.0m。

主3#樁基長(zhǎng)度共四種，為85m、86m、90m、100m，在樁基外設(shè)置φ3.3m鋼護(hù)筒，護(hù)筒參數(shù)為：長(zhǎng)32.5m，底標(biāo)高-27.5m；

2 總體施工方案布置

2.1 黏土造漿

在該鉆孔灌注樁施工中，所采用的主要設(shè)備是KTY-4000型號(hào)的氣舉反循環(huán)鉆機(jī)。當(dāng)設(shè)備選擇完成之后，進(jìn)行黏土造漿，造漿時(shí)需要選擇品質(zhì)優(yōu)良的黏土，在循環(huán)利用泥漿池中進(jìn)行造漿，在造漿完成之后通過泥漿凈化器凈化造漿池，以便于下一次進(jìn)行施工利用[1]。

2.2 鋼筋加工

在后場(chǎng)鋼筋加工場(chǎng)中進(jìn)行鋼筋籠加工，實(shí)際加工時(shí)，注意在定位胎膜上分節(jié)加工，然后進(jìn)行材料整體連接。當(dāng)鋼筋加工好之后，拆開連接部位，用平板車以分節(jié)運(yùn)輸?shù)男问?，將材料送至施工現(xiàn)場(chǎng)[2]。

3 施工設(shè)備與技術(shù)準(zhǔn)備

3.1 設(shè)備準(zhǔn)備

氣舉反循環(huán)鉆機(jī)：鉆孔灌注樁施工中最為重要的設(shè)備就是KTY4000氣舉反循環(huán)鉆機(jī)，在反循環(huán)鉆機(jī)的鉆孔最大直徑為4m，鉆孔最大深度為160m；最大提升力為220t；動(dòng)力頭傾角為45°；動(dòng)力頭行程為4m；電源規(guī)格為3PH-380V-50Hz；鉆機(jī)功率為330kW；動(dòng)力排渣方式為氣舉反循環(huán)。

塔吊：現(xiàn)場(chǎng)布置兩臺(tái)250tm塔吊，工作幅度：70m；最大吊重：16t；起重力矩：250t·m；起升速度：0～18.8m/min（16t）；標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸：2m×2m×3m。

3.2 技術(shù)準(zhǔn)備

技術(shù)交接需要在實(shí)際施工之前進(jìn)行，確保項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)能夠良好的傳達(dá)到項(xiàng)目實(shí)施中來，避免在實(shí)施中出現(xiàn)問題。項(xiàng)目實(shí)施部門需要開展鉆孔灌注樁施工專項(xiàng)技術(shù)交底會(huì)、安全交底會(huì)。在這兩個(gè)會(huì)議上，技術(shù)人員需要熟悉施工圖紙，熟記施工技術(shù)規(guī)范。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探資料進(jìn)行掌握，確?，F(xiàn)場(chǎng)施工萬無一失，井然有序進(jìn)行[3]。

4 施工工序

超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工工藝流程圖如圖1。

圖1 超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工工藝圖

4.1 將鉆機(jī)安置到指定位置

在氣舉反循環(huán)鉆機(jī)安裝之前，需要安裝鉆孔樁鋼護(hù)筒。由于鋼護(hù)筒的內(nèi)經(jīng)比較大，在孔樁內(nèi)部邊緣出現(xiàn)移動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生位移，為了提升氣舉反循環(huán)鉆機(jī)安置的穩(wěn)定性，需要在鉆機(jī)安裝前，先進(jìn)行鉆孔樁鋼護(hù)筒的位置測(cè)量。測(cè)量得出鋼護(hù)筒的偏位情況、傾斜度以及傾斜方向。當(dāng)這些參數(shù)記錄下來之后，對(duì)鉆孔樁鋼護(hù)筒位置進(jìn)行矯正。當(dāng)護(hù)筒被矯正之后，才能夠進(jìn)行氣舉反循環(huán)鉆機(jī)施工，并為后面的鉆孔施工提供依據(jù)資料[4]。

鉆機(jī)放置時(shí)，根據(jù)所測(cè)量出來的鋼護(hù)筒偏位數(shù)據(jù)進(jìn)行就位，由于在鋼護(hù)筒安置有四個(gè)點(diǎn)拉十字線校核，校核能夠減小鉆機(jī)外部鋼護(hù)筒的偏差。然后將氣舉反循環(huán)鉆機(jī)安放至平臺(tái)上后，利用傾斜鉆架或移動(dòng)上層底盤，將氣舉反循環(huán)鉆機(jī)及配重的組合件吊入孔內(nèi)，并臨時(shí)固定。該環(huán)節(jié)的臨時(shí)固定比較重要，由于鉆機(jī)本身利用自身的卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)安裝鉆桿，如果不進(jìn)行臨時(shí)固定將會(huì)在孔內(nèi)產(chǎn)生晃動(dòng)。氣舉反循環(huán)鉆機(jī)初次就位后，對(duì)中心位置的調(diào)整。根據(jù)測(cè)量得出偏差結(jié)果同步調(diào)整鉆機(jī)的底座的平整度。當(dāng)以上初步調(diào)整結(jié)束之后，施工技術(shù)人員利用專業(yè)的測(cè)量工具，對(duì)氣舉反循環(huán)鉆機(jī)穩(wěn)定性進(jìn)行再次檢查，發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)，進(jìn)行二次調(diào)整，經(jīng)過校核之后，進(jìn)行下一步工作[5]。

圖2 鉆機(jī)就位圖

在設(shè)備鉆進(jìn)環(huán)節(jié)中，由于氣舉反循環(huán)鉆機(jī)噸位較大，鉆進(jìn)過程中不易產(chǎn)生位移，所以不需要進(jìn)行固定。例如在3-47#孔的施工當(dāng)中，氣舉反循環(huán)鉆機(jī)施工過程中無位移產(chǎn)生。

4.2 鉆進(jìn)成孔

在實(shí)際的鉆進(jìn)成孔中，主要有三種鉆進(jìn)方式，分別為：護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)、覆蓋層鉆進(jìn)以及基巖層鉆進(jìn)。

在護(hù)筒鉆進(jìn)方式中，在護(hù)筒中存在很多雜質(zhì)，需要將這些雜質(zhì)清除掉，才能夠順利的進(jìn)行鉆進(jìn)。一般情況下，可以使用電磁鐵吸引雜質(zhì)的方式，對(duì)護(hù)筒內(nèi)進(jìn)行吸掃。在護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)，其刮刀鉆頭可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行選擇，一般選用直徑3.1m的就可以。為了對(duì)護(hù)筒進(jìn)行防護(hù)，在護(hù)筒外圈設(shè)置有鋼絲刷，進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)需要在護(hù)筒內(nèi)地層采取高轉(zhuǎn)速[6]。

在覆蓋層鉆進(jìn)時(shí)，與護(hù)筒鉆進(jìn)方式不同，需要采用低檔慢速鉆進(jìn)方式，對(duì)鉆孔灌注樁中澆筑的泥漿指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)尺約為0.3m/h左右。在覆蓋層中，孔壁穩(wěn)定性比較低，因此需要適當(dāng)加大泥漿的比重和粘度，來穩(wěn)定鞏固孔壁。在本工程中，47#孔位在粉細(xì)砂層鉆進(jìn)時(shí)，其泥漿比重不能超過1.17。在鉆井的同時(shí)，泥漿指標(biāo)在發(fā)生著變化，為了對(duì)鉆進(jìn)進(jìn)行合理控制，需要鉆機(jī)操作人員。在每隔2h就對(duì)泥漿指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并記錄入表，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員每班抽檢兩次。

在基巖層的鉆孔，需要將鉆頭更換，將鉆的直徑改為2.8m，進(jìn)入基巖層時(shí)，開鉆時(shí)鉆頭反循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用反循環(huán)減壓鉆進(jìn)，每小時(shí)進(jìn)尺為10～20cm。

4.3 鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑

在進(jìn)行鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑時(shí)：①需要對(duì)儲(chǔ)料斗中的混凝土坍落度進(jìn)行嚴(yán)格控制，當(dāng)混凝土坍落度過于小的時(shí)候，混凝土在實(shí)際的流動(dòng)時(shí)將會(huì)很慢，易造成澆筑管道阻塞；擋混凝土坍落度太大時(shí)，混凝土容易泌水離析，也會(huì)造成堵管。②對(duì)混凝土柱的上升高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，控制導(dǎo)管埋深在3～6m之間，校驗(yàn)已灌入的混凝土數(shù)量，對(duì)以下兩方面進(jìn)行分析：a.擴(kuò)孔率；b.混凝土面上升。③當(dāng)混凝土澆筑完成之后，需要將其注管進(jìn)行及時(shí)清洗。如果清洗不及時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)水泥砂漿附著而凝固的問題，在下次澆注時(shí)造成堵管。

5 在實(shí)際施工環(huán)節(jié)需要改進(jìn)的問題

在實(shí)際施工環(huán)節(jié)中，從鋼筋滾扎、鋼筋籠制作、鉆機(jī)選型、成空工藝、混泥土配比以及澆筑施工等方面來看，存在的問題都比較小。為了更好的提升施工效果，還需要在實(shí)際施工中注意水文、地質(zhì)以及天氣等因素，并在以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）在成孔鉆進(jìn)施工中，施工人員不能對(duì)表格中各個(gè)工序進(jìn)行確認(rèn)，出現(xiàn)工序資料整理混亂，在以后施工中，各個(gè)工序上的負(fù)責(zé)人需要在本工序驗(yàn)收之后，對(duì)資料進(jìn)行及時(shí)整理，在完成混凝土澆筑之前，將工序交與現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)理檢查。

（2）成孔檢驗(yàn)。在47#孔位終孔提鉆之后，施工人員可以通過線繩的方式，進(jìn)行孔深測(cè)量，測(cè)量之后計(jì)量數(shù)據(jù)并與實(shí)際的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)孔深滿足要求后，還需要通過超聲波技術(shù)對(duì)孔型檢測(cè)。滿足規(guī)范要求：樁位允許偏差小于等于100mm，鉆孔傾斜度小于等于1/100，沉淀厚度小于等于50mm。

（3）在鋼筋籠焊接中，存在著很多焊渣，這些焊渣在施工中不及時(shí)清除，將會(huì)對(duì)后期施工產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。施工人員應(yīng)當(dāng)在焊接之后將焊渣處理干凈，在保持焊接長(zhǎng)度與焊接高度的基礎(chǔ)上，提升焊接的牢固度。

6 結(jié)論

綜上所述，隨著建筑施工技術(shù)的不斷發(fā)展，超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工受到建筑行業(yè)所關(guān)注。在超長(zhǎng)大樁徑變徑鉆孔灌注樁施工中，主要的施工流程如下：①需要將鉆機(jī)安置到制定位置，在氣舉反循環(huán)鉆機(jī)安裝之前，需要安裝鉆孔樁鋼護(hù)筒。②成孔鉆進(jìn)，主要有三種鉆進(jìn)方式，分別為：護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)、覆蓋層鉆進(jìn)以及基巖層鉆進(jìn)。在進(jìn)行成孔檢驗(yàn)，施工人員可以通過線繩的方式，進(jìn)行孔深測(cè)量，測(cè)量之后計(jì)量數(shù)據(jù)并與實(shí)際的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。然后開展鉆孔灌注樁水下混凝土澆筑。

[1]紀(jì)小彬.灌注樁后壓漿作用機(jī)理研究[D].北京交通大學(xué)，2008.

[2]趙志蒙.超長(zhǎng)鉆孔灌注樁承載性狀研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[3]曾 平.超長(zhǎng)大直徑鉆孔灌注樁施工工藝[J].施工技術(shù)，2005，S1：79～81.

[4]孫陽(yáng).大直徑深長(zhǎng)樁施工孔壁穩(wěn)定性分析與成孔技術(shù)研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2009.

[5]李昌馭.鉆孔灌注樁樁樁端后壓漿工藝與機(jī)理研究[D].東南大學(xué)，2004.

[6]李勝利.超長(zhǎng)大直徑鉆孔灌注樁承載特性研究[D].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

TU753

A

1004-7344（2016）10-0140-02

2016-3-18