李占東

（遼寧省窩水庫管理局有限責(zé)任公司，遼寧遼陽111000）

1 工程概況

鉆孔灌注樁是一種常見的樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，由于樁機(jī)具有占地面積小、擠土效應(yīng)小，對(duì)周邊環(huán)境和建筑影響小，樁體承載力高、強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于水利、公路等基礎(chǔ)設(shè)施中。珠海市南灣大道改造工程主線橋全長287.5 m，樁基采用鉆孔灌注樁，直徑有1.2，1.8 m兩種，樁長51.0~82.0 m，灌注樁施工土層包括素填土、淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、中砂等，各地層樁土體特性如表1所示。基礎(chǔ)以中風(fēng)化花崗巖作為基礎(chǔ)持力層，樁端伸入巖石層深度不小于3D（D為樁徑）。

表1 各地層分布厚度及土體特性評(píng)價(jià)表

由于主線橋施工場地軟土地層分布較厚，平均厚度約為45.0 m，受軟土地層影響，樁基成孔過程中易出現(xiàn)縮孔、塌孔等問題，給樁基施工帶來不利影響。

2 關(guān)鍵工序難點(diǎn)問題分析

2.1 縮頸塌孔問題

由于鉆孔灌注樁施工過程中要穿越淤泥、淤泥質(zhì)土等軟土地層，而軟土地層處于流塑、軟塑狀態(tài)，在水平附加力的作用下極易產(chǎn)生側(cè)向位移，當(dāng)孔內(nèi)泥漿的水平壓力和泥皮對(duì)軟土的支撐力之和小于水平壓力時(shí)，便會(huì)發(fā)生縮頸和塌孔情況。在沖孔過程，針對(duì)不同的地層采用不同的沖程、泥漿比重等，以求達(dá)到孔壁穩(wěn)定的目的。

2.2 孔徑問題

工程鉆孔灌注樁孔徑、孔深較大，通過對(duì)比各種成孔設(shè)備，選用了CK1800-JK6型沖孔樁機(jī)，鉆孔直徑為1.2～1.8 m，鉆孔深100.0 m。該型鉆機(jī)結(jié)構(gòu)合理、垂直度精、沖擊性能高、返漿效果好、鉆進(jìn)快，能夠滿足施工需求。

2.3 鋼筋籠制作及吊裝問題

工程鋼筋籠長度為53.0～83.0 m，重量為4.9～17.9 t，考慮鋼筋籠設(shè)計(jì)尺寸、機(jī)械設(shè)備的吊裝能力以及施工場地條件等因素，采取在加工廠加工平臺(tái)上分段制作。鋼筋籠采用9.0 m標(biāo)準(zhǔn)段與下部非標(biāo)準(zhǔn)段經(jīng)焊接連接而成，非標(biāo)準(zhǔn)段鋼筋籠根據(jù)設(shè)計(jì)孔深確定鋼筋籠長度，在鋼筋籠加勁箍處設(shè)置?28的三角形內(nèi)支撐鋼筋，防止鋼筋籠在運(yùn)輸過程中變形，在每節(jié)鋼筋籠上部設(shè)置“U”型加強(qiáng)吊筋。經(jīng)驗(yàn)收合格后用平板車運(yùn)至施工現(xiàn)場，采用25 t吊車扁擔(dān)起吊法分段吊裝焊接，以保證吊裝作業(yè)順利完成。

2.4 清孔問題

工程施工中，由于提鉆、鋼筋籠及導(dǎo)管安裝時(shí)間較長（7~10 h），而清孔停滯時(shí)間較長會(huì)增加第一次清孔后的沉渣厚度，如不進(jìn)行二次清孔則會(huì)影響樁基質(zhì)量，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)安全性；如采用正循環(huán)換漿清孔，清孔效率低且沉渣清除不徹底；如采用泵吸反循環(huán)清孔，則受砂石泵揚(yáng)程影響，較難實(shí)施。此工程采用氣舉反循環(huán)二次清孔工藝，利用空壓機(jī)將空氣通過管道壓入孔內(nèi)，泥漿在孔內(nèi)與空氣混合形成密度小于泥漿的漿氣混合物，由于其密度小于普通泥漿，其在浮力作用下呈上升狀態(tài)，因而在漿氣混合物部位形成負(fù)壓，下部泥漿在負(fù)壓作用下繼續(xù)上升填充負(fù)壓區(qū)，從而繼續(xù)產(chǎn)生漿氣混合物做上升運(yùn)動(dòng)。由于導(dǎo)管內(nèi)外存在漿液壓差，從而產(chǎn)生一定流速、流量的反循環(huán)，將孔內(nèi)沉渣經(jīng)導(dǎo)管排入泥漿池，達(dá)到清孔效果。經(jīng)現(xiàn)場檢驗(yàn)，氣舉反循環(huán)清孔速度快、效果好。

3 關(guān)鍵工序施工工藝

3.1 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒采用16 mm的鋼板制作，護(hù)筒直徑比鉆頭直徑大0.4 m，護(hù)筒長度根據(jù)鉆孔樁地質(zhì)和水位情況確定，此工程護(hù)筒長按2.0 m制作，在上部焊加強(qiáng)筋和吊耳，開出漿口。根據(jù)地質(zhì)及水位情況，護(hù)筒埋設(shè)深度不小于1.5 m，且護(hù)筒頂高出地面0.2~0.5 m。

護(hù)筒埋設(shè)采用挖埋法，挖埋前先在樁位四周設(shè)置十字定位樁，樁位連線十字中心與樁位中心重合；開挖埋設(shè)護(hù)筒的圓坑，要求圓坑直徑比護(hù)筒直徑大0.2~0.4 m，夯實(shí)坑底軟土后，通過十字定位樁將樁位引回坑底；吊裝鋼護(hù)筒時(shí)，要求鋼護(hù)筒圓心與樁位中心重合，鋼護(hù)筒中心與樁位中心位置水平偏差不大于5 cm；吊放后，用水平尺檢查鋼護(hù)筒的垂直度，要求鋼護(hù)筒的垂直度偏差不大于1%，如垂直度達(dá)不到要求應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整，護(hù)筒調(diào)整固定后，在護(hù)筒周圍分層回填黏土，要求夯填密實(shí)。

3.2 泥漿制備

工程泥漿采用孔內(nèi)造漿的方式制作，將優(yōu)質(zhì)黏土直接投入到孔中，利用錘頭沖擊制造泥漿。泥漿循環(huán)系統(tǒng)布置在施工場地內(nèi)，泥漿池與最近的樁位不小于5.0 m，并設(shè)置一定坡度。泥漿性能控制指標(biāo)應(yīng)符合表2的指標(biāo)要求。

表2 泥漿性能控制指標(biāo)

3.3 沖擊成孔

沖孔鉆機(jī)就位后，應(yīng)將樁機(jī)底座調(diào)至水平，就位在穩(wěn)定的地面上，以保證在鉆進(jìn)過程中保持穩(wěn)定。鉆機(jī)錘頭中心線對(duì)準(zhǔn)孔位中心線，偏差控制在2 cm以內(nèi)。在鉆孔過程中，針對(duì)不同的地層采用不同的鉆進(jìn)方法，鉆孔方法及注意事項(xiàng)如下：

1）開始沖孔時(shí)，采用小沖程進(jìn)行沖孔，并向孔內(nèi)投放黏土夾小片石，要求孔內(nèi)泥漿面保持穩(wěn)定。

2）針對(duì)不同的地層沖孔時(shí)，沖擊成孔操作方法：護(hù)筒刃腳以下2.0 m范圍內(nèi)采用小沖程約1 m，泥漿相對(duì)密度為1.2~1.4，軟弱土層投入黏土塊夾小片石；淤泥、淤泥質(zhì)土采用小沖程約1 m，泥漿相對(duì)密度為1.3~1.4，加黏土塊夾小片石；黏性土層采用中小沖程1~2 m，泵入較稀泥漿，泥漿相對(duì)密度為1.2~1.3，經(jīng)常清除鉆頭上的泥塊；中砂采用中沖程2~3 m，泥漿相對(duì)密度為1.2~1.4，投入黏土塊，勤沖；巖石層采用中高沖程3~4 m，泥漿相對(duì)密度約為1.3。

3）開孔及整個(gè)沖孔過程中，應(yīng)輕提、慢放，以防止孔斜，樁機(jī)要保持穩(wěn)定，不能有過大晃動(dòng)，沖孔過程中采用黏土懸浮泥漿作為護(hù)壁泥漿，隨時(shí)保持孔內(nèi)水位高度，確保不塌孔。

4）施工應(yīng)符合相鄰樁間距不小于4倍樁徑、時(shí)間間隔大于36 h或跳孔施工，以免串漿和連孔。

5）樁機(jī)開孔后應(yīng)保持連續(xù)作業(yè)，不得中途停頓，沖擊過程中經(jīng)常檢查樁機(jī)的水平度、鋼絲繩中心位置和泥漿比重等指標(biāo)，如有偏差，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.4 鋼筋籠制作與安裝要求

1）現(xiàn)場使用的鋼筋、焊條、聲測管等規(guī)格、質(zhì)量均應(yīng)符合設(shè)計(jì)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；鋼筋籠制作過程中，鋼筋的尺寸、數(shù)量及焊接的質(zhì)量等應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2）鋼筋籠采用平板車運(yùn)輸，鋼筋籠裝車后應(yīng)捆綁牢固，運(yùn)輸中慢速行駛以免造成鋼筋籠變形或發(fā)生交通事故。

3）鋼筋籠起吊時(shí)應(yīng)緩慢平穩(wěn)，禁止鋼筋籠觸地或與其他物體碰撞導(dǎo)致鋼筋籠變形，鋼筋籠起吊應(yīng)一次完成。

4）鋼筋籠在孔口接長時(shí)，上下鋼筋籠應(yīng)處于垂直狀態(tài)，鋼筋籠搭接長度應(yīng)符合規(guī)范要求，焊縫應(yīng)平順飽滿，無裂紋、夾渣、焊瘤等缺陷，主筋焊接完畢后，采用梅花形點(diǎn)焊補(bǔ)全連接部位的箍筋。鋼筋籠安裝完畢后，高程允許偏差不得大于5 cm。

3.5 二次清孔

工程采用氣舉反循環(huán)法進(jìn)行二次清孔，此種施工方法清孔速度快，清渣徹底，尤其對(duì)于孔徑較大、孔深較深的鉆孔灌注樁效果尤為明顯，大大提高了施工效率。清孔注意事項(xiàng)：

1）清孔前對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行試壓，試壓壓力為孔底靜水壓力的1.5倍，以不漏水為合格。

2）導(dǎo)管安裝時(shí)，其軸線偏差不宜超過孔深的0.5%，且不宜大于10 cm。安放完畢后，導(dǎo)管底部至孔底的距離以30~50 cm為宜。

3）將風(fēng)管插入導(dǎo)管內(nèi)，并下放至距導(dǎo)管底3.0~4.0 m處，上部與空壓機(jī)連接牢固，不漏氣。

4）啟動(dòng)空壓機(jī)開始送風(fēng)清孔時(shí)，將空壓機(jī)風(fēng)量調(diào)整到8 m3/h為宜，風(fēng)壓調(diào)整到0.5~0.7 MPa為宜。

5）采用孔外泥漿沉淀池向孔內(nèi)輸入泥漿，必要時(shí)可采用另一臺(tái)泥漿泵向孔內(nèi)補(bǔ)漿。泥漿輸入量不應(yīng)小于導(dǎo)管清孔排量，保證補(bǔ)量充足，注入泥漿性能指標(biāo)：泥漿密度不大于1.10；泥漿黏度為16~18 Pa·s。

6）認(rèn)真檢查孔底沉渣厚度、泥漿比重、含砂率等指標(biāo)，當(dāng)各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求后方可停止清孔，氣舉反循環(huán)清孔示意圖見圖1。

3.6 水下混凝土灌注

樁基混凝土通過剛性導(dǎo)管進(jìn)行水下灌注，灌注方法及注意事項(xiàng)：

圖1 氣舉反循環(huán)二次清孔示意圖

1）混凝土灌注前必須檢查混凝土級(jí)別、塌落度，混凝土塌落度宜為180~220 mm，混凝土運(yùn)至現(xiàn)場不得有離析情況。

2）水下混凝土灌注應(yīng)連續(xù)，不得中途停頓，灌注過程中應(yīng)及時(shí)檢查孔內(nèi)混凝土面高度，計(jì)算導(dǎo)管埋深，合理拆除導(dǎo)管，保證導(dǎo)管埋深在2.0~6.0 m范圍內(nèi)。

3）應(yīng)保證水下混凝土的灌注時(shí)間小于混凝土的初凝時(shí)間，超灌高度宜為0.8~1.0 m，以保證樁頭破除后樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語

軟土地層條件下鉆孔灌注樁多采用回轉(zhuǎn)鉆削成孔方法，但當(dāng)樁基需要嵌入巖層時(shí)，回轉(zhuǎn)鉆削方法功效較低，對(duì)于復(fù)雜軟土地層條件下大直徑深孔鉆孔灌注樁施工，通過選擇沖擊成孔方式，根據(jù)不同軟土地層情況控制沖程、泥漿比重等指標(biāo)，分段制作、吊裝鋼筋籠，采用氣舉反循環(huán)清孔方式，嚴(yán)格控制水下混凝土的灌注質(zhì)量，可以達(dá)到滿足鉆孔灌注樁施工質(zhì)量及提高功效的目的。