談旋挖鉆機(jī)在后壓漿鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用

王紅群

(運(yùn)城市建筑工程有限公司，山西運(yùn)城 044000)

旋挖鉆機(jī)施工工藝在我國(guó)是近幾年才推廣使用的一種較為先進(jìn)的樁基施工工藝，被譽(yù)為“綠色施工工藝”，其特點(diǎn)是工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少。該工藝可以解決混凝土灌注樁傳統(tǒng)工藝的兩大難點(diǎn)，即孔底沉渣難以清理干凈和孔壁泥皮過(guò)厚的問(wèn)題。兩大難點(diǎn)的存在不僅大幅度地降低單樁承載力，同時(shí)因單樁承載力的離散性，造成建筑物的較大沉降及不均勻沉降，從而影響混凝土樁基的推廣使用。本文以信合·名都高層樁基基礎(chǔ)為例，簡(jiǎn)介后壓漿鉆孔灌注樁旋挖鉆機(jī)施工工藝。

1 工程概況

當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化處于高速發(fā)展時(shí)期，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，建筑樓層也由原來(lái)的六層發(fā)展到二三十層，基礎(chǔ)處理成為關(guān)鍵問(wèn)題。信合·名都位于運(yùn)城市河?xùn)|街南與韓信路西交匯處，共13棟高層建筑，26層～32層，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土后壓漿灌注樁，其中1號(hào)，2號(hào)，3號(hào)，12號(hào)，13號(hào)樓為32層，樁徑為700 mm，有效樁長(zhǎng)42．0 m，單樁豎向承載力極限值8 600 kN;其余樓28層，有效樁長(zhǎng)38．0 m，單樁豎向承載力極限值7 800 kN?？倶稊?shù)2 380根。后壓漿:采用壓力和水泥用量雙向控制。成樁后5 d～7 d注漿。樁側(cè)注漿壓力為0．8 MPa～1．5 MPa，水泥用量為1 000 kg;樁底注漿壓力為 2．0 MPa ～ 4．0 MPa，水泥用量為1 300 kg，水灰比一般為0．5～0．7，注漿順序?yàn)橄茸秱?cè)后注樁底。樁側(cè)注漿視情況決定是否分次進(jìn)行，樁側(cè)注漿完成后1 d～3 d開(kāi)始注樁底，樁底注漿時(shí)，如果出現(xiàn)下列情況:1)注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于0．4 MPa。2)水泥注漿量達(dá)不到規(guī)定的最小值就出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿，改為間歇注漿，間隔時(shí)間為30 min～180 min。

2 后壓漿灌注樁施工工藝流程

后壓漿灌注樁分為鋼筋混凝土灌注樁和后壓漿施工兩部分。

工藝流程:場(chǎng)地進(jìn)行平整→樁位測(cè)設(shè)→埋設(shè)護(hù)筒→旋挖鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→孔底清理沉渣→樁孔驗(yàn)收→移動(dòng)鉆機(jī)→安裝鋼筋籠、注漿管→導(dǎo)管安放→必要時(shí)進(jìn)行再次清孔→水下混凝土灌注→混凝土自然養(yǎng)護(hù)7 d進(jìn)行注漿→28 d后驗(yàn)樁。

2．1 場(chǎng)地平整

為保證場(chǎng)地文明清潔，機(jī)械平整的作業(yè)面宜向泥漿池設(shè)有5%的坡度，并進(jìn)行機(jī)械碾壓，以確保鉆機(jī)的穩(wěn)定性。

2．2 樁位放線

根據(jù)坐標(biāo)控制樁結(jié)合平面布置圖進(jìn)行基礎(chǔ)定位，依據(jù)樁位平面布置圖進(jìn)行樁位放線，每個(gè)樁位用φ20鋼釬打入350 mm深孔并灌入白灰，以利樁位的保護(hù)和尋找。樁位放線誤差不得大于20 mm。放線用全站儀，在軸線方向設(shè)立控制樁。

2．3 鉆孔灌注混凝土施工工藝及方法

旋挖鉆機(jī)施工靠底部帶有活門(mén)的筒式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內(nèi)提升運(yùn)至地面，無(wú)需將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，平均每分鐘進(jìn)尺可達(dá)50 cm左右。

2．3．1 灌注樁工藝流程

樁位測(cè)設(shè)→鉆機(jī)就位→埋設(shè)護(hù)筒→泥漿調(diào)配→樁位與護(hù)筒中心的校正→鉆進(jìn)成孔→外運(yùn)泥土→樁孔補(bǔ)充泥漿→成孔→移動(dòng)鉆機(jī)到下一樁位→鋼筋籠和注漿管的制作→鋼筋籠和注漿管安放→導(dǎo)管安裝→灌注水下混凝土→拔護(hù)筒→養(yǎng)護(hù)→成樁。

2．3．2 施工方法

1)樁位測(cè)設(shè)。

a．鉆孔前，必須測(cè)設(shè)樁位，同時(shí)在樁位周邊設(shè)4個(gè)控制樁;

b．旋挖樁機(jī)就位時(shí)，應(yīng)對(duì)垂直度進(jìn)行測(cè)量，偏差不大于1%。2)鉆進(jìn)。

a．成孔時(shí)用筒式鉆連續(xù)提土鉆進(jìn)。

b．旋挖鉆機(jī)就位:鉆機(jī)自行移動(dòng)到樁位，利用鉆機(jī)電腦自行調(diào)整其桅桿、機(jī)身水平和垂直度。

c．鋼護(hù)筒的埋設(shè):樁機(jī)就位后，鉆頭尖對(duì)準(zhǔn)樁位控制樁，質(zhì)量員檢測(cè)合格后進(jìn)行鉆進(jìn)施工，鉆至一定深度后安放鋼護(hù)筒。護(hù)筒的埋設(shè)深度為1 m～2 m，應(yīng)比地面高30 cm左右，護(hù)筒周邊的土應(yīng)夯實(shí)。

d．樁位、護(hù)筒中心的校正:護(hù)筒按要求埋好后，由質(zhì)量員對(duì)樁位進(jìn)行檢查校正，符合要求后填報(bào)開(kāi)孔通知單，報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收合格方準(zhǔn)進(jìn)行鉆進(jìn)施工。

3)鋼筋籠的焊接、安放。

a．鋼筋籠焊接場(chǎng)地應(yīng)硬化，鋼筋應(yīng)墊高堆放同時(shí)做好標(biāo)識(shí)。

b．鋼筋品種、規(guī)格、型號(hào)和尺寸符合圖紙要求;原材料進(jìn)場(chǎng)要進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，合格后方準(zhǔn)用于工程。鋼筋籠焊接必須符合規(guī)范和設(shè)計(jì)圖紙的要求。

c．鋼筋籠焊接要求:鋼筋接長(zhǎng)時(shí)采用雙面搭接焊，焊縫長(zhǎng)度為5d，焊縫表面的焊渣應(yīng)清理干凈;分節(jié)制作的鋼筋籠，接頭處主筋為單面搭接焊，焊縫長(zhǎng)為10d，螺旋箍筋和加強(qiáng)筋采用單面搭接焊，焊縫長(zhǎng)度為10d。主筋接頭位置應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，在同一截面內(nèi)的鋼筋接頭數(shù)量不得多于主筋總數(shù)的50%，螺旋箍筋應(yīng)與主筋點(diǎn)焊。鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)，上下主筋位置應(yīng)對(duì)正，上下兩節(jié)鋼筋籠中心應(yīng)在一條線上。

鋼筋籠制作允許偏差應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定:鋼筋籠長(zhǎng)度:±50 mm;鋼筋籠直徑:±10 mm;鋼筋籠彎曲度:不大于1%;主筋間距:±10 mm;主筋彎曲度:不大于1%;箍筋間距:±20 mm。

d．鋼筋籠的安放:鋼筋籠安放時(shí)用30 t吊車兩點(diǎn)綁扎單點(diǎn)吊放，對(duì)準(zhǔn)孔中后慢慢下放，不得用力搖動(dòng)，嚴(yán)禁強(qiáng)行下放，下放時(shí)應(yīng)確保鋼筋籠居中，鋼筋籠下放時(shí)應(yīng)采取加固保護(hù)措施，必要時(shí)采用扁擔(dān)加滑輪的方式下放。

鋼筋籠按設(shè)計(jì)要求安好后，應(yīng)用兩根φ10鋼筋固定在井口或者用兩根架管一端掛在鋼筋籠上另一端掛在吊車的鉤上，防止鋼筋籠上浮或者下沉。

為了確保保護(hù)層厚度，沿鋼筋籠周邊等距離布置三道φ10構(gòu)造筋，每道間距2 500 mm。

4)水下混凝土灌注:采用導(dǎo)管法進(jìn)行混凝土的水下灌注。

a．導(dǎo)管安放及規(guī)格要求。

根據(jù)鉆孔深度現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配導(dǎo)管長(zhǎng)度，使之符合灌注要求。導(dǎo)管底部距孔底距離宜為400 mm～600 mm，孔徑較小時(shí)可放至800 mm。井字鋼梁應(yīng)支設(shè)牢固、平穩(wěn)，以確保導(dǎo)管垂直。導(dǎo)管應(yīng)居中，以防掛籠。

樁徑為600和800時(shí)導(dǎo)管直徑宜為219;導(dǎo)管的連接方式分為法蘭連接或絲扣連接兩種方式。

b．混凝土。

本工程使用商品混凝土。

混凝土的性能要求為:坍落度為160 mm～220 mm，砂率宜為40% ～45%，水灰比宜為0．5～0．55。如果混凝土灌注時(shí)間超過(guò)水泥的初凝時(shí)間，應(yīng)摻用緩凝劑。

每班至少測(cè)量?jī)纱位炷恋奶涠?，并作記錄?；炷猎噳K組數(shù)的留置:每個(gè)柱子下應(yīng)確保一組試塊;每一工作班組且每50 m3混凝土留一組試塊。冬季施工時(shí)試塊留置組數(shù)執(zhí)行《冬季施工技術(shù)規(guī)程》。

商品混凝土:選用有資質(zhì)單位生產(chǎn)的性能符合要求的商品混凝土。

c．混凝土灌注。

灌注前應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行閉氣試驗(yàn)，合格后方可用于工程。水下混凝土灌注應(yīng)在導(dǎo)管安放驗(yàn)孔合格后立即進(jìn)行，以防坍孔和減少沉渣厚度。

在儲(chǔ)料斗和導(dǎo)管的連接處放一隔水栓(砂袋)，用8號(hào)鉛絲懸掛于管內(nèi)水位上部?；炷良訚M儲(chǔ)料斗剪斷隔水栓的鉛絲，混凝土下落灌入孔底。初灌量必須保證導(dǎo)管埋入混凝土不小于0．8 m，水下混凝土灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行不得間斷。中間拆卸導(dǎo)管等必須停歇時(shí)，停歇時(shí)間不宜超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。第一盤(pán)料石子減半，加料前對(duì)儲(chǔ)料斗等加水濕潤(rùn)。

混凝土面的測(cè)量:為了確保成樁質(zhì)量，對(duì)混凝土面的高度經(jīng)常測(cè)量。每次提升導(dǎo)管前都應(yīng)對(duì)混凝土面進(jìn)行測(cè)量。保證導(dǎo)管提升后導(dǎo)管埋入混凝土的高度不小于1 m～2 m。

導(dǎo)管提升和拆卸:在確保導(dǎo)管提升后埋深為1 m～2 m的情況下適時(shí)提升導(dǎo)管。導(dǎo)管埋深正常情況下不得大于6 m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面。導(dǎo)管要及時(shí)拆卸，灌注時(shí)導(dǎo)管頂離地面高度原則上不宜大于3 m，底節(jié)管提升時(shí)速度不得過(guò)快，以防形成空心樁。

導(dǎo)管拆卸后，用水對(duì)導(dǎo)管內(nèi)腔進(jìn)行沖洗。

灌注終了時(shí)的混凝土面應(yīng)比有效樁頂高1 000 mm左右，確保樁頂混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求?？諛冻^(guò)3 m時(shí)，超灌量應(yīng)控制在1 200 mm左右。

d．主要施工參數(shù)及控制方法。

泥漿比重:粉土、粉質(zhì)粘土、粘土清孔后泥漿比重為1．15～1．2;砂層或雜填土層較厚時(shí)宜控制為1．15～1．25。用比重計(jì)測(cè)量。

沉渣厚度:宜控制到不大于100 mm且符合設(shè)計(jì)要求，用測(cè)錘測(cè)量。

導(dǎo)管埋深:一般為2 m～6 m，用測(cè)繩測(cè)量。

超灌高度:一般按1 000 mm計(jì)算，用測(cè)繩測(cè)量。

導(dǎo)管與孔底距離為400 mm～600 mm，用導(dǎo)管入孔長(zhǎng)度及孔深進(jìn)行計(jì)算。

鉆機(jī)就位偏差;用控制樁、吊線錘復(fù)核，就位時(shí)鉆頭尖應(yīng)對(duì)準(zhǔn)白灰點(diǎn)。

鉆機(jī)垂直度:要求不大于1%，鉆機(jī)就位時(shí)應(yīng)調(diào)平。

2．4 后壓漿施工

注漿部位及注漿順序:采取在樁底和樁側(cè)注漿的方式，以增加樁的樁端阻力和樁側(cè)摩阻力，提高樁的承載力減少沉降量。先注樁側(cè)，后注樁底。

樁側(cè)注漿兩道，距樁底12 m，23 m，注漿量1 000 kg;樁底注漿兩道，注漿量1 300 kg。注漿管應(yīng)高出現(xiàn)場(chǎng)地坪300 mm～500 mm。

2．4．1 工藝流程

注漿管制作→預(yù)埋注漿管及專用注漿閥→水泥漿制備→樁側(cè)注漿→樁底注漿。

2．4．2 注漿管制作

采用人工現(xiàn)場(chǎng)套絲。每根注漿管兩頭套絲。注漿閥采用專用注漿閥。

2．4．3 預(yù)埋注漿管及專用注漿閥

1)每根樁沿鋼筋籠通長(zhǎng)預(yù)埋兩根樁底注漿管，兩根樁側(cè)注漿管距孔底分別為12 m，23 m。2)樁底注漿管及注漿閥:樁底注漿管用6分焊管加工而成，根據(jù)樁的長(zhǎng)度設(shè)置通長(zhǎng)注漿管兩根，上部露出地面300 mm～500 mm左右，注漿口用管帽封口;注漿閥連接在底節(jié)注漿管的下部，比實(shí)際孔深短100 mm～300 mm左右。節(jié)與節(jié)之間用螺紋管箍連接外裹生料帶防水。兩根注漿管對(duì)稱布置在鋼筋籠的外側(cè)，用8號(hào)鐵絲與鋼筋籠主筋連接在一起，綁扎牢固。3)樁側(cè)注漿管及注漿閥:樁側(cè)注漿管用6分焊管加工而成，距孔底分別為12 m，23 m。4)注漿管及注漿閥的預(yù)埋與鋼筋籠安放同步進(jìn)行。

2．4．4 水泥漿制備

注漿水泥應(yīng)和樁身混凝土水泥為同一品種。水灰比為0．5～0．7，灰漿攪拌機(jī)拌制。嚴(yán)格控制每一罐料的水泥和水的用量。嚴(yán)禁使用過(guò)期和結(jié)塊水泥。水泥漿液應(yīng)有良好的和易性，不沉淀，不離析。制好的水泥漿使用前必須過(guò)篩，篩網(wǎng)直徑為18 mm×18 mm。

2．4．5 樁側(cè)注漿

1)混凝土灌注完畢3 d內(nèi)用清水打通注漿管。

2)混凝土灌注完畢7 d后，開(kāi)始注漿。

3)注漿質(zhì)量按“雙控法”進(jìn)行控制，即控制注漿量和注漿壓力。

4)注漿壓力的控制:注漿壓力過(guò)大或過(guò)小都影響注漿質(zhì)量。施工中注漿壓力控制為0．2 MPa～3 MPa。

2．4．6 樁底注漿

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程樁底注漿量1 300 kg。施工中注漿壓力應(yīng)控制在1．0 MPa～2．0 MPa，最大不允許超過(guò) 4 MPa，如果注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于0．4 MPa或者水泥注漿量達(dá)不到規(guī)定的最小值就出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿采用間歇注漿，間隔時(shí)間為30 min～180 min;壓力到4 MPa而注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求應(yīng)使用備用樁底注漿管。1)樁側(cè)注漿24 h后方可開(kāi)始樁底注漿。2)混凝土灌注完畢3 d內(nèi)樁底注漿管應(yīng)用清水打通。3)注漿質(zhì)量按“雙控法”進(jìn)行控制，即控制注漿量和注漿壓力。4)注漿量的控制:嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的水泥量進(jìn)行施工。水泥用量應(yīng)控制在1 300 kg/根左右。5)注漿壓力的控制:施工中注漿壓力應(yīng)控制在1．0 MPa～2．0 MPa，最大不允許超過(guò)4 MPa。

2．4．7 間歇注漿

出現(xiàn)下列情況之一時(shí)應(yīng)改為間歇注漿，間歇時(shí)間為30 min～180 min:1)注漿壓力長(zhǎng)時(shí)間低于0．4 MPa。2)水泥注漿量達(dá)不到規(guī)定數(shù)值的最小值就出現(xiàn)冒漿或周圍樁孔串漿。

2．4．8 注漿終止標(biāo)準(zhǔn)

1)注漿量控制:注漿總量已達(dá)到2 300 kg時(shí)，不管壓力高低，即停止注漿。2)壓力控制:最大不允許超過(guò)4 MPa。達(dá)到4 MPa而注漿量達(dá)不到1 300 kg時(shí)，改用間歇式注漿或者備用管注漿仍達(dá)不到要求時(shí)，停止注漿。3)注漿結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)擰緊上口管帽。

3 施工工期

本工程共投入旋挖鉆機(jī)8臺(tái)，2012年9月16日開(kāi)工，2012年12月5日完工，有效工期55 d。

4 樁基檢測(cè)

本工程采用動(dòng)測(cè)和靜載兩種方式對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

試樁打完和每棟樓樁基完成后分別對(duì)樁基質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè):采用動(dòng)測(cè)方式對(duì)樁身完整性進(jìn)行了檢測(cè)，一類樁達(dá)到98．5%，無(wú)Ⅲ類、Ⅳ類樁，樁身完整性符合要求;用靜載方式對(duì)樁的承載力進(jìn)行檢測(cè)，承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

檢測(cè)結(jié)果表明:該工程樁基施工質(zhì)量良好，樁身質(zhì)量完整，無(wú)嚴(yán)重縮徑、夾泥和斷樁現(xiàn)象，符合規(guī)范要求;承載力符合設(shè)計(jì)要求。

5 單樁承載力、工期比較

根據(jù)運(yùn)城市區(qū)相同地質(zhì)條件，采用不同成孔工藝單樁承載力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與該工程的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比表明:采用旋挖鉆機(jī)成孔比傳統(tǒng)鉆機(jī)成孔單樁極限承載力可提高15%～20%，遇有砂層時(shí)提高幅度更大。

施工效率在相同的地層同比鉆、沖孔樁機(jī)可提高5倍～6倍。

通過(guò)分析得知，鋼筋混凝土灌注樁采用旋挖鉆機(jī)施工工藝，其質(zhì)量是有保證的，自動(dòng)化程度高，鉆進(jìn)效率高，鉆頭可快速穿越各種地層，在樁基施工特別是建筑樁基施工中具有非常廣闊的前景。