某中原地區(qū)地基處理工程后壓漿灌注樁施工實(shí)例

陳永學(xué) 趙曉旭

(1.北京振沖工程股份有限公司，北京 100102;2.大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司，廣東深圳 518124)

1 工程概況

某工程為中原地區(qū)規(guī)劃容量2×660 MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組擴(kuò)建項(xiàng)目，場(chǎng)地大部分為一般耕地，少部林地，自然地面高程78.13 m～79.63 m，無(wú)高大建筑物，地下無(wú)管網(wǎng)設(shè)施，交通便利，工程條件良好。地貌上處于太行山山前沖洪積緩傾斜平原中下部，地形平坦開(kāi)闊。地基處理工程壓漿灌注樁總數(shù)為1 336根，樁長(zhǎng)31 m，樁徑700 mm，樁數(shù)1 336根，樁身混凝土標(biāo)號(hào)C35。

1.1 場(chǎng)地地層條件

工程地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，場(chǎng)地內(nèi)地基土主要由第四系沖洪積的粉質(zhì)黏土、粉土和粉細(xì)砂組成。地層分布從平面上和豎向上都非常不均勻，厚度變化較大?？碧缴疃确秶鷥?nèi)分為6個(gè)主層:①層粉質(zhì)黏土。灰褐色、褐黃色、灰黃色，可塑，具中壓縮性。層厚1.50 m～8.10 m，層底埋深1.80 m～8.50 m。②層粉土。褐黃色、灰黃色，中密～密實(shí)，濕～很濕，具中壓縮性。層厚1.30 m～7.20 m，層底埋深7.50 m～12.10 m。③層粉細(xì)砂:褐黃色、灰黃色、褐灰色，成分以石英、長(zhǎng)石和云母為主，密實(shí)，飽和，具低壓縮性。層厚4.10 m～23.10 m，層底埋深14.70 m～33.10 m。④層粉質(zhì)黏土:黃褐色、灰黃色、灰褐色，可塑～硬塑，具中壓縮性。層厚0.70 m～12.30 m，層底埋深26.90 m～36.50 m。⑤層粉細(xì)砂:黃灰色、黃褐色、灰褐色，成分以石英、長(zhǎng)石和云母為主，密實(shí)，飽和，具低壓縮性。層厚1.00 m～11.10 m，層底埋深31.60 m～45.80 m。⑥層粉質(zhì)黏土:灰黃色、灰褐色，硬塑，具中壓縮性。最大揭露厚度22.50 m，層頂埋深37.40 m～45.80 m。

1.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水為第四系松散層孔隙潛水，地下水位埋深0.8 m～2.3 m，水位高程76.89 m～78.58 m，豐水期水位埋深0.5 m～1.0 m。地下水水量豐富，水位變化與大氣降水密切相關(guān)。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，基礎(chǔ)長(zhǎng)期浸水時(shí)對(duì)鋼筋具有微腐蝕性，干濕交替條件下對(duì)鋼筋具有中腐蝕性。

2 后壓漿灌注樁施工工藝

2.1 施工工藝特點(diǎn)

根據(jù)工程特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇旋挖鉆機(jī)成孔施工工藝。本工程施工工藝特點(diǎn)主要有:旋挖鉆孔灌注樁施工工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少。旋挖鉆孔灌注樁僅需要靜壓泥漿護(hù)壁，所用泥漿一般用膨潤(rùn)土、純堿、纖維素等配制，在孔壁不形成厚的泥皮。鉆頭多次上下往返，使孔壁粗糙，增強(qiáng)了樁土之間的咬合，大大提高樁側(cè)摩阻力。旋挖鉆頭可形成平底鉆孔，有利于樁端阻力的發(fā)揮。后壓漿灌注樁是用高壓注入漿液，在樁周土中滲透至一定程度后，沿樁周孔壁上返，密實(shí)樁周土體，恢復(fù)被擾動(dòng)和軟化的松散土體強(qiáng)度和內(nèi)聚力，加強(qiáng)了土體的粒狀骨架，使土體具備更堅(jiān)實(shí)的結(jié)構(gòu)，并且樁端可形成一定的擴(kuò)大頭，改善樁的工作狀態(tài)，提高鉆孔灌注樁的承載力，降低沉降量。

2.2 施工工藝流程圖

施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 后壓漿灌注樁施工工藝流程圖

3 施工過(guò)程

1)測(cè)量定位、埋設(shè)護(hù)筒。使用全站儀進(jìn)行測(cè)量定位。鉆機(jī)就位須平正、穩(wěn)固、鉆塔垂直，以免造成樁孔的偏斜。護(hù)筒用12 mm厚鋼板卷制而成，內(nèi)徑比樁徑大50 mm。鉆機(jī)就位后鉆進(jìn)成孔3 m～4 m，將護(hù)筒放入鉆孔中，進(jìn)行樁位校核，利用護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器或鉆桿下壓護(hù)筒至預(yù)設(shè)深度，用鉆桿將護(hù)筒周圍土搗實(shí)，避免漏漿。利用水準(zhǔn)儀和水平尺對(duì)護(hù)筒的標(biāo)高和垂直度進(jìn)行測(cè)量，偏差在允許范圍內(nèi)。下護(hù)筒前預(yù)先引出四個(gè)控制樁，護(hù)筒埋設(shè)完畢后仔細(xì)進(jìn)行校核，防止發(fā)生樁位偏差。

2)泥漿護(hù)壁?？卓诓捎娩撟o(hù)筒護(hù)壁，并配備相應(yīng)的備用護(hù)筒。同時(shí)，護(hù)筒口應(yīng)高出自然地面不低于30 cm，以防止表面水或地面漏漿、雜物等滑落孔中，并兼起鉆進(jìn)導(dǎo)向固定樁位作用。泥漿制備采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土，集中制備，保證性能穩(wěn)定，同時(shí)建立泥漿凈化處理系統(tǒng)防止泥漿惡化。施工過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)調(diào)整泥漿稠度，經(jīng)常檢測(cè)和控制泥漿比重，防止地下水滲入孔內(nèi)，造成塌孔。動(dòng)態(tài)控制泥漿在孔內(nèi)高度，保證泥漿液面不低于護(hù)筒口1 m。針對(duì)實(shí)際情況，制漿材料使用:a.膨潤(rùn)土;b.淡水;c.分散劑選用工業(yè)用純堿;d.增粘劑用CMC。對(duì)于一般地層或易漏失的砂層，選用表1中兩種配合比制漿，其他地層參照調(diào)整。

表1 泥漿性能指標(biāo)

3)旋挖鉆孔。鉆進(jìn)前向護(hù)筒內(nèi)注入泥漿，鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常檢查鉆頭通氣孔，保持通氣孔暢通，避免形成“活塞”造成縮徑與孔壁坍塌;控制泥漿在孔內(nèi)高度，保證泥漿液面不低于地下水位1.5 m，防止孔內(nèi)形成負(fù)壓，地下水涌入孔內(nèi)造成孔壁坍塌。砂層鉆進(jìn)和清孔必須采用撈砂斗，防止砂大量懸浮在泥漿中，造成沉渣過(guò)厚;粘性土或淤泥層可采用錐形挖泥斗防止甩土困難，以提高鉆進(jìn)工效?？椎壮猎穸炔淮笥谝?guī)范和設(shè)計(jì)要求。終孔前應(yīng)控制取土器提升速度，防止塌孔。

4)鋼筋籠制作與安裝。后壓漿灌注樁中主筋和加勁箍采用HRB335鋼筋，螺旋箍筋采用HPB300鋼筋?？v向鋼筋接長(zhǎng)采用焊接。螺旋箍筋制作在自制模具上進(jìn)行，各模具的平直預(yù)先調(diào)好，人工在平臺(tái)上把箍筋纏繞成螺旋狀。所用的鋼筋籠較長(zhǎng)，施工時(shí)分段制作。場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸采用自制鋼筋籠炮車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，以保證入孔前鋼筋籠主筋的平直。鋼筋籠制作場(chǎng)地準(zhǔn)備、材料保護(hù)、焊接工藝、成品堆放和保護(hù)、運(yùn)輸?shù)雀鳝h(huán)節(jié)嚴(yán)格遵照技術(shù)要求實(shí)施，以保證鋼筋籠質(zhì)量。鋼筋籠加工成形后，在鋼筋籠內(nèi)側(cè)對(duì)稱安裝4根壓漿管，兩根樁底壓漿管采用DN25鋼管，兩根樁側(cè)壓漿管采用DN20壓漿管。壓漿管之間用套管連接再加焊或用絲扣連接，壓漿管與鋼筋籠加強(qiáng)筋每2 m固定一次，綁扎或焊接。在鋼筋籠入孔前安裝樁端壓漿閥，每根管底連接壓漿閥門。后注漿閥應(yīng)能承受1 MPa以上的靜水壓力，外部保護(hù)層應(yīng)能抵抗砂石等硬質(zhì)物的刮撞，應(yīng)具備逆止功能。鉆機(jī)成孔后，用吊車吊裝安放鋼筋籠，保證鋼筋籠不變形。鋼筋籠吊入孔前應(yīng)檢查壓漿閥包裹物，如有破損應(yīng)及時(shí)修復(fù)。鋼筋籠入孔后不得懸吊，還應(yīng)避免反復(fù)沖撞孔底。在下設(shè)鋼筋籠過(guò)程中，鋼筋籠要保持豎直挺立，鋼筋籠中心線與樁中心盡量重合，向下放送時(shí)速度要慢，減少剮蹭。

5)混凝土澆筑。下導(dǎo)管澆筑水下混凝土。導(dǎo)管下設(shè)完成后及時(shí)測(cè)量沉渣厚度，若沉渣厚度不滿足要求，需進(jìn)行二次清孔。澆筑全過(guò)程嚴(yán)格控制施工工藝，保證成樁質(zhì)量。灌注完成后，起拔鋼護(hù)筒，起拔要緩慢，升力要適中。

6)后壓漿施工。a.作業(yè)起始時(shí)間、順序和速率。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁壓漿時(shí)間可在灌注混凝土后2 d～5 d內(nèi)進(jìn)行。壓漿過(guò)早，將會(huì)因?yàn)闃扼w強(qiáng)度、樁側(cè)阻力過(guò)低而導(dǎo)致漿液溢出地面造成壓漿失敗;壓漿太晚，會(huì)因樁身泥皮硬化而影響向上泛漿，導(dǎo)致漿液向遠(yuǎn)處流失達(dá)不到最佳壓漿效果。壓漿順序?yàn)?先壓樁側(cè)，后壓樁端。樁側(cè)壓漿1 d～2 d后，待樁側(cè)經(jīng)過(guò)一定凝固后再進(jìn)行樁端壓漿，可提高樁底壓漿效果。樁端注漿應(yīng)對(duì)同一根樁的各注漿導(dǎo)管依次實(shí)施等量注漿，樁群注漿宜先外圍后內(nèi)部。b.壓漿工藝參數(shù)。水泥漿水灰比不大于0.5。壓漿壓力。對(duì)于飽和土層壓力一般控制在2 MPa～4 MPa，壓漿壓力太小，漿液在土層中不能較好地?cái)U(kuò)散，不能達(dá)到預(yù)期效果;壓力過(guò)大，設(shè)備負(fù)荷大，并且會(huì)導(dǎo)致以下兩種情況出現(xiàn):形成裂縫破壞土體原有結(jié)構(gòu)，造成壓漿量過(guò)大，費(fèi)用增加;漿液擴(kuò)散到相鄰待施工的樁位處，使得鄰孔成孔困難或鄰樁壓漿受阻。壓漿量應(yīng)由樁端、樁側(cè)土層類別、滲透性能、樁徑、樁長(zhǎng)、承載力增幅要求、沉渣量等諸因素確定。c.壓漿過(guò)程控制。采用壓力、注漿量雙控法控制，以水泥壓入量控制為主，壓力控制為輔。樁側(cè)壓漿和樁底壓漿終止壓力不宜超過(guò)4 MPa。壓漿時(shí)應(yīng)注意觀察是否有漿液上溢，一旦發(fā)現(xiàn)上溢返漿，即可停止。d.終止注漿。最終壓漿壓力要求小于樁上抬的摩阻力，即壓漿時(shí)不能使樁向上過(guò)大位移;不能破壞樁端與樁身混凝土;要使壓漿量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，形成擴(kuò)大頭，使樁端加固明顯。當(dāng)滿足下列條件之一時(shí)可終止注漿:a.注漿總量和注漿壓力均達(dá)到設(shè)計(jì)要求;b.注漿總量已達(dá)到設(shè)計(jì)值的75%，且注漿壓力超過(guò)設(shè)計(jì)值;c.注漿總量超過(guò)2倍后。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)施工全過(guò)程的嚴(yán)格控制，成功運(yùn)用對(duì)旋挖鉆孔灌注樁進(jìn)行樁端、樁側(cè)后壓漿工藝，達(dá)到了地基處理的設(shè)計(jì)效果，提高了單樁承載力，確保工程質(zhì)量，并降低了工程成本。

［1］Q-JY 14-1999，灌注樁后壓漿技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］黃生根.樁底后壓漿技術(shù)研究［J］.地質(zhì)科技情報(bào)，1999(5):67-68.

［3］李永明.雙管法注漿地基處理工程試樁成果［J］.河北企業(yè)，2008，25(10):25-27.

［4］閆 軍.灌注樁后壓漿技術(shù)的應(yīng)用及存在的問(wèn)題［J］.山西建筑，2009，35(21):115-116.