寧波軟土地區(qū)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

摘 要：該文結(jié)合寧波市北環(huán)快速路工程施工Ⅲ標(biāo)段的樁基工程，介紹了寧波軟土地區(qū)鉆孔灌注樁的施工工藝，分析了寧波軟土地區(qū)樁基施工的關(guān)鍵技術(shù)，提出了樁基施工過程中常見問題的預(yù)防措施，從而為在寧波地區(qū)開展類似樁基工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：軟土 鉆孔灌注樁 施工

中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0023-02

1 工程概況

寧波市北環(huán)快速路工程施工Ⅲ標(biāo)段位于寧波市江北區(qū)，工程西起洪塘中路，東止北海路（K4+808.5-K6+934.5），全長(zhǎng)2127m。施工范圍包括：保通工程、高架橋、軌道交通（包括車站）、地面橋梁、雨、污水管道、給水管道、路燈、電纜溝、河道填挖、景觀綠化、公交站臺(tái)及交通環(huán)衛(wèi)等配套設(shè)施。

主線高架為一體化高架（即橋梁和軌道交通雙層共建），橋梁內(nèi)容包括主線高架、5-8#主線平行匝道、機(jī)場(chǎng)路立交局部拼寬和地面小橋改擴(kuò)建2座（洋市河橋、登攀橋）。主線高架標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為雙向六車道，橋面組成：0.5 m（防撞欄桿）+12.0（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）+12.0（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）=25.5 m；平行匝道為兩車道，橋面組成：0.5 m（防撞欄桿）+7.5 m（車行道）+0.5 m（防撞欄桿）=8.5 m。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制小箱梁、疊合梁及部分現(xiàn)澆箱梁，下部為一體化雙層H型橋墩，墩臺(tái)基礎(chǔ)選擇鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，直徑為、Ф1000兩種，以⑧3T層灰綠色粉質(zhì)粘土、⑨1層粉質(zhì)粘土及以下土層作為樁端持力層，樁長(zhǎng)約61 m，雙層高架段樁基采用樁端壓漿工藝。

本工程共有Ф1200鉆孔灌注樁907根，Ф1000鉆孔灌注樁136根?；炷翉?qiáng)度均采用水下C30，主筋凈保護(hù)層厚度為75 mm。

2 地質(zhì)特征

本標(biāo)段最大鉆探深度為81 m.根據(jù)鉆探揭示地層分析，在建場(chǎng)地第四系覆蓋層厚度大于80 m，在勘探深度范圍內(nèi)，地層根據(jù)其形成年代成因類型及工程性質(zhì)特征自上至下可劃分為14個(gè)大層和若干亞層，其中第T層為填土層，第①-④層為全新世Q4沉積層，第⑤-⑧層為晚更新世層Q3沉積層，第⑨-⑾為中更新統(tǒng)Q2沉積層。

3 鉆孔樁施工

3.1 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1.1 鉆孔泥漿

由水、粘土和添加劑混合而成，粘土在拌制前，提前放入泥漿池中加水浸泡，待泥塊泡透后，加入造漿添加劑由人工攪拌，攪拌至均勻，并測(cè)出泥漿比重。根據(jù)鉆孔需要調(diào)整泥漿比重至合格并檢查其他相關(guān)的技術(shù)性能指標(biāo)，保證泥漿符合鉆孔護(hù)壁的需要，在粘土層鉆進(jìn)過程中，泥漿比重隨著鉆進(jìn)深度的增大，會(huì)逐漸增大，要及時(shí)加低濃度泥漿，使泥漿比重符合鉆孔要求。在泥漿的制備和鉆孔的過程中設(shè)置專人，定時(shí)檢查泥漿的比重等技術(shù)指標(biāo)。

泥漿池泥漿通過泥漿泵輸往鉆機(jī)鉆桿，壓入孔底將沉渣浮出流到泥漿池，循環(huán)使用泥漿。最后沉渣外運(yùn)處理，對(duì)環(huán)境不造成任何影響。

3.1.2 埋設(shè)護(hù)筒

（1）護(hù)筒埋設(shè)采用樁位中心點(diǎn)位于圓心法，開挖護(hù)筒坑眼，做好護(hù)筒埋設(shè)，護(hù)筒采用3 mm鋼板卷制而成，所用護(hù)筒內(nèi)徑為Φ1400，略大于樁徑，高度為2 m，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)高出地面300 mm，護(hù)筒中心線與樁位中心線的允許偏差≤20 mm，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)垂直、四周用粘土回填密實(shí)。

（2）護(hù)筒埋設(shè)好后，及時(shí)復(fù)核樁位，若有誤差大于規(guī)范要求，則重新埋設(shè)。

本工序重點(diǎn)要求為：護(hù)筒必須進(jìn)入原土1500 mm；回填必須對(duì)稱進(jìn)行以免護(hù)筒跑位；保證樁位位置無(wú)地下障礙物。

3.1.3 鉆孔

（1）本工程采用GPS-18型及GPS-15型鉆機(jī)正循環(huán)鉆進(jìn)成孔，鉆頭均采用三翼鉆（三翼鉆進(jìn)尺快，不糊鉆），直徑為1.2 m。鉆孔時(shí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工，開孔鉆進(jìn)時(shí)要減壓低速鉆進(jìn)保證開孔的垂直度垂直度應(yīng)控制在1%以內(nèi)。

（2）在成孔過程中，泥漿池循環(huán)溝應(yīng)經(jīng)常疏通，泥漿池應(yīng)定期清理廢漿及時(shí)外運(yùn)。

（3）泥漿補(bǔ)充與凈化：鉆進(jìn)過程中及時(shí)檢查泥漿指標(biāo)，并適當(dāng)調(diào)整，每鉆進(jìn)2m或地層變化處，撈取鉆渣樣品，檢查并與設(shè)計(jì)資料核對(duì)。

（4）常見事故處理

在處理孔內(nèi)事故或因故停鉆，必須將鉆頭提出孔外，同時(shí)要保持規(guī)定的水位和要求的泥漿相對(duì)密度和稠度。

坍孔：回填砂和粘質(zhì)土混合物到坍孔處以上1-2 m，重新鉆進(jìn)。

鉆孔偏斜：用檢測(cè)器查明鉆孔偏斜位置，在偏斜處反復(fù)掃孔。

掉鉆落物：用打撈叉、打撈釣等工具取出落物。

糊鉆和埋鉆：調(diào)節(jié)泥漿指標(biāo)，增大泵量及向孔內(nèi)投入砂石，嚴(yán)重糊鉆時(shí)，停鉆清渣。

本工序的重點(diǎn)為：鉆進(jìn)時(shí)密切注意樁架的穩(wěn)定情況，護(hù)筒、土體是否有下陷情況，接、拆鉆桿時(shí)小心謹(jǐn)慎，每次應(yīng)仔細(xì)檢查鉆桿接頭緊密連接[1-3]。

3.1.4 清孔

（1）鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，應(yīng)對(duì)孔徑、孔深進(jìn)行檢查。

（2）清孔分二次清空。

一次清孔完畢后，泥漿性能指標(biāo)符合以下要求：泥漿比重控制在1.20及以下；泥漿粘度在20Pa·s及以下；泥漿含砂率控制在4%及以下；泥漿沉渣淀厚度控制在10 cm（鋼柱處5 cm）及以下。

鉆孔灌注樁清孔采用二次換漿清孔（正循環(huán)）。灌注樁鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，直到孔口返漿比重持續(xù)小于1.10-1.20，測(cè)得孔底沉渣小于100 mm，即抓緊吊放鋼筋籠和導(dǎo)管。

二次清孔完畢后，泥漿性能指標(biāo)符合以下要求：泥漿比重控制在1.10及以下；泥漿粘度在20Pa·s及以下；泥漿含砂率控制在2%及以下；泥漿沉渣淀厚度控制在10 cm（鋼結(jié)構(gòu)處5 cm）及以下。

3.1.5 水下混凝土灌注

（1）鋼筋籠安裝完畢，應(yīng)進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，合格后應(yīng)立即澆注水下混凝土；

（2）使用的商品混凝土應(yīng)具有良好的和易性，坍落度宜為18～22 cm，商品混凝土進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，試驗(yàn)員必須每車混凝土進(jìn)行塌落度測(cè)試，達(dá)不到規(guī)范要求的混凝土堅(jiān)決不用；

（3）水下混凝土澆注采用Φ250 mm導(dǎo)管，導(dǎo)管接頭宜采用法蘭或雙螺紋方扣快速接頭。導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓，試水壓力為0.6～1.0 MPa。破損的密封圈應(yīng)及時(shí)更換；

（4）使用的隔水塞應(yīng)具有良好的隔水性能，保證順利排出。施工中向?qū)Ч軆?nèi)放入球膽做為隔水塞。導(dǎo)管入孔后應(yīng)徐徐轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，檢查導(dǎo)管與鋼筋籠之間是否卡在一起；

（5）為使隔水塞能順利排出，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為300～500 mm。開始澆注混凝土?xí)r，要求快放，使導(dǎo)管有足夠的埋深?？卓诎惭b排漿泵，返出的泥漿回收到回漿池中；

（6）應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量，使導(dǎo)管底部第一次埋入混凝土面1m以上，混凝土首灌數(shù)量按式V≥πD2/4（H1+H2）+πd2h1計(jì)算。

（7）導(dǎo)管埋入混凝土面深度宜為2～6 m，嚴(yán)禁導(dǎo)管提出混凝土面，應(yīng)有專人測(cè)量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土的高差，填寫混凝土的澆注記錄；

（8）水下混凝土必須連續(xù)施工，每根樁的澆注時(shí)間按初盤混凝土的初凝時(shí)間控制，對(duì)澆注過程中的一切故障均應(yīng)記錄備案；

（9）控制最后一次澆注量，澆注面不得低于護(hù)筒頂標(biāo)高，混凝土上層存在一層與混凝土接觸的浮漿層需要鑿除，為此混凝土高度需超灌1.2 m以上，以便在混凝土硬化后查明強(qiáng)度情況，將設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的部分用風(fēng)鎬鑿去，不得傷害受力鋼筋。

本工序的重點(diǎn)為：精確計(jì)算理論初灌量，保證第一斗入孔后導(dǎo)管底部埋入砼面1m以上；為保證水下砼的澆注質(zhì)量，導(dǎo)管在使用前應(yīng)做水密性檢驗(yàn)，拆除導(dǎo)管必須按照實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，防止導(dǎo)管拔空產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象[4-5]。

3.2 樁基工程施工預(yù)防措施

3.2.1 坍孔

（1）現(xiàn)象：在成孔過程中或成孔后，孔壁坍落，造成鋼筋籠放不到底，樁底部有很厚的泥夾層。

（2）原因分析：比重不夠，起不到可靠的護(hù)壁作用。水頭高度不夠或孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水，降低了靜水壓力。護(hù)筒埋設(shè)太淺，下端孔坍塌。散砂層中鉆進(jìn)時(shí)，進(jìn)尺速度太快或停在一處空轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速太快。

（3）預(yù)防措施：在松散砂土或流砂中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)控制進(jìn)尺，選用較大比重、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿（或投入粘土摻片、卵石，低錘沖擊，使粘土膏、片卵石擠入孔壁）。泥漿比重可參考下表5使用。如地下水位變化過大，應(yīng)采取升高護(hù)筒，增大水頭，或用虹吸管連接等措施。

（4）治理方法：如發(fā)生孔口坍塌，應(yīng)先探明坍塌位置，將砂和粘土（或沙礫和黃土）混合物回填到坍塌位置以上1～2 m，如坍孔嚴(yán)重，應(yīng)全部回填，等回填物沉積密實(shí)后再進(jìn)行鉆孔。

3.2.2 樁孔偏斜

（1）現(xiàn)象：成孔后孔不直，出現(xiàn)較大垂直偏差。

（2）原因分析：鉆孔中遇較大的孤石或探頭石。在有傾斜度的軟硬地層交界處，巖石傾斜處，或在粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進(jìn)，鉆頭所受的阻力不勻。擴(kuò)孔較大，鉆頭偏離方向。

（3）預(yù)防措施：安裝鉆機(jī)時(shí)要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者在同一軸線上，并經(jīng)常檢查糾正。由于主動(dòng)鉆桿較長(zhǎng)，鉆動(dòng)時(shí)上部擺動(dòng)過大，必須在鉆架上增添導(dǎo)向架，控制鉆桿上的提引水龍頭，使其沿導(dǎo)向架向下鉆進(jìn)。鉆桿、接頭應(yīng)逐個(gè)檢查，及時(shí)調(diào)整。發(fā)現(xiàn)主動(dòng)鉆桿彎曲，要用千斤頂及時(shí)調(diào)直或更換鉆桿。

（4）治理方法：在偏斜處吊住鉆頭，上下反復(fù)掃孔，使孔校直。在偏斜處回填砂粘土，待沉積密實(shí)后再鉆。

3.2.3 防止孔壁縮徑施工措施

（1）現(xiàn)象：孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑。

（2）原因分析：塑性土膨脹，造成縮孔

（3）治理方法：根據(jù)地質(zhì)情況和和試成孔的施工情況，應(yīng)選擇合適的鉆頭，來達(dá)到孔壁的設(shè)計(jì)要求。成孔過程中，合理調(diào)整好轉(zhuǎn)速、鉆壓、泵量等參數(shù)，根據(jù)不同地層作適當(dāng)調(diào)整，特別對(duì)易縮徑處的位置，應(yīng)加大泵量，減小轉(zhuǎn)速等，同時(shí)應(yīng)調(diào)整輸入泥漿的比重、粘度等。針對(duì)本工程樁的特點(diǎn)，應(yīng)對(duì)第一清孔嚴(yán)格要求，適當(dāng)增長(zhǎng)一次清孔時(shí)間，同時(shí)要保證護(hù)壁泥漿的規(guī)范要求。工程樁施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制各工序的搭接要求，確保成孔結(jié)束至開澆砼的間隔時(shí)間控制。采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。當(dāng)設(shè)計(jì)樁距小于4倍樁徑時(shí)，應(yīng)調(diào)整樁基施工間距；或新樁盡可能在鄰樁成樁24 h后開鉆。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以寧波市北環(huán)快速路工程施工Ⅲ標(biāo)段的基礎(chǔ)工程為背景，結(jié)合樁基工程概況和地質(zhì)條件，介紹了寧波軟土地區(qū)鉆孔灌注樁的施工工藝，分析了寧波軟土地區(qū)樁基施工的關(guān)鍵技術(shù)，提出了樁基施工過程中常見問題的預(yù)防措施，可為在寧波軟土地區(qū)開展鉆孔灌注樁工程施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

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