泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁群樁樁基施工

中國水利水電第十三工程局有限公司

摘要：當(dāng)建造比較大的工業(yè)與民用建筑時(shí)，若地基的軟弱土層較厚，采用淺埋基礎(chǔ)不能滿足地基強(qiáng)度和變形要求，常采用樁基。樁基礎(chǔ)是大型結(jié)構(gòu)物深基礎(chǔ)應(yīng)用最多的一種基礎(chǔ)形式，樁基將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅(jiān)硬土層，或通過樁周圍的摩擦力傳給地基從而滿足承載力要求。鉆孔灌注樁是樁基礎(chǔ)中最常見的一種形式，有承載能力高，沉降小等特點(diǎn)，本專題將通過巴基斯坦卡西姆港應(yīng)急火電站試樁樁基工程為例，重點(diǎn)介紹泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁在灘涂軟弱夾層施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：群樁；泥漿護(hù)壁；反循環(huán)；鉆孔灌注樁；灘涂

一 概述

擬建的卡西姆應(yīng)急火電站電廠位于巴基斯坦卡拉奇東南阿拉伯海灘上，廠址與阿拉伯海之間是海邊灘涂，生長著灌木、紅樹林。場地整體上較平整，地勢西北高、東南低，東南側(cè)有部分區(qū)域被海水淹沒。為確保干地施工條件，現(xiàn)場廠區(qū)采用碎石土進(jìn)行了填筑，填筑厚度0.5～2.5m。

二 工程地質(zhì)條件及水文條件

2.1工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔巖芯揭露情況，結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查情況可知，廠區(qū)部分區(qū)域有厚度為1.0～7.50m的粉砂層；大部分區(qū)域都存有厚度0.90～8.60m淤泥質(zhì)粘土②2層。

2.2水文條件

據(jù)勘察資料，鉆孔中觀測到的地下水位埋深在0.00～1.04m。

廠區(qū)場地淺部地層滲透性較好，地下水水力聯(lián)系強(qiáng)。地下水位受潮汐影響，抬升、下降更替變化頻繁。退潮時(shí)，地下水位高于海水面，場地地下水向東南徑流、排泄匯入大海，此時(shí)場地地下水位下降。漲潮時(shí)海水面高于場地地下水位，高潮位時(shí)海水面高程在3.5m左右，海水對場地內(nèi)地下水進(jìn)行補(bǔ)給，水位抬升。

三 現(xiàn)場情況分析

從地層分布情況來看，建筑物基礎(chǔ)埋置深度范圍內(nèi)的地基土層的承載能力較差，且存在地震液化問題及軟弱下臥層。同時(shí)，廠區(qū)地處海灘潮汐降落使得地基基礎(chǔ)穩(wěn)定受到影響。

根據(jù)勘察資料以及火力發(fā)電廠各建構(gòu)筑物的具體情況，通過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的全面比較，同時(shí)考慮巴基斯坦當(dāng)?shù)氐鼗幚硎┕つ芰?、施工方法及設(shè)備情況，計(jì)劃廠區(qū)的地基處理采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁樁基。

由于廠區(qū)地處海灘，有較厚的淤泥質(zhì)土層，且地下水位較高且受潮汐影響，灌注樁在鉆孔過程中很容易坍孔。綜合考慮各種鉆機(jī)的優(yōu)劣勢，采用泥漿護(hù)壁反循環(huán)鉆機(jī)鉆孔施工。反循環(huán)鉆機(jī)本身具有造漿功能，若遇粘土僅需少量泥漿就可以滿足護(hù)壁要求，且反循環(huán)鉆機(jī)在鉆孔過程中就一直在做著清孔作業(yè)，完成鉆孔后的沉渣很少。本例將采用反循環(huán)鉆機(jī)成孔工藝進(jìn)行施工。

群樁施工，樁間距較小，樁位較密，必須先對樁位進(jìn)行編號(hào)，按照從里到外的原則，確定好樁機(jī)行走路線，避免施工過程中干擾。群樁施工各灌注樁工序相同，在施工過程中合理安排各道工序，組成流水專業(yè)化作業(yè)班組可有效加快施工進(jìn)度。

四 鉆孔灌注樁施工

4.1泥漿護(hù)壁反循環(huán)鉆孔樁施工工藝流程（見下圖：）

反循環(huán)鉆孔灌注樁施工工藝流程

4.1施工準(zhǔn)備

（1）、組織各相關(guān)人員做好技術(shù)交底，層層落實(shí)到人。

（2）、施工前先對群樁樁位進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，組織測量人員利用GPS或全站儀根據(jù)提供的導(dǎo)線控制點(diǎn)進(jìn)行樁位放樣，確定施工群樁各樁的位置。對于群樁基礎(chǔ)，樁間距較小，為防止穿孔減小樁基相互的影響，可跳樁施工。

（3）、施工場地準(zhǔn)備

對灌注樁施工區(qū)進(jìn)行清障，整平壓實(shí)，布置排水設(shè)施和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，原材料儲(chǔ)地和鋼筋籠制作場地，進(jìn)行硬化處理。

（4）、機(jī)械設(shè)備完好并到位

根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇滿足施工要求的施工設(shè)備。部分設(shè)備可采用當(dāng)?shù)刈赓U方式。

（5）、原材料

1）水泥：采用抗硫酸硅酸鹽水泥。2）砂：采用中粗砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.5左右。3）碎石：采用（16-32.5mm）碎石。4）鋼筋：按照施工圖和技術(shù)規(guī)范要求選擇合格的鋼筋，并對所采購的鋼筋進(jìn)行取樣、抽檢。5）粘土或膨潤土。

（6）、泥漿配制

泥漿的配制：為保證中層易液化坍塌砂質(zhì)層的成孔質(zhì)量和最終能將孔底清理干凈，對泥漿的比重與粘度制定嚴(yán)格的指標(biāo)，本例采用當(dāng)?shù)氐呐驖櫷粒ㄈ缬覉D）。優(yōu)質(zhì)的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內(nèi)泥漿外滲，大大減緩孔內(nèi)水頭降低的速度，這也是使孔壁穩(wěn)定的有效措施。

泥漿參數(shù)嚴(yán)格按以下幾個(gè)原則確定：a、在鉆孔過程中要滿足成樁過程的護(hù)孔要求；b、在成孔之后，停止、等待砼灌注時(shí)間內(nèi)孔底沉渣不超過規(guī)范和設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，制備泥漿比重控制在1.03～1.10之間，粘度18～22S，砂率小于1%。

4.2、樁位確定

由于是群樁基礎(chǔ)，工期緊，交叉作業(yè)較多，放樣后不易保存。項(xiàng)目采用GPS進(jìn)行定位放樣。提前在廠區(qū)設(shè)置控制點(diǎn)，對樁位及時(shí)測放。對已放樣點(diǎn)及時(shí)校核、補(bǔ)充。

4.3、護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒作用：①、固定樁孔位置；②、保護(hù)孔口，以及防止地面土石塊掉入孔內(nèi)；③、提高孔內(nèi)水位，增加泥漿水位（壓力），維護(hù)孔壁穩(wěn)定，防止坍孔；④、可作為樁頂標(biāo)高控制依據(jù)之一；⑤、防止鉆孔過程中的沉渣回流。

群樁基礎(chǔ)為使護(hù)筒多次有效地重復(fù)利用，護(hù)筒采用8-10mm厚鋼板卷制焊接而成。根據(jù)地質(zhì)情況選擇埋設(shè)護(hù)筒深度。護(hù)筒內(nèi)徑大于孔徑直徑100mm。本地區(qū)地下粉砂或淤泥質(zhì)土夾層約0.9～8.6m厚，為確保鉆進(jìn)孔壁安全和鉆進(jìn)速度，本例護(hù)筒采用長度為5m的護(hù)筒，由于地下水位較高，鉆孔直徑不大，且上層為松散土層和淤泥質(zhì)土層，使用沖擊鉆將5m護(hù)筒逐步夯入土層（如圖所示）。護(hù)筒在貫入過程中，需注意對周邊樁位的影響，盡可能與正在施工的其他樁位隔開一定距離。

護(hù)筒埋設(shè)必須隨時(shí)監(jiān)測貫入的垂直度。在埋設(shè)完畢后，把護(hù)筒四周的土壓實(shí)擠實(shí)，護(hù)筒中心平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%

4.5、鉆進(jìn)成孔

鉆機(jī)對位以控制樁拉十字線控制，鉆頭對準(zhǔn)十字線交點(diǎn)，符合偏差要求后開始鉆進(jìn)。

鉆機(jī)就位后須對鉆桿的垂直度進(jìn)行矯正，確保鉆進(jìn)方向。鉆桿的垂直度檢測可用靠尺或經(jīng)緯儀全站儀等檢測。鉆孔施工必須控制好鉆進(jìn)速度。當(dāng)遇到淤泥質(zhì)土或砂質(zhì)土?xí)r，受鉆頭、鉆桿自重作用，進(jìn)尺較快，應(yīng)減緩鉆進(jìn)速度，確保泥漿護(hù)壁質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中，隨時(shí)檢測泥漿比重、含沙量以及泥漿粘度。

（c）鉆進(jìn)成孔過程中，注意保持孔內(nèi)靜水壓力平衡，及時(shí)調(diào)整泥漿技術(shù)參數(shù)，原始記錄要及時(shí)填寫，保證資料齊全。不同標(biāo)高的土層變化情況標(biāo)識(shí)清楚，察看是否有大的變更；以便于地質(zhì)剖面核對。若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與實(shí)際不符，要及時(shí)與咨詢工程師溝通，確定下一步實(shí)施方案，并形成書面文件。

4.6清孔

清孔是樁基施工、保證成樁質(zhì)量的重要一環(huán)。當(dāng)鉆孔達(dá)到預(yù)定深度時(shí)可將鉆頭提升30～50cm，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)空鉆抽吸孔內(nèi)含有鉆渣的泥漿，直至將孔底所有沉渣置換出來，清孔過程中隨時(shí)采用泥漿比重計(jì)、含砂測定儀、泥漿粘度計(jì)對出漿管的泥漿進(jìn)行檢測，直至滿足要求。

清孔后嵌巖樁樁底沉淀層厚度要求不得超過5cm。清孔后的成孔質(zhì)量經(jīng)檢測滿足要求后才可移開鉆機(jī)。

4.7下導(dǎo)管

導(dǎo)管安放前必須進(jìn)行仔細(xì)檢查。①一般選用250mm內(nèi)徑套絲導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)壁力求光滑、順直、光潔，無局部凸凹，各節(jié)導(dǎo)管內(nèi)徑大小一致導(dǎo)管連接部位內(nèi)徑偏差不大于2mm。②導(dǎo)管安裝使用前按規(guī)定做水密試驗(yàn)，保證灌注砼作業(yè)是導(dǎo)管內(nèi)不滲漏，合格后才能投入使用。③底管長度不小于4m。導(dǎo)管總長根據(jù)樁孔深度調(diào)配。④下導(dǎo)管前對每節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行編號(hào)，注明長度，節(jié)與節(jié)之間的連接緊密不漏水，導(dǎo)管安完，其底部應(yīng)距孔底0.3～0.5m。

4.8鋼筋籠制作、存放、運(yùn)輸、下放

1）鋼筋籠制作

在鉆機(jī)成孔前，應(yīng)提前進(jìn)行鋼筋籠的制作，及時(shí)就近放置鋼筋籠待吊裝。鋼筋籠制作在專用的加工平臺(tái)上進(jìn)行。

鋼筋籠制作根據(jù)施工圖紙和技術(shù)要求進(jìn)行下料、配筋，然后制作成形。

主筋采用單面搭接焊，搭接長度大于10d（d為鋼筋直經(jīng)），主筋焊接后，進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后方可使用；加強(qiáng)箍筋內(nèi)置，與主筋焊接；螺旋箍筋與主筋采用點(diǎn)焊法。鋼筋籠同一截面接頭數(shù)量不超過主筋總根數(shù)的50%，相鄰接頭縱向間距不小于800mm，符合設(shè)計(jì)要求及規(guī)范規(guī)定。

鋼筋籠制作完成后需要通過技術(shù)人員驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)行狀態(tài)標(biāo)識(shí)，不合格的鋼筋籠要進(jìn)行重新制作。

2）、鋼筋籠存放與運(yùn)輸：制作好的鋼筋籠應(yīng)放在平整、干燥的場地上，存放時(shí)，每個(gè)加勁筋與地面接觸處都?jí)|上等高的方木，以免粘上泥土。每組鋼筋籠的各節(jié)（若分節(jié)）應(yīng)排好次序，便于使用時(shí)按順序運(yùn)出。存放的鋼筋籠用彩條布遮蓋，以防雨防潮防銹。

3）、鋼筋籠的起吊和就位：在鋼筋籠吊放前應(yīng)及時(shí)用\"檢孔器\"（如右圖）對合格的成孔進(jìn)行孔徑、垂直度復(fù)測，如發(fā)現(xiàn)\"檢孔器\"在下沉遇到障礙時(shí)應(yīng)重新掃孔，并經(jīng)咨詢工程師認(rèn)可后方可進(jìn)行吊裝工序。鋼筋籠起吊采用2臺(tái)吊車，4點(diǎn)起吊（如圖）。盡量減小鋼筋籠變形。

4.8混凝土澆筑

4.8.1水下混凝土澆筑

（1）、灌注水下混凝土是鉆孔樁施工的重要工序，應(yīng)特別注意。鉆孔應(yīng)經(jīng)成孔質(zhì)量檢驗(yàn)合格、清孔驗(yàn)收合格后，在30分鐘內(nèi)必須開始首罐砼灌注工作。

（2）、灌注前，對孔底沉淀層厚度應(yīng)再進(jìn)行一次測定。如厚度超過規(guī)定，需進(jìn)行二次清孔，本例經(jīng)多個(gè)孔位觀測未見沉渣厚度超標(biāo)現(xiàn)象。

（3）、在清孔以后灌注以前，在孔底會(huì)有一定量的泥漿沉淀，混凝土初灌量就是為了保證灌入的混凝土能將導(dǎo)管埋置一定的深度，從而保證整根樁混凝土的連續(xù)性，這樣在整根樁之間就不會(huì)出現(xiàn)泥漿夾層，也就是所說的斷樁情況的發(fā)生。簡單的說就是為了防止斷樁。

初灌時(shí)使用球膽作為隔水塞（如右圖），確保初灌混凝土質(zhì)量和混凝土的順利灌注。

灌注時(shí)應(yīng)滿足埋管深度2.0～6.0m的要求，灌注過程中及時(shí)用測繩測量混凝土面上升高度，計(jì)算導(dǎo)管埋設(shè)深度，確定導(dǎo)管拆卸長度。

（3）、拉開堵口將首批混凝土灌入孔底后，立即測探孔內(nèi)混凝土頂面高度，計(jì)算出導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)有大量進(jìn)水，表明出現(xiàn)灌注事故，應(yīng)按事故處理方法進(jìn)行處理。

（4）、灌注開始后，應(yīng)緊湊、連續(xù)地進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。在灌注過程中要防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底。使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié)，而使測深不準(zhǔn)確。灌注過程中，應(yīng)注意觀察管內(nèi)混凝土下降和孔內(nèi)水位升降情況，及時(shí)測量孔內(nèi)混凝土頂面高度，正確指揮導(dǎo)管的提升和拆除。

導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，要保證導(dǎo)管底部埋入混凝土深度滿足要求，并不得漏水。

（5）、在混凝土面升到鋼筋骨架下端時(shí)，為防止鋼架骨架被混凝土頂著上升，可采取以下措施：

①、盡量縮短混凝土總的灌注時(shí)間，防止頂層混凝土進(jìn)入鋼筋骨架時(shí)，混凝土的流動(dòng)性過小，建議使用緩凝劑；