超厚砂層地質(zhì)中旋挖擴孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

（身份證號：3505211976****351X，福建 漳州 363000）

0 引言

旋挖鉆機具有自動化高、成樁質(zhì)量好、施工效率高、勞動強度低等多種優(yōu)勢，旋挖鉆機采用液壓傳動技術(shù)，適用地質(zhì)廣泛，可穿越超厚砂層地質(zhì)成孔，旋挖鉆機操作靈活方便，機械化程度高，有利于加固灌注樁周圍軟弱土層，可有效保證穿越超厚砂層地質(zhì)后成孔重量。

1 工程概況

本工程為某建筑工程灌注樁基礎(chǔ)項目，樁基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級，工程總占地面積15675.65m2，總建筑面積約53258.15m2。地上部分包括高層住宅、超市、幼兒園等，地下部分面積為15249.77m2。工程位于南方地區(qū)，基坑支護結(jié)構(gòu)樣式為φ800mm@1200mm 灌注樁，一共528 根旋挖擴孔灌注樁，施工條件為超厚砂層地質(zhì)，穿越砂層厚度為10～30m，

2 超厚砂層地質(zhì)旋挖擴孔灌注樁施工技術(shù)概述

我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，旋挖擴孔灌注樁在橋梁、碼頭、商場等大型建筑工程中應(yīng)用普遍，是建筑工程基礎(chǔ)施工時重要的一種施工技術(shù)。旋挖擴孔灌注樁施工對設(shè)備要求較高，可最大程度地保證鉆孔周圍土層的穩(wěn)定性和較高的樁身承載力，在大型工程基礎(chǔ)施工中是應(yīng)用廣泛的樁型，其樁徑、樁長可根據(jù)實際工程施工要求調(diào)整。旋挖擴孔灌注樁主要施工流程（如圖1所示），其中成孔是旋挖擴孔灌注樁施工的第一步。工程成孔設(shè)備采用旋挖鉆機，因為旋挖鉆機具有操作簡單、自動化程度高、施工效率高、對環(huán)境影響較小、適應(yīng)多種地質(zhì)條件、綜合經(jīng)濟好等優(yōu)點，保證灌注樁成孔質(zhì)量，但旋挖鉆機由于自身重量原因，要求施工現(xiàn)場應(yīng)具有較高的承載力。

圖1 旋挖擴孔灌注樁施工流程

案例施工場地為超厚砂層地質(zhì)條件，土層承載力高，但成孔時需要克服砂層厚度，超厚砂層提高了施工難度，超厚砂層施工泥漿損失嚴重，進行灌注樁施工時采用自動化程度高的旋挖鉆機，可提高穿越土層周圍穩(wěn)定性，施工方便高效、成孔效果好、施工成本較低。穿越超厚砂層成孔時，要防止旋挖鉆機重量過大引起土層縮徑、塌孔等樁身質(zhì)量問題，盡量減少擴徑時施工材料的浪費。建筑基礎(chǔ)工程中超厚砂層地層十分常見，在控制施工成本的基礎(chǔ)上，最大程度地利用旋挖鉆機優(yōu)點，如何在超厚砂層地質(zhì)條件下順利成孔具有重要的研究價值[1]。

3 超厚砂層地質(zhì)旋挖擴孔灌注樁施工難點分析

在超厚砂層地質(zhì)條件下，灌注樁施工宜采用旋挖擴孔的方式。用旋挖鉆機穿越超厚砂層時，由于地質(zhì)承載力低、砂層內(nèi)聚力差等因素，鉆孔過程容易發(fā)生縮徑、塌孔、埋，鉆或擴徑等問題，影響樁身施工質(zhì)量或混凝土充盈系數(shù)超過施工要求引起施工材料的浪費。由于超厚砂層內(nèi)聚力差，灌注樁需要內(nèi)摩阻力保證施工質(zhì)量。如果在地下水位下施工時，會降低樁體與土體的內(nèi)摩阻力和抗剪強度。成孔后，超厚砂層的土體應(yīng)力向內(nèi)釋放，容易發(fā)生初始孔徑縮小和孔壁坍塌。根據(jù)工程地質(zhì)特點，解決超厚砂層灌注樁施工難點的方法為：保證護壁泥漿質(zhì)量和孔壁穩(wěn)定性；提高鋼筋籠安裝效率，減少孔內(nèi)泥漿沉淀時間，控制沉砂厚度[2]。

4 施工技術(shù)要點

4.1 成孔

灌注樁正式施工前，需要先試成孔，然后按試成孔的參數(shù)開展施工。成孔過程采用跳挖方式，鉆孔間距1200mm，旋挖鉆機倒出的渣土堆放在遠離樁孔口≥6m 的位置，應(yīng)及時外運。旋挖鉆機應(yīng)施工到設(shè)計深度，控制沉渣厚度≤100mm。因為案例基礎(chǔ)工程施工位置在地下水位以下，是容易塌孔或縮徑的超厚砂層，成孔時，為了達到穩(wěn)定孔壁的效果，鉆進過程采用泥漿護壁旋挖擴孔的施工方法，在超厚砂層施工需要的泥漿相對密度較大。但過高的泥漿相對密度，會影響孔壁的泥皮厚度，過厚的泥皮會降低孔壁韌性。合理控制泥漿的相對密度，保證護壁泥漿質(zhì)量和孔壁穩(wěn)定性，可以避免鉆孔縮徑，提高土層粘結(jié)力，促進孔壁內(nèi)部發(fā)生水化作用，有效解決鉆孔縮徑、崩塌問題。為避免沉渣過多和清孔困難，應(yīng)保證孔壁內(nèi)的泥漿質(zhì)量。如果泥漿相對密度過大，孔內(nèi)固體含量多，會引起嚴重的旋挖鉆機磨損，影響設(shè)備使用壽命，還影響機械鉆進速度，孔壁應(yīng)力大導(dǎo)致塌孔[3]。

泥漿循環(huán)使用，制備泥漿宜采用膨潤土，含砂率≤8%，造漿率≥5m3/t，塑性指數(shù)≥25，泥漿相對密度＜1.25，黏度≤28s，pH 值為中性。影響泥漿質(zhì)量的因素有含砂率、造漿率、塑性指數(shù)、酸堿度、相對密度及黏度等。其中，泥漿相對密度是直接影響灌注樁施工質(zhì)量的重要因素，泥漿質(zhì)量決定了成孔質(zhì)量和設(shè)備使用壽命，保證灌注樁施工效果的前提。

4.2 第一次清孔

完成灌注樁成孔后，應(yīng)檢測孔深是否符合設(shè)計要求，用掛5 kg 重鐵的繩子測量孔深，檢查合格后進行第一次清孔。第一次清孔先用撈渣筒反復(fù)撈沉渣，清理干凈孔底沉渣，由于工程采用泥漿相對密度較大，最后應(yīng)用清水置換沉渣，第一次清孔時泥漿相對密度宜控制在＜1.25。

4.3 鋼筋籠安裝

在完成第一次清孔后，進行鋼筋籠的分段對接安裝。根據(jù)樁頂標高在鋼板上定位安裝孔位，在每個孔位中焊接30 cm 套管，平均分布在鋼板兩側(cè)孔位上，每個套管設(shè)置2 個固定螺桿，固定螺桿安裝在鋼板兩側(cè)，鋼板安裝固定在底座，完成鋼筋籠的連接。鋼筋籠的對接接頭采用焊接，對鋼筋籠的底部進行焊接前，鋼筋籠的其他部分應(yīng)提前綁扎固定。如果鋼筋籠安裝的時間過久，孔底沉渣會越來越多，鋼筋籠下放的深度無法達到施工要求，容易發(fā)生塌孔、鋼筋籠被埋等嚴重施工問題，應(yīng)提高鋼筋籠安裝效率。在超厚砂層進行鋼筋籠安裝時，應(yīng)盡量縮短鋼筋籠的安裝時間，鋼筋籠安裝利用銜接定位裝置加工制作鋼筋籠，對鋼筋籠進行分節(jié)編號，鋼筋籠實現(xiàn)快速精確安裝，嚴格控制鋼筋籠的主筋間距、直徑、長度等偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，鋼筋籠安裝的允許偏差見下表（如表1所示）。

表1 鋼筋籠安裝允許偏差

4.4 第二次清孔

在鋼筋籠安裝后進行第二次清孔，鋼筋籠安裝過程中容易帶入泥漿砂粒，又沉淀至樁孔底部形成新的沉渣，為控制第一次清孔后形成新沉渣的厚度，應(yīng)盡量提高鋼筋籠的安裝速度，在第一次清孔后的3h 以內(nèi)完成安裝過程。鋼筋籠安裝后，及時測量樁孔底部沉渣厚度（如圖2所示），并開始第二次清孔。控制第二次清孔的出水管下放深度，出水管底部和沉淤面距離約35cm。第二次清孔控制泥漿相對密度＜1.15，孔口返漿＜1.2，清孔后的孔底沉渣＜40 mm。為防止超厚砂層施工發(fā)生樁孔縮徑，解決孔底出現(xiàn)沉渣的問題，應(yīng)嚴格控制第二次清孔的泥漿相對密度，盡量縮短第二次清孔作業(yè)時間，盡快驗收合格，縮短下一工序的等待時間[4]。

圖2 測量沉渣厚度

4.5 混凝土澆筑

導(dǎo)管接口用雙螺紋方扣快速接頭，導(dǎo)管外徑應(yīng)比鋼筋籠內(nèi)徑＜100mm，導(dǎo)管壁厚度≥3mm；導(dǎo)管直徑為300mm，直徑制作允許偏差≤2mm；根據(jù)制作工藝要求確定導(dǎo)管的分節(jié)長度，底管長度≥5m；導(dǎo)管在混凝土澆筑前應(yīng)先進行試壓，試水壓力約1.0MPa；導(dǎo)管下放時應(yīng)居中放置。為保證導(dǎo)管接口處的嚴密性，應(yīng)安裝密封橡膠圈，以保證混凝土正常建筑速度?；炷翝仓髴?yīng)及時清洗干凈導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管是否存在凹凸變形，檢查無誤后對導(dǎo)管及時進行養(yǎng)護，在導(dǎo)管接口位置涂抹黃油。

根據(jù)灌注樁樁徑和混凝土的澆筑速度確定導(dǎo)管的內(nèi)徑，保證導(dǎo)管上下大小一致、光滑圓順。提前對每節(jié)導(dǎo)管進行編號并做好標記，組裝時按照自下而上的順序，安裝后的導(dǎo)管軸線允許偏差大小是鉆孔深度的0.3%，控制導(dǎo)管底部和孔底距離 ≤400mm。導(dǎo)管澆筑混凝土，應(yīng)防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象，影響混凝土澆筑質(zhì)量和樁體質(zhì)量，解決這個問題的有效措施是合理調(diào)整工程施工現(xiàn)場施工材料的規(guī)格、含水率等，嚴格控制混凝土配比，保證混凝土質(zhì)量，最大程度降低混凝土的離析現(xiàn)象[5]。

泥漿相對密度，對混凝土澆筑效果具有十分重要的影響。因為混凝土澆筑會沖擊孔壁周圍的泥皮，擠出泥漿，導(dǎo)管外面混凝土上的泥漿相對密度因為混凝土的澆筑會越來越大，影響混凝土的正常澆筑速度，泥漿相對密度變大，增加混凝土出導(dǎo)管的阻力，孔內(nèi)混凝土容易堵塞導(dǎo)管。

5 結(jié)語

在超厚砂層地質(zhì)建筑基礎(chǔ)工程中，采取控制泥漿質(zhì)量、提高清孔和鋼筋籠安裝速度等措施，樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量穩(wěn)定，有效降低灌注樁質(zhì)量不良數(shù)量，工程灌注樁直徑、樁長等滿足支護需求。采用旋挖擴孔灌注樁施工技術(shù)，超厚砂層地質(zhì)條件下的風(fēng)險顯著降低，保證成孔成樁效果和施工效率，降低了施工成本，提高施工單位的經(jīng)濟效益。