原狀取土壓灌樁在地鐵車站的應(yīng)用技術(shù)研究

徐向前　王延輝

摘要：針對高水壓粉砂、粉細(xì)砂地層鉆孔樁施工過程中的塌孔、縮孔、斷樁、夾層及澆筑混凝土過程中的串孔問題，結(jié)合樁徑、樁體長度、工效分析、經(jīng)濟(jì)對比、工藝流程、質(zhì)量通病等方面進(jìn)行分析，提出適合高水壓下粉砂、粉細(xì)砂地層的原狀取土壓灌樁技術(shù)，為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：高水壓；粉砂、粉細(xì)砂地層；壓灌樁；后插鋼筋籠

0.引言

目前對于地下水位以下的粘土、粉土、雜填土、軟土、流沙地層的鉆孔樁多采用旋挖鉆成孔，泥漿護(hù)壁，采用導(dǎo)管澆筑水下混凝土。原狀取土壓灌樁相比旋挖成樁及循環(huán)鉆機(jī)成樁具有施工效率高、成樁質(zhì)量穩(wěn)定，無泥漿污染的特點(diǎn)，特別是在高水壓下的粉砂、粉細(xì)砂地層成樁施工中有著強(qiáng)大的優(yōu)勢。

本文以范湖站9#出入口的鉆孔樁施工為案例分析原狀取土壓灌樁在高水壓下的粉細(xì)砂地層中的應(yīng)用技術(shù)。

1.工程概況

武漢地鐵三號線十一標(biāo)范湖站9#出入口圍護(hù)結(jié)構(gòu)為φ800mm鉆孔灌注樁，其中94根樁樁深20.35m，18根樁樁身28m，水下混凝土強(qiáng)度C30。

樁身主要穿越雜填土（1-1）含有較多的磚渣、碎石、砼塊及少量廢棄樁頭等建筑垃圾，工程性能差，層厚1.3～3.8m。

粉質(zhì)粘土與粉土、粉砂互層（3-5）、粉土為中密狀態(tài)，粉砂為稍密狀態(tài)，搖振反應(yīng)明顯，厚度1.2～6.1m，平均厚度3.5m。

粉細(xì)砂（4-1）稍密～中密狀態(tài)，低壓縮性，平均厚度8.4m。

細(xì)砂（4-2）地層。中密～密實(shí)狀態(tài)，低壓縮性，局部含有含少量中粗砂顆粒。其厚度17.6～22.2m，平均厚度19.3m。

地下水位埋深在地下1.3～2.4m。

2.設(shè)備類型的選擇

范湖站其他出入口（同地層）圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔樁采用范湖站出人口前期選用SRl8旋挖鉆機(jī)成孔，膨潤土泥漿護(hù)壁、導(dǎo)管法澆筑水下混凝土；采用隔二成一的成孔順序，施工過程中出現(xiàn)了塌孔、縮孔及串孔問題，導(dǎo)致混凝土超方，且成樁效果不佳，曾出現(xiàn)樁體鼓包、夾層現(xiàn)象。

3.壓灌樁工藝

利用長螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度后，先暫時不提升導(dǎo)管，利用混凝土輸送泵將混凝土通道軟導(dǎo)管，長螺旋鉆桿、鉆頭進(jìn)行壓灌，通過計(jì)量控制鉆桿的提升，隨著鉆桿的提升，混凝土由樁底向上進(jìn)行壓灌，直至設(shè)計(jì)樁頂位置停止壓灌，過程中清除樁周圍的泥土，提出鉆桿，采用振動器、導(dǎo)桿將鋼筋籠壓入澆筑完混凝土的樁中。

施工工藝流程為：場地整平-測量放線-護(hù)簡埋設(shè)-鉆機(jī)定位-鉆進(jìn)成孔-壓灌提升-鋼筋籠安插-成樁。

3.1測量放線

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算各樁位的坐標(biāo)，并確定每個樁孔與相鄰控制點(diǎn)的位置關(guān)系。經(jīng)復(fù)核無誤后在場區(qū)內(nèi)用“十字交叉法”放出樁位，同時給定高程。

3.2樁機(jī)就位

（1）鉆機(jī)就位前對樁位進(jìn)行復(fù)測，施工時鉆頭對準(zhǔn)樁位點(diǎn)，穩(wěn)固鉆機(jī)，確保鉆機(jī)在施工中平正，鉆桿下端距地面10～20cm，對準(zhǔn)樁位，壓人土中，使樁中心偏差不大于10mm。

（2）樁機(jī)就位后，保持樁機(jī)平穩(wěn)，調(diào)整轉(zhuǎn)塔垂直，鉆

9#出人口施工準(zhǔn)備階段，在滿足安全、可靠、經(jīng)濟(jì)及高效的前提下，項(xiàng)目部進(jìn)行鉆孔樁施工設(shè)備選型，設(shè)備選擇的幾個原則：

（1）成孔施工中需要保證0.35MPa水土壓力下不塌孔；

（2）成孔過程中不因設(shè)備的擾動造成二次塌孔；

（3）澆筑過程中不斷樁，不夾泥。

項(xiàng)目部將三軸攪拌施工工藝結(jié)合北方地區(qū)的長螺旋施工工藝進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為采用項(xiàng)目現(xiàn)有的JBl80三軸攪拌樁機(jī)，采用單軸螺旋及兩個動力頭，配套吊車及混凝土輸送泵，可以實(shí)現(xiàn)原狀取土壓灌樁的施工。

改裝后的鉆機(jī)及配套設(shè)備參數(shù)詳見表1，成樁直徑φ800mm，最大成樁深度30m。

3.3鉆進(jìn)成孔

鉆機(jī)就位后，需先用砂漿潤滑混凝土壓灌管道（必須使用砂漿），包括混凝土泵送管道和鉆桿。

（1）開鉆時，鉆頭對準(zhǔn)樁位點(diǎn)后，啟動鉆機(jī)下鉆，下鉆速度要平穩(wěn)，嚴(yán)防鉆進(jìn)中鉆機(jī)傾斜錯位，邊鉆孔邊用挖機(jī)清理取出的渣土。

（2）鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，剛接觸地面時，鉆進(jìn)速度要慢。鉆進(jìn)的速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定：雜填土、粘性土控制在1.0m/min，素填土、粘土、粉土、砂土控制在1.5m/min。

3.4鋼筋籠的制作與技術(shù)要求

鋼筋籠采用環(huán)形模制作，鋼筋籠要按設(shè)計(jì)長度整體制作完成；嚴(yán)格控制螺旋箍的間距，樁尖位置加工成錐形，各個主筋焊接在一起保證接質(zhì)量，總長度與設(shè)計(jì)樁長一致。

送筋導(dǎo)桿在地面穿入鋼筋籠內(nèi)，并與振動裝置可靠連接；送筋導(dǎo)桿與鋼筋籠端直接接觸。

3.5壓灌提升

（1）混凝土泵送管道應(yīng)用外力（挖機(jī)或者吊車）在壓灌提升過程中，輔助泵送管道至鉆桿位置，防止管道在地面卡住影響提升。

（2）鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高時，上提鉆桿200mm，開始泵送混凝土，泵送混凝土20秒后再開始提鉆。

（3）邊泵送混凝土邊提鉆，提鉆的速率要與混凝土泵送量相匹配，φ800樁提鉆速率控制在1.4m/min，確保鉆頭始終埋在混凝土面以下不小于400mm。

4.常見的質(zhì)量問題及控制措施

4.1泵送混凝土導(dǎo)管堵塞

混凝土和易性要求較高或塌落度200～220；空中吊起的導(dǎo)管為軟管，若過于彎折或前后臺配合不夠緊密，會導(dǎo)致導(dǎo)管堵塞的現(xiàn)象發(fā)生。

控制措施：

（1）混凝土的和易性、塌落度需滿足要求并質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）灌注管道、管路避免過大變徑和彎折，每次成樁后必須清洗管道。

4.2夾層現(xiàn)象

由于提鉆太快泵送混凝土跟不上提鉆速度或者是相鄰樁太近串孔造成。

（1）保持混凝土灌注的連續(xù)性，可以采取加大混凝土泵送量，配備儲料罐等措施。

（2）嚴(yán)格控制提速，確保中心鉆桿內(nèi)有0.1m3以上的混凝土，若灌注過程中因意外原因造成灌注停滯時間大于混凝土初凝時間，應(yīng)重新成孔灌樁。

4.3鋼筋籠無法沉入

多由于砼和易性不好或樁周圍土對樁身產(chǎn)生擠密作用。

控制措施：

（1）改善混凝土配合比，保證粗骨料的級配和粒徑滿足要求；

（2）保證鋼筋籠底收口質(zhì)量；

（3）保證振動錘及導(dǎo)桿的正常使用。

4.4鋼筋籠上浮

由于相鄰樁間距太近在施工時砼串孔或樁周圍土壤擠密作用造成前一根樁鋼筋上浮。

控制措施：

（1）在相鄰樁間距太近時進(jìn)行跳打，保證不串孔，只要樁初凝后鋼筋籠一般不會再上??；

（2）控制好相鄰樁的施工時間間隔。

4.5壓灌樁規(guī)范要求及個人的觀點(diǎn)

規(guī)范的要求：

關(guān)于長螺旋鉆孔壓灌樁《建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008}）中，3.3樁的選型與布置及條文說明6.4.1～6.4.13中提到：

（1）長螺旋鉆孔壓灌樁適用于地下水位以上的粘土層、粉土、素填土、中密實(shí)度以上的砂土，屬非擠土成樁工藝。

（2）長螺旋在鉆孔成樁的過程中靠動力頭預(yù)壓旋轉(zhuǎn)下沉，旋轉(zhuǎn)葉片在下切取土的過程中切削土體，土體在螺旋葉片的擠密過程中填充滿螺旋間空隙，多余的土體在螺旋的作用下排出樁外。螺旋及螺旋間土體在向上輸送土體的過程中對樁周邊土體有一定的擠密壓實(shí)的作用。

（3）長螺旋鉆孔壓灌樁在成樁過程中采用高壓輸送泵泵送混凝土，在高壓輸送泵的壓灌作用下，混凝土對周邊地層產(chǎn)生一定的擠壓力，應(yīng)屬部分?jǐn)D土成樁工藝。

4.6結(jié)論及建議

地下水位以下的粘土、粉土、雜填土、軟土、粉細(xì)砂、流沙地層（旋挖鉆孔已塌孔的地層）的鉆孔樁（地鐵出入口、35m深度內(nèi)，不入巖）的鉆孔樁采用原狀取土壓灌樁具有施工效率高、成樁質(zhì)量穩(wěn)定、無泥漿排放、經(jīng)濟(jì)效益明顯的強(qiáng)大優(yōu)勢，可作為類似工程的借鑒。