長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁在深厚淤泥質(zhì)土中的應(yīng)用

周武平 胡建偉 鄧少林

(中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢 430080)

0 引言

長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠技術(shù)由日本的CIP工法演變而來(lái)，隨著成樁設(shè)備不斷向環(huán)保型、高效率發(fā)展，長(zhǎng)螺旋成孔灌注樁工法被大量推廣。其既解決了塌孔問(wèn)題，又避免了泥漿污染環(huán)境。具有施工速度快、污染小、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)［1-3］。但該樁法連續(xù)性、緊湊性要求較高，特別是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件要有充分的認(rèn)識(shí)，采取相應(yīng)的施工方法和技術(shù)，才能保證施工安全和質(zhì)量。為了指導(dǎo)工程實(shí)踐，本文通過(guò)研究長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁成樁機(jī)理并結(jié)合某基坑工程實(shí)例探討其在深厚淤泥質(zhì)土中的成樁缺陷及應(yīng)對(duì)措施。

1 長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁機(jī)理

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁是利用長(zhǎng)螺旋鉆桿成孔，成孔后通過(guò)設(shè)在內(nèi)管鉆頭上的混凝土輸送孔在提鉆桿的同時(shí)，泵入超流態(tài)混凝土，輸送到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高后，移開(kāi)鉆機(jī)，將鋼筋籠置入樁體內(nèi)，形成鋼筋混凝土灌注樁。在輸送混凝土到樁頂時(shí)，為了保證樁頂混凝土強(qiáng)度，灌入的混凝土要超出樁頂標(biāo)高50 cm。該成樁流程為:場(chǎng)地整平→樁位測(cè)量放線→樁機(jī)就位→鉆孔至設(shè)計(jì)深度→邊泵送混凝土邊提鉆→置入鋼筋籠→成樁→鉆機(jī)移位。該工法具有如下特點(diǎn)［4-7］:

1)適用范圍廣，穿透能力強(qiáng)。不僅適用于地下水位以上的各類(lèi)土層，而且還適用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂性土、淤泥、淤泥質(zhì)土、強(qiáng)風(fēng)化巖等地層。樁徑一般采用400 mm～1 000 mm。

2)樁身質(zhì)量好，一般無(wú)斷樁、縮頸的現(xiàn)象。施工質(zhì)量容易得到保證。

3)施工速度快，不產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲，不排出廢棄泥漿，對(duì)周邊環(huán)境幾乎不產(chǎn)生污染。

4)單樁承載力高，穩(wěn)定性好。由于是連續(xù)壓灌超流態(tài)混凝土護(hù)壁成孔，對(duì)樁周土有擠密、滲透的作用，提高了樁周土的側(cè)阻力，使樁基具有較強(qiáng)的承載力、抗拔力，變形小，穩(wěn)定性好。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況與地質(zhì)情況

本工程為昆明某地塊深基坑支護(hù)工程，基坑面積約為35 095 m2，總延長(zhǎng)米約為881.5 m。設(shè)2層地下室，基坑的開(kāi)挖深度約為10.45 m～12.50 m，屬于深基坑。采用樁錨的基坑支護(hù)方案:φ800長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁+3排，4排壓力分散型可回收預(yù)應(yīng)力錨索。該基坑南側(cè)靠近售樓部在支護(hù)樁成樁過(guò)程中竄孔現(xiàn)象嚴(yán)重，成樁質(zhì)量存在缺陷。后經(jīng)補(bǔ)勘，發(fā)現(xiàn)基坑南側(cè)原本系一沖溝，其下為淤泥質(zhì)土，地層條件較差，容易發(fā)生竄孔現(xiàn)象?；訄?chǎng)地情況見(jiàn)圖1。

根據(jù)鉆孔揭露和場(chǎng)地地層成因條件，場(chǎng)區(qū)地層情況從上到下為:①雜填土，由粘性土夾大量建筑垃圾及少量碎石組成，為新近填土，全場(chǎng)地均有揭露;②粉質(zhì)粘土，可～硬塑狀態(tài)，局部軟塑，全場(chǎng)地均有揭露;③粘土，軟～可塑狀態(tài)，全場(chǎng)地均有揭露;④淤泥質(zhì)土，黑～黑灰色，較濕～濕，軟～可塑狀態(tài)，局部為淤泥，局部夾薄層粉土及有機(jī)質(zhì)粉質(zhì)粘土，有干縮現(xiàn)象;⑤粉質(zhì)粘土，濕，硬～可塑狀態(tài)，稍有光澤，夾少量礫石，局部夾薄層粉土，全場(chǎng)地均有揭露。各土層參數(shù)見(jiàn)表1。場(chǎng)地內(nèi)的地下水為上層滯水。上層滯水賦存于第四系人工填土層中，大氣降水和地表水滲入是其主要的補(bǔ)給來(lái)源。

圖1 基坑場(chǎng)地

表1 土層參數(shù)

2.2 成樁缺陷及治理措施

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁竄孔現(xiàn)象常出現(xiàn)在淤泥類(lèi)土的工程中，表現(xiàn)為施工完一根樁后緊接著施工相鄰的樁時(shí)，前面已施工完的樁未凝固的混凝土下落。通過(guò)對(duì)本基坑南側(cè)的支護(hù)方案及土層條件進(jìn)行分析，此次竄孔主要原因?yàn)?

1)場(chǎng)地內(nèi)局部分布的軟弱淤泥質(zhì)土，在鉆進(jìn)時(shí)土層容易發(fā)生流動(dòng)。

2)支護(hù)樁間距太小，前期設(shè)計(jì)支護(hù)樁為φ800@1 100 mm，導(dǎo)致相鄰樁無(wú)法成孔。

3)成孔時(shí)間太長(zhǎng)。

圖2 基坑支護(hù)變更后設(shè)計(jì)方案剖面圖

竄孔導(dǎo)致相鄰樁無(wú)法正常施工，嚴(yán)重影響工期。本次通過(guò)對(duì)竄孔的原因進(jìn)行分析，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，并提出以下處理措施:

1)利用“跳鉆”的方法成樁，即在施工完成一根樁后，間隔一定距離，到鉆進(jìn)中不影響已完成樁的另一根開(kāi)始施工，待已完成的樁混凝土凝固后再施工其相鄰的樁。

2)對(duì)出現(xiàn)竄孔的部位，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案變更，加大支護(hù)樁的間距(見(jiàn)圖2，圖3)。變更后，支護(hù)樁為φ800@1 500 mm。先期支護(hù)樁成孔困難的地方采用后排樁進(jìn)行加強(qiáng)。

圖3 基坑支護(hù)變更后成型圖

3)提高鉆進(jìn)速度，改進(jìn)鉆頭結(jié)構(gòu)，縮短鉆進(jìn)時(shí)間，以減少鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)樁間土的擾動(dòng)。

2.3 支護(hù)樁低應(yīng)變動(dòng)檢測(cè)

通過(guò)對(duì)基坑南側(cè)17根樁進(jìn)行低應(yīng)變無(wú)損檢測(cè)，Ⅰ類(lèi)樁15根，占檢測(cè)總數(shù)的88%;Ⅱ類(lèi)樁2根，占檢測(cè)總數(shù)的12%，平均波速為3 557.8 m/s。成樁質(zhì)量良好，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，克服了長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁在淤泥、淤泥質(zhì)土層的施工過(guò)程中容易出現(xiàn)的竄孔現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁在軟弱土層基坑支護(hù)中的應(yīng)用，采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，提出了完整的處理思路與處理方案。通過(guò)加大樁距、增設(shè)后排樁、改進(jìn)施工工藝，并經(jīng)過(guò)樁低應(yīng)變無(wú)損檢測(cè)，該工藝的應(yīng)用在此次基坑支護(hù)施工中取得了良好的效果，并積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。驗(yàn)證了長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁應(yīng)用于軟弱土層的可行性，表明其成樁是可靠和可行的，為類(lèi)似土層條件下的工程的設(shè)計(jì)與施工提供了參考依據(jù)。

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