軟弱土層泵吸反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

李亮 舒建剛 孫路坦 張峰林

摘要：鉆孔灌注樁施工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于樁基工程施工，在軟弱土質(zhì)中進行鉆孔灌注難度較硬質(zhì)土更大。本文結(jié)合某電力管廊工程實例，通過對泥漿的制備、鉆孔、清孔、鋼筋籠吊運及水下混凝土灌注等一系列重要施工流程精確研究，探討在軟土中最適宜的泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工藝，為整個電力管廊基坑圍護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定提供保障。本文的研究可供軟弱土層的基坑開挖及支護提供參考。

關(guān)鍵詞：軟弱土層;泵吸反循環(huán);鉆孔灌注樁;施工技術(shù)

0引言

某地下電力管廊工程位于較厚軟土地基之上，在軟弱土層上施做管廊，其基坑支護要求較高，通過采用鉆孔灌注樁對基坑進行圍護支撐，可有效加強基坑坑壁對周圍土壓的側(cè)向抗力，減小基坑變形量。但由于場地內(nèi)存在第四季風(fēng)化的砂、土層的地質(zhì)條件，適宜采用反循環(huán)鉆機鉆進工藝進行施工。

1工程概況

本工程電力管廊設(shè)計范圍樁號在K0+692--K1+660之間，電力管廊全長1100m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程分為三個部分施工，各部分區(qū)段依據(jù)各段工程地質(zhì)和地下水情況，施工工藝略有不同。具體如下：

（1）基坑標(biāo)準段：采用水泥攪拌樁+H型鋼+冠梁及支撐梁的支護方式;

（2）過河段：采用圍堰+基坑標(biāo)準段支護方式;

（3）十字井/T型井：采用鉆孔灌注樁+冠梁及支撐梁+三軸攪拌樁止水幕墻的支護方式。

2泵吸反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆施工工藝

本工程設(shè)計使用反循環(huán)鉆機進行泥漿護壁成孔，在鉆孔灌注樁中，反循環(huán)回轉(zhuǎn)施工方法比正循環(huán)施工方法出渣效率更高，對孔底沉渣厚度有較高要求的工程樁更為實用。其基本工作原理是利用地面泥漿池與孔口高差通過引流槽自動向孔口處流動泥漿，泥漿經(jīng)孔口流入孔內(nèi)，而后通過泥漿泵在孔內(nèi)由鉆桿將孔內(nèi)伴有鉆渣的泥漿抽回地面，已達到清孔出渣的施工效果。施工流程框圖如圖1所示。

2.1埋設(shè)護筒

本工程地質(zhì)較差，鋼護筒底部需穿過淤泥層進入黏土層1.5～2m范圍。每節(jié)護筒采用焊接連接，施工過程中利用全站儀全程控制護筒垂直度，確保樁基施工質(zhì)量。護筒中心軸線與設(shè)計樁位中心偏差不得大于50mm，護筒頂部高出地面0.5m。

2.2泥漿護壁

為保證鉆孔護壁測成孔質(zhì)量，本工程以蒙脫石為主作為膨潤土制備護壁泥漿，并根據(jù)泥漿需用量選擇泥漿制備材料進行攪拌，其轉(zhuǎn)速宜大于200r/min，使泥漿充分均勻拌和，保證稠度和懸浮出渣吸附力強。施工期間護筒內(nèi)的泥漿面高出地下水位1m以上。現(xiàn)場試驗人員做好記錄，嚴格按要求制備泥漿。同時隨時調(diào)整泥漿參數(shù)，做到泥漿稠度適宜。泥漿技術(shù)指標(biāo)如下表1所示：

2.3吊放鋼筋籠

吊放鋼筋籠前必須根據(jù)樁長和孔口高度計算出吊筋長度，然后將吊筋與鋼筋籠焊接牢固吊放入孔。鋼筋骨架的保護層厚度可用轉(zhuǎn)動混凝土墊塊，設(shè)置密度按豎向每隔2m設(shè)一道，每一道沿圓周布置不少于4個，保證主筋凈保護層厚度不小于7cm。鋼筋的表面潔凈、無損傷，使用前將表面的油漬、漆皮等清除干凈，有嚴重質(zhì)量問題，則不得使用，另換一批鋼筋。

2.4安裝導(dǎo)管

本工程水下混凝土澆注導(dǎo)管選用內(nèi)徑200～350mm的無縫鋼管。導(dǎo)管須經(jīng)水密試驗不漏水方可使用，導(dǎo)管每節(jié)2～3m。下導(dǎo)管時防止碰撞鋼筋籠，導(dǎo)管及料斗支撐架用型鋼制作，支撐架支墊在鉆孔平臺上，用于支撐懸吊導(dǎo)管。不得支撐在港互通上，以防壓迫護筒，發(fā)生移位，影響灌注樁成樁質(zhì)量。導(dǎo)管底距孔底0.5m。

2.5二次清孔及終孔驗收

由于安放鋼筋籠及導(dǎo)管，時間的間隙較長，孔底沉渣已達到一定厚度，需要二次清孔。此次清孔通過導(dǎo)管進行，由地面泥漿泵加壓由孔內(nèi)向孔口以外不斷抽吸帶渣泥漿，而后經(jīng)沉淀池沉淀土渣后，泥漿流回孔內(nèi)繼續(xù)反復(fù)進行抽吸，直到孔口撈樣表明孔底沉渣厚度已達設(shè)計沉渣厚度要求，方可報監(jiān)驗收終孔。清孔完成，需立即進行水下混凝土灌注保證成樁質(zhì)量。清孔后的泥漿比重應(yīng)控制在1.03～1.1g/cm3，泥漿的含砂率<2%，粘度控制在17～20Pa·S，膠體率>98%。

2.6灌注水下混凝土

水下灌注首盤混凝土，其數(shù)量必須經(jīng)過計算。首盤料以后的正常混凝土灌注，其導(dǎo)管埋置深度為2～6m并及時調(diào)整導(dǎo)管埋深，切勿出現(xiàn)無法拔管情況。為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計標(biāo)高超灌0.5～1m以上，以免出現(xiàn)樁頂浮漿，影響樁身強度。在灌注混凝土?xí)r，每根樁至少留取一組試件。

3反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工重難點

泵吸反循環(huán)鉆孔灌注工藝特別適合用在軟弱土層，成孔過程中沉渣厚度較大的鉆孔灌注樁案例。本工程使用該工藝，使得泥漿護壁充分發(fā)揮，攜渣出孔率可達98%以上。在實際施工過程中，會遇到如下施工難點及技術(shù)把控重點。

（1）鉆孔灌注水下混凝土過程中，必須始終保持護筒內(nèi)的泥漿液面應(yīng)高出地下水位1m以上，以保持有足夠液壓使孔壁穩(wěn)定。

（2）清孔應(yīng)當(dāng)不斷進行，始終保證孔內(nèi)沉渣厚度滿足要求，否則會導(dǎo)致灌注樁夾渣、斷樁等不良質(zhì)量問題。

（3）鉆孔達到設(shè)計深度灌注混凝土之前，孔底成渣厚度需要反復(fù)清孔方可終孔驗收，實例表明，多次運用泥漿反循環(huán)清孔，效果顯著。

4結(jié)論

綜合本文所述，在軟弱土層中高效成孔，利用場地土質(zhì)特點把地下管廊的基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全的施工出來，選擇采用泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁工藝施做基坑圍護結(jié)構(gòu)，有其獨特的優(yōu)勢和工程適應(yīng)范圍。可以得出如下結(jié)論：

（1）在第四季風(fēng)化的砂、土層的地質(zhì)條件下土層較軟，幾乎不具備承載能力，適宜采用反循環(huán)鉆機鉆進工藝進行施工可以有效提高灌注樁成樁質(zhì)量，對于軟弱土層的承載力加固提升作用顯著;

（2）對于泥漿護壁成孔灌注樁而言，整個混凝土灌注過程在水下進行，為使成樁質(zhì)量達到設(shè)計要求，選用泵吸反循環(huán)回轉(zhuǎn)向外抽吸泥漿效果更為顯著，清孔效率更高，能夠有效減少沉渣厚度及樁身夾泥、夾渣等影響單樁承載力的質(zhì)量問題。

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