南京河西漫灘地區(qū)鉆孔灌注樁施工技術

何永壽 林大帥 徐澤友

(南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇南京 210024)

1 地質(zhì)和工程概況

南京秦淮河以西(現(xiàn)稱河西地區(qū))屬于近代長江退移后形成，地層沉積時間較短，軟土層厚度大，厚度通常可達50 m～65 m，漫灘地貌特征非常明顯。土層主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細砂等，該類土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強度低等特點，其中粘性土還具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性。近年來南京河西發(fā)展迅猛，大量多層和高層建筑在建，這類建筑荷載大，天然地基和人工地基不能滿足要求，需要采用深基礎。對于高層建筑，更是需要采用樁長超長的鉆孔灌注樁。而在這樣的地質(zhì)條件下進行鉆孔灌注樁施工，容易發(fā)生縮徑，夾層，斷樁等，嚴重影響單樁承載力，因此施工要求高，成樁難度較大。

擬建工程位于河西清涼門大街，為一棟56層的辦公塔樓(高約300 m)，帶6層商業(yè)裙房，兩層地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)。場地揭示的地層為:①層雜填土;②層～④層為軟塑、流塑狀粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部夾薄層稍～中密粉土、粉砂，層底埋深45.0 m～51.5 m;⑤層為密實細砂，層底埋深:54.0 m ～59.8 m;⑥層為粗礫砂混卵礫石，卵礫石含量約15%～30%，粒徑約3 cm～10 cm不等，層底埋深:58.5 m～64.9 m。⑦層，⑧層為強風化和中風化基巖，基巖類型有兩種:泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，屬較完整軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

2 樁型及持力層選擇

按照地區(qū)經(jīng)驗，南京河西地區(qū)常用的樁型為混凝土預制樁和鉆孔灌注樁。預制樁通常以中下部粉砂、細砂作為樁端持力層，鉆孔灌注樁以底部中風化基巖作為樁端持力層?；炷令A制樁的優(yōu)點是工期短，成樁質(zhì)量有保證。但樁基施工中的擠土效應容易造成相鄰樁的位移和抬升，造成鄰近道路地基變形和地下管線受損。此外，在荷載很大的情況下，預制樁因難以穿越密實砂層，樁長受限，無法取得較高的單樁承載力，這時就必須選擇鉆孔灌注樁。由于本工程擬建建筑荷載大，通過估算樁長大于60 m，宜采用鉆孔嵌巖灌注樁。其中6層商業(yè)裙房及56層辦公塔樓以中風化泥巖或中風化泥質(zhì)粉砂巖為樁端持力層，設計樁徑為0.8 m;基坑支護樁及地下室抗拔樁以⑤層細砂為樁端持力層。

3 樁基施工技術

3.1 護筒制作與埋設

在南京河西漫灘地區(qū)施工，應制作專用的鋼護筒，其作用是固定住樁位，引導鉆進方向，同時還能起到預防上部松軟土體塌陷、使護筒內(nèi)水位比施工水位高出一定高度以使孔壁保持穩(wěn)定等作用。因孔口附近土體軟弱，設計時采用了雙層鋼護筒，其中內(nèi)護筒用薄鋼板卷制而成，內(nèi)徑80 cm;外護筒采用稍厚鋼板卷制而成，內(nèi)徑96 cm。外護筒的焊接接頭加設10 mm厚、15 cm寬的鋼帶以加強鋼護筒的整體剛度。

護筒埋設的步驟是，先通過測量放出樁位，在樁位中心安放護筒導向設施。擺放好護筒，借助外力使其下沉。通常是使用吊機將第一節(jié)護筒吊放到準確位置，采用振動或其他方法讓其下沉;下沉到位后，將護筒內(nèi)的土柱挖除，再把第二節(jié)護筒吊入接合嚴密并用相同的方法使之下沉到位。護筒埋設到位后，其四周地面以下的脫空范圍應用粘性土回填并壓密。本場地局部區(qū)域分布有雜填土，埋設護筒之前，應將對應位置的碎磚、混凝土塊等清除。

3.2 鉆進施工

3.2.1 泥漿制作與應用

在南京河西深厚軟土層中鉆孔，泥漿的配制十分重要。本工程地質(zhì)條件差，極易出現(xiàn)坍孔和縮徑，尤其在54.0 m～64.0 m深度范圍內(nèi)分布粗礫砂混卵礫石，更需要合適的泥漿來保持孔壁穩(wěn)定，提高鉆進速度。為適應本工程特殊的地層特點，采用了粘土復合泥漿，事先進行若干次配合比試驗，最終確定最優(yōu)配合比，泥漿密度為1.3 g/cm3左右。施工時需要定期對泥漿指標進行檢測，主要控制要點是泥漿的比重、粘度、含砂率等必須在合理的范圍內(nèi)。

3.2.2 成孔施工工藝

1)合理布置打樁順序。本場地分布著較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該類土具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性，為防止鉆孔樁施工對附近已施工樁產(chǎn)生不良影響，事先規(guī)劃好打樁順序，采用跳打施工法。2)樁身垂直度控制。深長鉆孔灌注樁對成孔的垂直度要求很高，為了保證高的成孔垂直度，在樁機支承面上增加附加設備，增大增重樁機本體，使樁機更易保持穩(wěn)定。同時在鉆進時隨時檢查鉆架鉆桿是否垂直，必須確保垂直度在驗收標準要求的范圍之內(nèi)。3)成孔深度的控制。樁架就位后先校核鉆具的各自長度，認真記錄，鉆進過程中根據(jù)所加鉆具長度及測量機桿余尺以計算成孔實際深度。4)施工樁徑的控制。河西漫灘地區(qū)超長樁的施工，成孔孔徑很關鍵，將影響到成樁質(zhì)量及鋼筋籠能否順利下放，在施工過程中必須采取可靠措施避免任何縮徑現(xiàn)象的發(fā)生，還要隨時對鉆頭直徑進行復核，要確保鉆頭的有效直徑符合設計要求。

3.3 清孔

對于超長摩擦樁，有的技術人員可能覺得樁端阻力相對樁側(cè)阻力太微不足道，所以容易忽視清孔的作用。實際上，盡管樁端阻力在樁承載力計算中所占比例很小，但良好的樁端土有利于樁身軸力的傳遞，可確保樁身的壓縮變形，有助于樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮，因此施工過程中對沉渣的控制是十分重要的。在本次河西工地樁基施工中，嘗試采用正反循環(huán)鉆進法和反循環(huán)清孔法，具體說來即先采用正循環(huán)方法鉆進，鉆入一定深度并進入預定土層后，改為反循環(huán)鉆進。兩種循環(huán)方式交替使用的優(yōu)點是能保證較快的鉆進速度，而且通過泥漿的正反向流動可將較大體積的沉渣排出;而采用反循環(huán)清孔則能保證泥渣的外排通道暢通，可以清得比較徹底，清孔速度也快，以盡可能避免坍孔事故的發(fā)生。

3.4 鋼筋籠加工安放

在河西超長樁施工中，部分樁需要7截以上的鋼筋籠焊為一體。盡量減少鋼筋籠安放、焊接時間以節(jié)約孔口作業(yè)時間對防止坍孔意義重大。

3.5 二次清孔

漫灘地區(qū)土質(zhì)松軟，且孔深很深，在下放鋼筋籠和下放導管時都不可避免的將導致孔壁浮土再次沉到孔底，如果最終成為永久性沉渣，將大大影響成樁質(zhì)量。因此終孔前必須嚴格的作二次清孔工作，二次清孔在鋼筋籠、導管安放完畢后、混凝土澆筑前進行，主要通過導管將泥漿送入孔底，將沉渣帶出。

3.6 灌注混凝土

為避免水下深水混凝土灌注時出現(xiàn)冒漿、跑漿、導管脫落、彎曲等異常現(xiàn)象，灌注混凝土前應對所有導管做檢查，分別進行水密封性、承壓能力、接頭和關鍵部位抗拉抗扭能力等試驗。導管通常采用外徑30 cm的無縫軋制鋼管。

灌注深長樁混凝土必須連續(xù)緊湊進行，通過計算，本工程中混凝土的澆筑需要5 h～7 h的時間，由于混凝土方量較大，均事先計劃好混凝土運輸車的連貫性，保證每一根樁混凝土澆筑都在規(guī)定的時間內(nèi)完成。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁應用日益廣泛，在南京河西軟土地區(qū)，因地質(zhì)條件較差，樁長較長，施工中可能發(fā)生縮徑、夾層、離析、斷樁等缺陷，使樁承載力偏低，影響建筑物使用安全。本工程的深長鉆孔灌注樁施工在鋼護筒設計、泥漿制作、鋼筋籠安裝加工及水下混凝土灌注等關鍵工藝方面積累了經(jīng)驗，供類似工程施工參考。

[1]蔡志勇.深長鉆孔灌注樁在軟土地基中的應用[J］.建筑技術開發(fā)，2002(6):87-88.

[2]《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.