軟土地基超深沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制

【摘 要】 結(jié)合福建省腫瘤醫(yī)院腫瘤診療中心大樓樁基施工實(shí)例，針對(duì)大孔徑超深沖孔灌注樁的沖孔過程中，在第⑩層砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖中下部遇進(jìn)尺困難、成樁時(shí)間長等問題，通過采取相應(yīng)措施并掌握試成孔穿越地層各項(xiàng)參數(shù)后，詳細(xì)闡述了在軟弱復(fù)雜土層上有效進(jìn)行超深沖孔灌注樁施工工藝的操作和質(zhì)量控制。

【關(guān)鍵詞】 軟土地基；超深沖孔灌注樁；施工；質(zhì)量控制

1 引言

沖孔灌注樁是將沖錘提升到一定高度，利用沖錘自由下落沖擊能量沖擊打碎土層或巖石，并通過泥漿循環(huán)排出泥渣達(dá)到成孔目的。其具有入土深、穿透巖層能力強(qiáng)、剛度大、適應(yīng)性強(qiáng)、承載力高、樁身變形小，易水下施工等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。其施工雖日益完善，但由于其施工工藝復(fù)雜，成樁環(huán)節(jié)多，若管理不當(dāng)則會(huì)造成各式質(zhì)量問題，因此現(xiàn)場(chǎng)施工員須重視施工全過程質(zhì)量控制。

2 工程概況及水文地質(zhì)條件

福建省腫瘤醫(yī)院腫瘤診療中心大樓建設(shè)工程位于福州市，屬?zèng)_海積平原地貌，地處閩江古河道，總建筑面積7.8萬m2，其中地下3層約1.8萬m2，開挖深度約18m；主樓為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，26層約6萬m2。地面整平標(biāo)高以上建筑總高度99.9m。工程樁采用沖孔灌注方式，共418根，樁徑分別為1.2 m 和0.8m，樁頂標(biāo)高 - 16.8 m，樁底標(biāo)高- 42 m～-74其中ZH1（196根樁）樁尖持力層進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖⑩-4（進(jìn)入持力層1m）；ZH2～4（222根樁）進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)風(fēng)化花崗巖⑩-3（進(jìn)入持力層10m）?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察和鉆孔資料，詳見表1：

設(shè)計(jì)要求：此工程為摩擦端承樁，樁孔成型后須清孔底沉渣。所下鋼筋籠外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或其他有效措施，確?？v向主筋護(hù)層厚度并不至碰傷孔壁，其下放后需再次清渣，清孔后沉渣厚度≤50mm并應(yīng)立即灌注水下混凝土，垂直度偏差<1.0%，施工過程應(yīng)控制樁頂標(biāo)高，按設(shè)計(jì)標(biāo)高超澆 1.6m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C35，灌注時(shí)應(yīng)由樁頂往樁頭方向進(jìn)行，須連續(xù)灌注不得中斷，對(duì)樁頭加強(qiáng)振搗。對(duì)工程有影響的地下水主要是潛水，補(bǔ)給源為大氣降水，水位會(huì)隨季節(jié)變化，穩(wěn)定水位埋深為0.4～2.2m（高程4.7～6.1m）。確定地下水抗浮設(shè)防水位為7.5m（羅零高程）。

3 施工工藝流程及相應(yīng)技術(shù)措施

沖孔灌注樁的主要施工工藝流程如下：測(cè)量放線→樁機(jī)就位→護(hù)筒埋設(shè)→沖擊至設(shè)計(jì)深度→清孔→鋼筋籠制作及安裝→混凝土導(dǎo)管安裝→二次清孔→水下混凝土澆灌。

3.1 測(cè)量放線。用經(jīng)緯儀放樣樁位后，于樁中心插一鋼筋，由現(xiàn)場(chǎng)工程師組織人員進(jìn)行復(fù)核校對(duì)無誤后報(bào)監(jiān)理和業(yè)主審批后方可開工。

3.2 樁機(jī)就位。樁機(jī)應(yīng)放平放穩(wěn)，機(jī)底應(yīng)墊木，避免因機(jī)身傾斜而造成樁孔偏斜。

3.4 沖擊成孔。沖孔灌注樁施工過程的重要環(huán)節(jié)，大部份質(zhì)量事故通常出現(xiàn)在此環(huán)節(jié)。本工程主要出現(xiàn)以下幾個(gè)質(zhì)量問題：

3.4.1 坍孔。產(chǎn)生原因①由于場(chǎng)地上覆軟弱土層厚易坍孔，局部砂層厚達(dá)2.9m②施工中采用雜填土層泥土就地造漿，泥漿粘度不夠。部分坍孔程度較輕，施工人員難察覺，造成前期樁砼充盈系數(shù)過大（超1.15），經(jīng)濟(jì)效益不佳。防治措施：①在強(qiáng)風(fēng)化以上土層采用小沖程沖孔，沖程不大于1.5m，同時(shí)加粘土塊夾小片石反復(fù)沖擊造壁②采用自造泥漿，沖孔前拌制好泥漿于泥漿循環(huán)池中，待沖孔時(shí)用泵抽入孔內(nèi)使用。為提高泥漿粘度，在預(yù)拌泥漿中加入適量膨潤土，泥漿比重控制在1.25-1.35。

3.4.2 斜孔。樁偏斜將對(duì)地下室施工產(chǎn)生阻礙，應(yīng)嚴(yán)控樁垂直度，防止斜孔。如發(fā)現(xiàn)應(yīng)立即停止沖孔，采用小片石、碎石回填至發(fā)生偏斜以上1m處重新沖孔并采用小沖程、高頻率修孔。斜孔嚴(yán)重時(shí)，須整孔回填重新沖孔。

3.4.3 縮徑。產(chǎn)生原因①清孔不徹底，泥漿中含泥塊多，且終灌拔管過快，引起樁頂周邊夾泥，導(dǎo)致保護(hù)層厚度不足②孔中水頭下降，對(duì)孔壁靜水壓力減小，導(dǎo)致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成砼樁身夾泥或縮頸。防治措施：控制泥漿比重，確保泥漿保持孔壁平衡。①根據(jù)地層變化配以不同泥漿。②成孔時(shí)重視清孔，且清渣不清泥，預(yù)防清孔后在澆筑砼時(shí)局部坍塌，導(dǎo)致縮徑。

3.4.4 斷樁 產(chǎn)生原因①砼拌和物發(fā)生離析使樁身中斷②灌注中發(fā)生堵塞導(dǎo)管且處理不良，造成坍孔時(shí)使樁身夾泥，形成中斷事故③灌注時(shí)間過長，首批砼已初凝，而后灌注砼沖破頂層與泥漿相混，會(huì)在兩層砼中產(chǎn)生夾有泥漿渣土截面。防治主要措施 ①所用導(dǎo)管組拼后用球塞等試驗(yàn)；②嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深與拔管速度，導(dǎo)管不宜埋入砼過深、過淺，及時(shí)測(cè)量砼澆灌深度，嚴(yán)防導(dǎo)管拔空③常檢測(cè)砼拌和物達(dá)到要求。

3.4.6 “爛樁頭” 產(chǎn)生原因①清孔不徹底，樁頂浮漿過厚，影響水下砼灌注時(shí)測(cè)量樁頂位置精度②導(dǎo)管起拔過快，尤其樁頭直徑大時(shí)，如未經(jīng)插搗直接起拔導(dǎo)管，樁頭易現(xiàn)砼中間高、四周低的“爛樁頭”③澆筑速度過快，導(dǎo)致孔壁局部坍塌，影響測(cè)量。防治措施①認(rèn)真做好清孔，確保清孔后孔口無泥塊返出；在空孔較長樁內(nèi)測(cè)砼上升面時(shí)，應(yīng)控制好測(cè)量重錘質(zhì)量，質(zhì)量控制在1kg-1.5 kg 左右（根據(jù)碎石砼大小調(diào)整）②砼終灌拔管前，使用導(dǎo)管適當(dāng)插搗砼，把樁身存在氣泡排出，以便精確測(cè)量砼面，同時(shí)攤平樁頂砼。

3.5 清孔（二次清孔） 沖孔結(jié)束至鋼筋籠下放期間，應(yīng)采用橡膠管進(jìn)行一次清孔，其目的是降低泥漿比重，防止二次清孔因沉淤過厚而難以清理并保證鋼筋籠下放順利。依樁基技術(shù)規(guī)程要求，二次清孔利用澆砼導(dǎo)管進(jìn)行并控制泥漿比重低于1.25、粘度≤28s、含砂率≤8%。

3.6 鋼筋籠制作安裝 根據(jù)設(shè)計(jì)預(yù)制，為保主筋保護(hù)層厚度，應(yīng)在鋼筋外側(cè)每隔2m焊接70厚鋼筋墊圈。為使起吊中鋼筋墊圈不損壞，可在鋼筋籠入孔時(shí)，邊放邊焊接。為保鋼筋籠位置符合設(shè)計(jì)標(biāo)高，可在鋼筋籠頂部焊接兩根一定長度吊筋，吊筋長度=護(hù)筒標(biāo)高-鋼筋籠設(shè)計(jì)標(biāo)高。吊筋應(yīng)確保固定在護(hù)筒上，以防止其下沉至孔底，或澆砼時(shí)上浮。

3.7 澆灌水下混凝土 若管理不善，易造成斷樁、裹泥等質(zhì)量事故。施工人員應(yīng)嚴(yán)控整個(gè)澆灌過程。樁混凝土應(yīng)具有良好和易性，坍落度控制在180-220mm之間。在進(jìn)行第一斗混凝土灌注時(shí)，應(yīng)計(jì)算料斗砼灌注量，確保第一斗混凝土灌注后，導(dǎo)管埋入砼中不少于1m。在澆灌過程中，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)測(cè)量砼面標(biāo)高并計(jì)算拆管長度。導(dǎo)管埋深宜為2-6m，埋管過淺易使導(dǎo)管高出砼面，造成斷樁等事故；埋管過深則易因混凝土浮力，使鋼筋籠上浮。最后一次砼澆灌量，應(yīng)高出樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高1.6m以上。

4 工程難點(diǎn)分析以及采取措施

4.1 工程難點(diǎn)分析

4.1.1 地理位置特殊。本工程場(chǎng)地東側(cè)為鳳坂河道、南北兩側(cè)為居民住宅、西側(cè)為辦公大樓，其中北側(cè)居民住宅樓與深基坑間距僅10米左右，周邊環(huán)境復(fù)雜，場(chǎng)地用地狹窄，可供施工用地不多，對(duì)止水等方面提出較高要求。

4.1.2 地質(zhì)條件差。項(xiàng)目建設(shè)場(chǎng)地地質(zhì)復(fù)雜，原始地貌為福州灣與閩江古河道疊加地帶，部分跨度10m左右區(qū)域，巖面落差達(dá)30m，場(chǎng)地內(nèi)存大量不同規(guī)則、深度卵石層，且伴有孤石。場(chǎng)內(nèi)淤泥層較厚，地質(zhì)松軟（即便碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑩-3，因其豎向極限承載力的不足，仍無法作為持力層），且碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化巖樣難以區(qū)分。

4.2 采取措施

4.2.1 泥漿粘度適當(dāng)提高、孔深大的在成孔過程中適時(shí)進(jìn)行撈渣，避免沉渣過多造成沖孔無力。

4.2.2 進(jìn)行補(bǔ)勘，對(duì)碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化巖層承載力參數(shù)進(jìn)行修正，中風(fēng)化花崗巖⑩-4埋深較大的考慮采用碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑩-3為持力層，并采用樁端（樁側(cè)）注漿技術(shù)補(bǔ)強(qiáng)。

⑤當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)可終止注漿：（1）注漿總量和注漿壓力均達(dá)設(shè)計(jì)要求（2）注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值75%，且注漿壓力超過設(shè)計(jì)要求。⑥當(dāng)注漿壓力長時(shí)間低于正常值或地面出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿，應(yīng)改為間歇注漿，間歇時(shí)間宜為30～60MIN，或調(diào)低漿液水灰比。⑦其他方面要求詳JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中的6.7節(jié)要求。

5 施工效果

沖孔灌注樁屬隱蔽性工程，改進(jìn)施工工藝后，有效縮短終孔時(shí)間，孔徑、垂直度、孔深和樁身結(jié)構(gòu)完整性等檢測(cè)符合設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ94-94

[2] 《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50202-2002