摘 要：由于事先城市規(guī)劃的局限性，沒有給港口倉儲服務(wù)預(yù)留足夠的空間，填海造地成為了提升一個(gè)城市的倉儲能力的方法，填海區(qū)一般采用拋石法，該填海區(qū)上部再修建其他建筑物時(shí)，尤其樁基礎(chǔ)，拋石會使灌注樁施工極其困難，境內(nèi)往往采用沖擊鉆成孔方式施工，此方法施工效率低，擴(kuò)孔嚴(yán)重，現(xiàn)介紹一種帶通鉆孔法樁基施工技術(shù)，以解決灌注樁施工困難的難題。

關(guān)鍵詞：灌注樁;拋石區(qū);沖擊鉆;帶通鉆孔法

中圖分類號：U3T4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）03-0040-03

0引言

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是工程中常用的一項(xiàng)施工技術(shù)，具有施工工藝成熟、效率高、質(zhì)量有保障的特點(diǎn)，但是在具體施工中容易受到多種因素的影響，對建筑工程施工穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重的破壞。因此，文章基于工程實(shí)例，在簡要闡述鉆孔灌注樁施工技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，介紹了鉆孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用流程[1]。

1工程概況

新城填海區(qū)A區(qū)至澳門半島之間的連接通道—連接橋建造工程，位于澳門友誼圓形地，新城填海區(qū)A區(qū)北部及其之間的海域，是連接港珠澳大橋的澳門段關(guān)鍵性工程之一。本工程包含3座高架橋，高架橋橋臺均處于拋石海堤上，橋臺共34根直徑610 mm灌注樁，樁長76 m。橋臺均位于填海拋石區(qū)，拋石深度15 m。

2施工方法選擇

澳門地區(qū)靠近海岸位置均為拋石回填，且拋石護(hù)坡拋石直徑較大，對該區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)條件確認(rèn)，根據(jù)柱狀圖顯示，該區(qū)域存在拋石層;且澳門本地對環(huán)保要求極高。境內(nèi)對于巖層灌注樁施工，常規(guī)采用沖擊鉆、旋挖鉆施工，施工工藝分析如下：

（1）功效方面：沖擊鉆、旋挖鉆施工效率低，施工工程中需要反復(fù)回填以保證鉆進(jìn)的垂直度，且施工過程中擴(kuò)孔嚴(yán)重;拋石區(qū)采用帶通鉆孔法施工，經(jīng)過前期34根灌注樁鉆孔時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，此工法鉆土速率7.5 m/h，入巖速率2.5 m/h，通過拋石區(qū)時(shí)，速率可達(dá)到4.5 m/h。相比于境內(nèi)常用的沖擊鉆成孔、旋挖鉆成孔的方式，拋石區(qū)施工效率可達(dá)到其的10倍左右;

（2）環(huán)保方面：境內(nèi)采用泥漿護(hù)壁時(shí)，灌注樁混凝土過程中，會將孔內(nèi)泥漿排出，由于灌注速度以及灌注總時(shí)間有要求，孔內(nèi)泥漿需要在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)全部運(yùn)走，需要準(zhǔn)備大量的泥漿清運(yùn)設(shè)備處理泥漿。工程處于澳門海邊，對環(huán)保要求高，采用帶通鉆孔法施工時(shí)，由于孔內(nèi)為清水，可以直接排入河流中或下水管道內(nèi)，僅需在鉆孔過程中清理沉渣即可，在環(huán)保要求嚴(yán)格或市區(qū)，此功法有很大優(yōu)勢。根據(jù)如上對比，且考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，灌注樁采用永久全套筒，內(nèi)安裝鋼筋籠，鉆孔采取帶通鉆孔法，灌注B40混凝土[2]。

3施工方法

3.1 場地準(zhǔn)備

先對橋臺樁基場地內(nèi)的障礙物進(jìn)行清理，并通過挖掘機(jī)和壓路機(jī)配合人工對整個(gè)施工區(qū)域進(jìn)行整平壓實(shí)，特別是在樁和座機(jī)的范圍之內(nèi)，要完全平整，以確保鉆孔以后灌注的樁可以垂直地深入地底。

3.2 確定樁位

依照設(shè)計(jì)圖則測定樁位及地面高程，并依照基樁點(diǎn)位坐標(biāo)值于現(xiàn)場使用全站儀進(jìn)行放樣。距樁位中心2m位置固定三個(gè)坐標(biāo)控制工具，以便在套管鉆進(jìn)時(shí)檢查套管是否偏移;在鉆進(jìn)過程中用水平尺檢查套管壁垂直，樁位最大允許偏差為75 mm ，垂直度最大允許偏差為1/75。

3.3 鉆孔方法

在確立的樁位上，采取帶通鉆孔法（Odex-System）由氣動錘清洗鋼套管內(nèi)頂層松軟土質(zhì)及帶同鋼套管同步鉆入地底直至巖層。在鉆孔過程中會于每 3 m距離用水平尺檢查臨時(shí)鋼套管之垂直度，垂直度標(biāo)準(zhǔn)必須控制在設(shè)計(jì)要求之范圍內(nèi)（1/75）。氣動錘由空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)高壓氣體傳動，高壓氣體通過管道進(jìn)入樁底，將松軟土及巖渣吹動與水體融合。同時(shí)將清水通過樁基灌至樁底，講過不斷注入將污水排除至沉淀池，以達(dá)到清理鉆渣的目的。灌注樁采用全護(hù)筒，鋼套筒外徑為610 mm，壁厚為10 mm，與境內(nèi)最常采用的泥漿護(hù)壁不同，此方法不需要調(diào)整泥漿比例，直接注入清水即可，不存在塌孔的情況。但需接長護(hù)筒，護(hù)筒每標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為12 m，當(dāng)鉆孔深度超出鋼套管標(biāo)準(zhǔn)長度時(shí)，以開坡口焊接的方式接駁。

鉆孔過程中會由鋼套管邊吹出地底巖樣，顧問代表可檢查該巖樣及作出判定。當(dāng)鉆孔至預(yù)定石面深度時(shí)，由顧問判定巖石樣本是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，用以確定該樁石層面標(biāo)高。

3.4 清孔及成孔驗(yàn)收

驗(yàn)收通過后隨即于樁孔內(nèi)注入水及風(fēng)壓清洗樁孔，以確保樁孔清潔滿足設(shè)計(jì)要求，并用量筒取水樣予顧問代表驗(yàn)收，由于采用全護(hù)筒，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為，量筒內(nèi)為清水，不能含有大量泥沙。完成清孔及驗(yàn)收通過后抽出整套鉆桿及氣動錘，再由顧問測量鉆孔深度，以判斷該鉆孔是否達(dá)到施工圖紙要求。顧問核實(shí)鉆孔一切達(dá)到施工圖則上之要求后，即完成該鉆孔過程。

3.5 成孔質(zhì)量檢測（Koden 測試）

與境內(nèi)采用的探孔測試不同的是，灌注樁成孔以Koden測試進(jìn)行檢查。Koden超聲波成孔檢測，是應(yīng)用超聲波反射技術(shù)，對鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量進(jìn)行綜合檢測的新技術(shù)。將超聲波檢測設(shè)備固定在孔口，超聲波發(fā)射、接收探頭在電纜的牽引下，沿充滿泥漿的鉆孔中心以一定速度下放。在下放過程中，超聲波探頭連續(xù)向孔壁垂直定向發(fā)射固定頻率的超聲波脈沖，同時(shí)探頭連續(xù)接收孔壁處的反射波，根據(jù)聲波的走時(shí)及聲波的傳播速度，確定探頭與孔壁的距離。將探頭測定的水平距離連續(xù)繪制在記錄紙上，便可反映出不同斷面鉆孔的直徑、傾斜度及深度，從而判定成孔的質(zhì)量。

現(xiàn)場實(shí)測時(shí)，超聲波探頭的下放依靠絞車自動控制完成，反射信號從接收探頭傳至地面的記錄儀，通過計(jì)算機(jī)打印成圖。檢測前應(yīng)對超聲波側(cè)壁測定儀進(jìn)行必要的檢查，如鋼絲繩是否有損壞，探頭與鋼絲繩之間的連接是否牢固，電纜是否正確連接，測試日期是否正確等。應(yīng)確定測量剖面方向與實(shí)際方位（樁底標(biāo)高、樁底標(biāo)高、地面標(biāo)高）的關(guān)系。

為避開超聲波法測試盲區(qū)、便于成果分析、儀器探頭應(yīng)盡量對準(zhǔn)鉆孔中心。測試中可采用有效手段，如降低絞車升降速度、增加聲波發(fā)射功率、提高靈敏度抑制干擾信號等，消除記錄中反射信號模糊斷續(xù)或空白段。現(xiàn)場測試成果超聲波掃描圖應(yīng)有明顯的刻度標(biāo)記，能清晰地反映孔壁形態(tài)。打印記錄紙應(yīng)有足夠的長度，以滿足成圖需要。第三方將查看檢測結(jié)果后，將成孔質(zhì)量是否滿足要求反饋至顧問，以進(jìn)行下一步施工。

3.6 制作安裝鋼筋籠

當(dāng)鉆孔過程完成及各項(xiàng)驗(yàn)收通過后，便開始放置鋼筋籠。鋼筋籠會預(yù)先于地面根據(jù)圖紙要求綁扎好，縱向主筋內(nèi)側(cè)每4 m設(shè)置一個(gè)Φ20 mm加強(qiáng)箍筋，加強(qiáng)鋼筋籠的整體穩(wěn)定性。制作完成后經(jīng)顧問驗(yàn)收完成后方可進(jìn)行安裝。澳門地區(qū)樁基主體鋼筋不允許焊接（輔助鋼筋可以焊接），加強(qiáng)箍筋與主筋之間采用U型鐵碼接駁器連接。鋼筋籠安裝過程中，兩節(jié)鋼筋籠之間使用U形鐵碼接駁器接駁，每根主筋搭接用2個(gè)U形鐵碼鎖緊，鋼筋搭接長度為56D。所有鋼筋籠會用分隔器（Spacer）每4 m穩(wěn)固。鋼筋籠放置完后，隨即安裝Φ220 mm之輸送導(dǎo)管至孔底，以備灌注混凝土。聲波管和界面取芯管焊接在鋼筋籠內(nèi)加強(qiáng)箍筋上，測試管底部用2.5 mm厚鋼板燒焊密封。所有預(yù)埋管都應(yīng)在澆筑混凝土之前進(jìn)行水封，預(yù)埋管及管端密封材料均需防水。

3.7灌注混凝土

本工程鉆孔樁使用B40的混凝土，采用水下導(dǎo)管澆筑法澆筑，導(dǎo)管直徑為220 mm。安裝灌漿導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管底部下至距樁底200 mm以上位置。灌漿導(dǎo)管頂部與灌漿漏斗牢固連接，導(dǎo)管及灌漿平臺需安全固定在臨時(shí)鋼套管頂部。

在初次混凝土澆筑時(shí)，使用兩個(gè)漏斗，首斗（1～3 m3）采用B40無收縮水漿（同樁身混凝土強(qiáng)度等級）作為接漿料，另外在水泥漿斗上方備一斗（6 m3/斗）混凝土。于澆筑前，在導(dǎo)管上部使用隔離球隔離導(dǎo)管內(nèi)水與水泥漿。澆筑時(shí)，先打開無收縮水泥漿斗閥門，澆至一半后，打開上方準(zhǔn)備的另一斗混凝土閥門，混凝土通過水泥漿斗一次性澆灌至樁端。

在安裝末節(jié)鋼筋籠時(shí)，在鋼筋籠頂端綁條尼龍繩，尼龍繩長度以可延伸至地面操作人員手中為宜。在澆筑混凝土及拔出臨時(shí)套管過程中，監(jiān)督人員需通過密切監(jiān)測手中拉緊之尼龍繩是否松動來判斷鋼筋籠是否上浮。澆筑過程中，灌漿導(dǎo)管底部埋深應(yīng)始終保持在2 m以上，每次拆管時(shí)間要快，迅速連貫。要準(zhǔn)確測定孔內(nèi)砼上升速度，控制好導(dǎo)管提升速度。嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出砼面，避免造成斷樁。每澆注一攪拌車混凝土應(yīng)測量孔內(nèi)混凝土面標(biāo)高，提拔導(dǎo)管時(shí)要準(zhǔn)確測算埋管深度，拆除的導(dǎo)管要立即清洗干凈?；炷翝沧⒐ぷ鹘咏瓿蓵r(shí)，要加強(qiáng)樁頂標(biāo)高的測定，可用測錘、取樣器等手段，以超過樁頂標(biāo)高2 m以上為宜。

澆注混凝土完畢，立即拆除導(dǎo)管清洗管內(nèi)殘留混凝土及四周泥沙，并做好檢修及保養(yǎng)。在澆筑過程中，安排專人做好詳細(xì)記錄，填好水下混凝澆筑記錄表，運(yùn)輸、容量和混凝土平水應(yīng)被記錄。另外要在澆筑前測試混凝土塌落度，并及時(shí)取樣制作混凝土試塊，以作強(qiáng)度測試。

3.8 樁身質(zhì)量檢測

（1）聲波測試：于預(yù)埋聲測管中使用超聲波儀檢查樁的完整性，測試范圍為100%。（2）全長取芯測試：當(dāng)混凝土澆筑達(dá)到28天后，安裝鉆探機(jī)進(jìn)行樁身全長取芯，通過對芯樣進(jìn)行強(qiáng)度測試，以判斷成樁質(zhì)量。使用雙管鉆心筒來取樣，取芯直徑至少100 mm。測試范圍為10%，具體樁位由質(zhì)量控制單位確認(rèn)。（3）界面取芯測試：取芯方法同全長取芯測試，在預(yù)埋管中安裝鉆具及取芯筒，以抽取樁底混凝土及基巖芯樣，以判斷接觸面成樁質(zhì)量及基巖質(zhì)量。測試范圍為100%。（4）測試完畢后，測試管內(nèi)灌入抗壓強(qiáng)度大于40 MPa無收縮水泥漿。

4常見事故的預(yù)防及處理

此工法施工時(shí)，灌注樁常見的問題，如鋼筋籠上浮、混凝土堵管、偏彎孔、短樁、斷樁也會發(fā)生，與境內(nèi)一般灌注樁處理方法相同，就不在贅述。現(xiàn)就成孔時(shí)“漏砂”問題進(jìn)行詳細(xì)介紹及處理辦法。帶通鉆孔法成孔時(shí)，采用全護(hù)筒，且伸入巖層。正常施工時(shí)，護(hù)筒伸入巖層后，巖層與護(hù)筒形成一個(gè)封閉環(huán)境，將鉆孔內(nèi)外隔離，泥沙等不會進(jìn)入樁孔，鉆孔內(nèi)部為清水環(huán)境。當(dāng)遇到底部巖層為傾斜面時(shí)，會造成一側(cè)護(hù)筒已伸入巖層，而另一側(cè)仍有空隙的情況，導(dǎo)致泥砂通過空隙進(jìn)入孔底，從而引起“漏砂”，樁底沉渣過厚影響樁基質(zhì)量。漏砂的處理辦法有三種，現(xiàn)一一進(jìn)行介紹。（1）繼續(xù)鉆孔：利用鉆機(jī)將入巖部分?jǐn)U大，將護(hù)筒伸入巖層部分增長，將護(hù)筒與斜面巖層之間的縫隙消除，從而不漏砂，達(dá)到處理“漏砂”的目的。（2）灌注混凝土后重新鉆孔：若經(jīng)過多次鉆孔，將護(hù)筒伸入巖層長度增加后，還有漏砂情況，可采用灌混凝土的方法解決。采用帶通鉆孔法施工時(shí)，灌注樁入巖部分施工效率很高，所以可以先用混凝土封閉后再鉆孔?；炷练忾]方法與樁身灌注混凝土相同，同樣采用B40的混凝土，采用水下導(dǎo)管澆筑法澆筑，導(dǎo)管直徑為220 mm，為保障再次漏砂可將混凝土灌注高度控制在巖面以上約2.5 m?；炷凉嘧⒑螅炷龔?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)的60%后，即可開始重新鉆孔，鉆孔至設(shè)計(jì)深度后清孔，查看是否還有漏砂情況，若還有漏砂情況，則重復(fù)此項(xiàng)工作，直至不漏砂為止。（3）泥漿護(hù)壁法：若采用混凝土封閉后，還是無法達(dá)到阻止漏砂的情況，則可以考慮泥漿護(hù)壁法。即鉆孔到位后，采用膨潤土造漿，注入孔內(nèi)，將清水更換。將膨潤土與水按照比例用攪漿桶拌和，泥漿比重控制在1.03～1.10、黏度17～20 s、含砂率<2%。泥漿攪拌完成后，安裝導(dǎo)管，將泥漿從底部開始灌入，直至頂部溢出的泥漿滿足要求時(shí)，停止灌注。利用泥漿的粘稠度，將護(hù)筒外砂隔離在外。同時(shí)開始安裝鋼筋籠，鋼筋籠安裝完成后再安裝導(dǎo)管，循環(huán)泥漿，檢測泥漿質(zhì)量，然后灌注水下混凝土。此方法存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，即底部可能有沉渣，而采用全護(hù)筒的樁基底部不允許有沉渣，界面取芯測試時(shí)有不合格的風(fēng)險(xiǎn)，此方法慎用[3]。

5與傳統(tǒng)灌注樁施工方法利弊分析

拋石區(qū)采用帶通鉆孔法施工與境內(nèi)常規(guī)的灌注樁成孔相比有很多的優(yōu)勢，也有很多的弊端，結(jié)合實(shí)際施工情況進(jìn)行對比如下：

5.1 造價(jià)方面

由于采用全護(hù)筒，護(hù)筒壁厚10 mm，且護(hù)筒為一次性投入，造成樁基的成本大幅度增加，是同等直徑樁基造價(jià)的4倍左右，但由于護(hù)筒也可承受一部分承載力，灌注樁直徑可以適當(dāng)減小，綜合分析后該功法是境內(nèi)常規(guī)灌注樁造價(jià)的2.5倍左右，其高昂的造價(jià)也是造成其未在境內(nèi)廣泛推廣的重要原因。

5.2 樁基質(zhì)量

帶通鉆孔法施工，采用全護(hù)筒，用護(hù)筒與外界隔離，可以有效的避免了塌孔、擴(kuò)孔、縮孔、夾砂等常見樁基事故的發(fā)生。另外由于成孔后，孔內(nèi)為清水，可以有效的避免樁底沉渣過厚造成樁基承載力下降的問題。

5.3 功法限制

由于需要采用空壓機(jī)帶動鉆機(jī)鉆孔，并將孔底鉆渣吹出，此造成了如樁基直接過大時(shí)，就難以帶動鉆機(jī)成孔，該功法限制了樁基直徑必須在0.8 m以內(nèi)，此也致使其無法在大型結(jié)構(gòu)物或?qū)Τ两狄蟾叩慕ㄖ锸┕r(shí)應(yīng)用。

6結(jié)語

灌注樁在境內(nèi)已是成熟工藝，由于中國地大物博，填海造陸的情況很少，在拋石區(qū)施工灌注樁的情況更是少見，所以相應(yīng)的施工經(jīng)驗(yàn)也很少，但一些領(lǐng)土較小的國家填海、填湖造陸的情況較多，如荷蘭、日本、摩納哥、新加坡等，填海之后往往會在上部修建橋梁、房屋等建筑物。采用帶通鉆孔法施工，可以有效通過填筑的拋石區(qū)，而且工期得到很大縮短，樁基質(zhì)量也易得到控制，而此工法在國外也屬于成熟工藝，云貴喀斯特地貌區(qū)也可考慮此功法，以有效避免溶洞造成的困擾。帶通鉆孔法施工拋石區(qū)灌注樁為我們提供了另外一種施工思路，也可以為境內(nèi)、國外類以工程提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 李進(jìn).旋挖灌注樁施工工藝探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2016（18）： 173-174.

[2] 李昂.鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究[J].工程技術(shù)研究，2020（8）：66-67.

[3] 楊玉輝.鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2007（7）：51-52.

Construction Technology of Cast-in-place Pile in Riprap Area

WANG Zhaozhao

（CCCC THIRD HARBOR ENGINEERING Co.， Ltd.， Lianyungang? Jiangsu? 222042）

Abstract： Due to the unreasonable urban planning in advance and the lack of sufficient space reserved for port storage services， land reclamation has become a method to improve the storage capacity of a city. The riprap method is generally used in the reclamation area. When other buildings are built on the upper part of the reclamation area， especially the pile foundation， riprap will make the construction of cast-in-place pile extremely difficult， Percussion drilling is often used for construction in China. This method has low construction efficiency and serious hole expansion. This paper introduces a band-pass drilling pile foundation construction technology to solve the difficult problem of cast-in-place pile construction.

Keywords： cast in place pile; riprap area; percussion drill; band pass drilling method

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：王兆召（1987—），男，河北衡水人，本科，工程師，研究方向：土木工程、拋石區(qū)灌注樁施工技術(shù)。