淺析高層建筑樁基施工技術(shù)方法

摘要：本文結(jié)合工程實(shí)踐對(duì)巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁基施工技術(shù)進(jìn)行了一些淺顯研究，提出了一些解決工程實(shí)際問(wèn)題的方法。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁 施工 監(jiān)控

一、工程概況

本工程由一個(gè)整體地下室和一幢商務(wù)辦公樓及一幢寫(xiě)字樓組成。擬建一幢高層寫(xiě)字樓和一幢高層商務(wù)辦公樓，其中寫(xiě)字樓23層，建筑高度為97.4米。商務(wù)樓27層，建筑高度92.4米。地下室三層，平面形狀不規(guī)則。工程總用地面積約11578平米，總建筑面積約111948平米。本工程地下室、商務(wù)辦公樓結(jié)構(gòu)類型均為框剪結(jié)構(gòu)；地下室與商務(wù)辦公樓建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，地下室人防為六級(jí)二等人員掩蔽所；地下一層、自行車庫(kù)及上部結(jié)構(gòu)為二級(jí)，本工程樁基為鉆孔灌注樁，采用樁端后注漿工藝施工。

二、引言

本工程總面積達(dá)到111948平米，高大建筑物一般均要求基礎(chǔ)深埋并置于基巖面之上，而且該區(qū)為典型的喀斯特，所以樁基的施工質(zhì)量直接關(guān)系到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及整個(gè)工程的質(zhì)量，如果存在質(zhì)量問(wèn)題，短期內(nèi)不易發(fā)現(xiàn)，而一旦發(fā)生事故，往往損失巨大，難以挽救。因此，工程業(yè)界對(duì)該地貌樁基施工的有關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究，下面筆者就談?wù)勩@孔灌注樁基施工中若干工程實(shí)際問(wèn)題和解決方法。

三、樁基類型的選擇

灌注樁施工過(guò)程無(wú)大的噪聲和振動(dòng)（沉管灌注樁除外），并可根據(jù)土層分布情況任意變化樁長(zhǎng)，根據(jù)同一建筑物的荷載分布與土層情況采用不同樁徑。灌注樁可穿過(guò)各種軟、硬夾層，將樁端置于堅(jiān)實(shí)土層或嵌入基層，還可擴(kuò)大樁底以充分發(fā)揮樁身強(qiáng)度和持力層的承載力。樁身鋼筋則可根據(jù)載大小與性質(zhì)、荷載沿深度的傳遞特征以及土層的變化來(lái)配置，無(wú)需像預(yù)制樁那樣配置起吊、運(yùn)輸、打擊應(yīng)力筋。此外，灌注樁配筋率遠(yuǎn)低于預(yù)制樁，其造價(jià)約為預(yù)制樁的 40～70%。因此巖溶地區(qū)樁基多選用鉆孔灌注樁，預(yù)制樁施工，是土木工程中傳統(tǒng)的主要樁型，預(yù)制樁施工質(zhì)量較穩(wěn)定，但沉樁過(guò)程中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)，特別是在飽和軟粘土地區(qū)沉樁可能導(dǎo)致周圍建筑物、道路、管線等的損壞且造價(jià)較高。

四、巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁基施工方法

鉆孔灌注樁施工方法有反循環(huán)鉆成孔法，正循環(huán)鉆成孔法和潛水鉆成孔灌注法。巖溶區(qū)樁基多采用沖擊鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工，且以泵吸反循環(huán)沖擊鉆鉆進(jìn)成孔及傳統(tǒng)沖擊鉆較為常見(jiàn)，泵吸反循環(huán)沖擊鉆成孔是一種先進(jìn)高效的施工方法。

4.1 施工工藝

（1）設(shè)置護(hù)筒→安裝反循環(huán)鉆孔→鉆挖→第一次處理孔底沉渣→吊放鋼筋籠→安放導(dǎo)管→第二次清孔→灌注水下混凝土，拔出導(dǎo)管→拔出護(hù)筒。

（2）樁位測(cè)量放線

準(zhǔn)確測(cè)量樁位并做好標(biāo)記，測(cè)好的樁位必須復(fù)測(cè)，誤差控制在5mm 以內(nèi)。

（3）埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒的作用主要是保持孔口穩(wěn)定和定位，如在陸地上鉆孔，護(hù)筒周圍一定要夯實(shí)，如在水上鉆孔，護(hù)筒下沉應(yīng)有導(dǎo)向裝置，嚴(yán)防護(hù)筒傾斜、漏水、變形。施工中一般采用挖坑法埋設(shè)。開(kāi)挖前用十字交叉法將樁中心引至開(kāi)挖區(qū)外，作4個(gè)標(biāo)記點(diǎn)，保持到成孔后，埋設(shè)護(hù)筒時(shí)再將中心引回，使護(hù)筒中心與樁中心重合。護(hù)筒周圍土回填的好壞，對(duì)沖擊鉆孔非常重要，對(duì)于土質(zhì)較差的孔口，可以在護(hù)筒下部灌30cm的C20級(jí)混凝土，上部用紅粘土夯填密實(shí)，以防沖擊成孔時(shí)護(hù)筒底部塌孔。

（4）沖孔作業(yè)

造漿、開(kāi)孔。往護(hù)筒內(nèi)填制漿粘土約0.5m，分別往護(hù)筒和泥漿池內(nèi)注足水。開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，使沖擊鉆頭上下運(yùn)動(dòng)，將護(hù)筒粘土沖成泥漿，啟動(dòng)泥漿泵，循環(huán)泥漿，直至護(hù)筒內(nèi)與泥漿池內(nèi)泥漿濃度一致。開(kāi)始正循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)勤觀察孔內(nèi)浮出的鉆碴，在石質(zhì)地層中，如果從孔口浮出的鉆碴粒徑在5～8mm之間，表明泥漿濃度合適，如果浮出的鉆碴粒徑小又少，表明泥漿濃度不夠，需往孔內(nèi)添加粘土。加粘土?xí)r要停開(kāi)泥漿泵，形成泥漿后再開(kāi)泥漿泵。正循環(huán)鉆進(jìn)至泵吸反循環(huán)系統(tǒng)可以正常工作的時(shí)候開(kāi)始反循環(huán)鉆進(jìn)。

反循環(huán)鉆進(jìn)。當(dāng)潛水砂石泵潛入孔內(nèi)泥漿后，若孔壁比較穩(wěn)定，停止正循環(huán)鉆進(jìn)， 泥漿循環(huán)約 2min 后停泵，解除排碴膠管與泥漿泵的連接，啟動(dòng)泵吸反循環(huán)系統(tǒng)，開(kāi)動(dòng)鉆機(jī)，進(jìn)行反循環(huán)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，操作者要隨著進(jìn)尺快慢及時(shí)放主鋼絲 繩，放繩時(shí)應(yīng)使鋼絲繩在每次沖擊過(guò)程中始終處于拉緊狀態(tài)，既不能少放，也不能多放。放少了，鉆頭落不到孔底，打空錘，此時(shí)沖擊梁上的緩沖彈簧在一次沖擊中響兩聲，不僅不能獲得進(jìn) 尺，反而會(huì)對(duì)鉆機(jī)和鋼絲繩造成極大的損害；放多了，鉆頭落到孔底后處于自由狀態(tài)，可能向孔壁傾斜撞擊孔壁，造成擴(kuò)孔，再提升時(shí)，鉆頭突然受力，在這種突然的沖擊作用下提升裝置會(huì)降低壽命甚至損壞。當(dāng)排碴彎頭下降到離孔口1m時(shí)，需要接換排碴管。此時(shí)，鉆機(jī)停止沖擊，泥漿繼續(xù)循環(huán)約1～3min，待排碴管內(nèi)鉆碴排完后，停泵，拆除彎頭與排碴管的聯(lián)接螺栓，提升 彎頭至一定高度，將要接換的排碴管下端與原排碴管聯(lián)接，上端與彎頭聯(lián)接。反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)水，始終保持孔內(nèi)水位高于地下水位或河水位2m左右。沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)應(yīng)針對(duì)不同的地層采用不同的泥漿比重，以保持孔壁的穩(wěn)定。砂卵石地層泥漿比重為1.2左右，巖石層泥漿比重為1.05～1.15。

砂樣的提取。提取砂樣的目的是隨時(shí)掌握地質(zhì)的變化情況。一般每鉆進(jìn)0.5m提取砂樣一 次，從出碴口撈取砂樣用清水沖洗干凈，每次提取量為100g，編號(hào)保存，以便成孔時(shí)交接；勤檢查鉆機(jī)、鉆頭是否偏移， 防止出現(xiàn)斜孔。

（5）清孔

樁深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，進(jìn)行清孔，用較好的泥漿將孔內(nèi)含有鉆碴的泥漿置換出來(lái)，具體方法是：將鉆頭提離孔底0.5m，開(kāi)啟砂石泵，反循環(huán)清孔，清孔時(shí)間視孔徑、孔深和鉆碴 含量而定， 孔內(nèi)泥漿比重達(dá)到要求后，清孔結(jié)束；清孔后測(cè)量孔深和孔底沉碴厚度，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定。

4.2巖溶地區(qū)樁基處理方法

（1）“吊籃式結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)。

在巖溶地區(qū)樁基設(shè)計(jì)中，若持力層中存在較大溶洞，但鉆孔樁全部穿越此溶洞又非常困難時(shí)，可采用“吊籃式結(jié)構(gòu)”。其方法是在判斷巖溶空穴處，鉆孔并放入鋼筋籠，樁的坡腳段長(zhǎng)為600- 800mm，然后放置吊籃。吊籃上設(shè)有二根直徑 300mm 的管子，吊籃內(nèi)裝有粗砂礫（起著灌漿成形和分配壓力的作用）。然后澆筑混凝土并抽去吊籃， 再在每個(gè)管子位置鉆孔并至少達(dá)到巖溶空穴下面 l.00m深處。再在從鉆孔底部到樁坡腳以上至少1.00m處放置一個(gè)帶帆布模套的圈梁，接著灌漿和澆注混凝土，同時(shí)使空腔內(nèi)的模套充氣直至直徑約為600mm。模套起著圍封的作用，以防止?jié){液漫流。

（2）樁底及樁側(cè)后壓槳

樁底及樁側(cè)后壓漿技術(shù)主要是為了彌補(bǔ)嚴(yán)重削弱泥漿護(hù)壁灌注樁承載力的樁底沉渣及樁側(cè)泥皮的缺陷， 可大幅度提高承載力.這種樁基新技術(shù)應(yīng)用于巖溶區(qū)樁基設(shè)計(jì)與施工，可以處 理樁端持力層巖溶較為發(fā)育且存在局部溶隙的情況。作法如下：在灌注樁施工中，在樁身鋼筋籠內(nèi)設(shè)置兩根直徑20mm 的注漿鋼管，直通樁底，與 樁底徑同徑隔離鋼板相通。在樁底混凝土達(dá)到 50%強(qiáng)度后， 用泥漿泵通過(guò)注漿管向樁底壓入水泥漿或水泥砂漿。壓漿充填鋼板下的空間以及樁周空隙而使樁底形成包裹式擴(kuò)大頭，使擴(kuò)大頭抗壓與抗剪切強(qiáng)度提高。且應(yīng)壓漿滲入巖溶裂隙后，持力層基巖得到加固。

五、 樁基檢測(cè)監(jiān)控

樁施工完成后，應(yīng)按規(guī)定頻率進(jìn)行取芯、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、單樁及復(fù)合地基承載力試驗(yàn)。對(duì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，如未穿透軟土層、部分?jǐn)嗷?、噴灰不均勻、?qiáng)度不足等，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行加密、補(bǔ)樁等處理。取芯時(shí)，取芯位置應(yīng)選擇在樁徑的1/4處，而不應(yīng)取在樁中心處， 因粉噴樁樁體中心部位為鉆桿占據(jù)， 成樁后強(qiáng)度較低，易造成樁體強(qiáng)度偏小的假象，不能真實(shí)反映樁體質(zhì)量；鉆孔取芯時(shí)要注意保持鉆機(jī)平衡，避免因鉆桿傾斜而造成斜孔，并嚴(yán)格控制鉆速及下降速度，邊鉆進(jìn)邊測(cè)量鉆桿的垂直度，避免取芯失?。蝗⌒鹃L(zhǎng)度應(yīng)比樁長(zhǎng)長(zhǎng)0.5m左右，以檢驗(yàn)樁底沉渣和原狀土性狀。在粉噴樁檢測(cè)方法中，應(yīng)以取芯為主，使用此方法可以直觀地掌握整個(gè)樁體的完整性、攪拌的均勻程度、樁體垂直度、樁長(zhǎng)、是否達(dá)到持力層、含灰量的多少等，并通過(guò)芯樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)檢驗(yàn)樁體的強(qiáng)度。樁基檢測(cè)的關(guān)鍵是全過(guò)程旁站， 尤其在后來(lái)的樁基檢測(cè)中，應(yīng)要求施工單位將所有樁體的芯樣完整保留，采取率應(yīng)該達(dá)到95%以上，避免弄虛作假，并選擇性地采取試樣送試驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的鑒定。

六、結(jié)語(yǔ)

樁型工程是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目工程質(zhì)量要求最為嚴(yán)格的施工部位，同時(shí)安全系數(shù)最為模糊的地方，我們希望通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例的數(shù)據(jù)總結(jié)，深入專題研究，能夠保證工程的質(zhì)量，確保人們的財(cái)產(chǎn)安全。