砂性土地區(qū)長螺旋鉆孔灌注樁成樁技術(shù)

□文/宗緒堂 胡 航

砂性土地區(qū)長螺旋鉆孔灌注樁成樁技術(shù)

□文/宗緒堂 胡 航

剛果（布）布拉柴維爾體育中心項目基礎(chǔ)施工過程中，在砂性土成孔難度大、樁底沉渣現(xiàn)象嚴(yán)重、孔內(nèi)失水速率過快的情況下，通過對施工工藝進行一系列的改進，對在砂性土層中鉆孔灌注樁的施工工藝進行選擇和確定。

強夯地基；砂性土質(zhì)；長螺旋灌注樁

在剛果（布）地區(qū)施工長螺旋鉆孔灌注樁因本地區(qū)無法查到該地區(qū)相關(guān)的砂性土地質(zhì)資料，也沒有在該地區(qū)相關(guān)的施工經(jīng)驗，需要不斷進行勘察和地質(zhì)綜合分析，總結(jié)經(jīng)驗。強夯地基在剛果（布）國家為首次應(yīng)用，強夯后的地基對樁基施工的影響存在較多不確定性，能否正常成孔和是否會產(chǎn)生其他缺陷需要通過試驗驗證。通過在現(xiàn)場的試驗性試樁及工藝調(diào)整，對在砂性土質(zhì)中長螺旋灌注樁的施工工藝進行選擇和最終決定。

1 工程概況

剛果（布）布拉柴維爾綜合體育中心工程位于剛果共和國的首都布拉柴維爾市北郊，為EPC即設(shè)計—采購—施工工程。項目占地總面積90.38萬m2，建筑總面積為13.4萬m2，其中包含一座6萬人主體育場，一座水上運動中心和一座綜合體育館，能滿足承辦大型體育盛會的要求。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 地質(zhì)勘探調(diào)查

場地范圍內(nèi)的巖土體分為4大層，自上而下各層工程地質(zhì)特征，見表1。

表1 場地地基土體強度與變形指標(biāo)

①中砂：灰褐-棕黃色，松散狀，干燥～稍濕，頂部（0～2.1 m）分布于場區(qū)表層。

②中砂：棕黃色，稍密狀，稍濕～濕，厚度4.90～7.70 m，標(biāo)貫試驗錘擊數(shù)平均值12.7。

③中砂：棕黃色，中密狀，稍濕～濕，厚度16.0～18.0 m，標(biāo)貫試驗錘擊數(shù)平均值21.9。

④中砂：棕黃色，密實狀，濕～飽和。該層未揭穿，鉆孔最大揭露厚度為37 m。

2.2 氣候?qū)Φ鼗挠绊懻{(diào)查

項目所在區(qū)域降雨豐富，地表水系較發(fā)育。場區(qū)前沿約2 km處為開闊地，區(qū)域內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)，水位隨降雨量變化較明顯。

場區(qū)地層為松散～密實狀中砂，透水性強，其含水量與降雨密切相關(guān)。地下水主要為松散層孔隙水，旱季水位在40 m以下，雨季最高水位35 m。對樁基基礎(chǔ)無影響。

2.3 樁基選型

主體育場基礎(chǔ)形式為樁承臺基礎(chǔ)+獨立基礎(chǔ)形式，共計987根工程樁，樁長22 m，樁徑600 mm，后插鋼筋籠長螺旋灌注樁,配筋長度15.7 m。

2.4 強夯后的地基對樁基影響調(diào)查

主體育場地基設(shè)計方案為去除1～2 m厚表面種植土，采用現(xiàn)場黃沙換填，采用600 t·m強夯夯擊后，進行樁基施工。

通過強夯后靜力觸探試驗，強夯后的地基承載力達(dá)到300 kPa，黃砂在很短時間內(nèi)固結(jié)排水完畢，基本能滿足樁基正常成孔要求。

3 現(xiàn)場實施

3.1 原工藝流程、試樁及原因分析

原樁基施工工藝是后插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見圖1。

圖1 原樁基施工工藝流程

現(xiàn)場在主體育場外進行了3根成樁試驗（非工程樁，以塔吊樁作為試驗樁），設(shè)計鋼筋籠長度為15.7 m，后插鋼筋籠在插入7～8 m時無法再插入。分析其主要原因為砂性土含水率低，吸水過快導(dǎo)致澆筑的混凝土在短時間內(nèi)失去水分。在經(jīng)過現(xiàn)場滲水試驗后確定，雖然強夯后砂性土吸水速度比原狀土慢很多，但是足以導(dǎo)致澆筑的混凝土在短時間內(nèi)失去水分，失去可塑性。后插鋼筋籠方法難以施工。

經(jīng)過分析研究，認(rèn)為后插鋼筋籠不適合本工程砂性土質(zhì)，決定改變施工工藝，采用成孔后先插鋼筋籠，后澆筑混凝土的成樁工藝。經(jīng)過充分準(zhǔn)備后先進行工程樁試驗性成樁。

在新工藝試樁過程中發(fā)現(xiàn)，旋挖至設(shè)計標(biāo)高提鉆后，測量成孔深度為19 m左右（設(shè)計樁長為22 m），孔底沉渣現(xiàn)象嚴(yán)重，虛土深度達(dá)3 m左右，不能滿足樁長設(shè)計要求。在旋挖深度至20 m左右時，孔底出現(xiàn)白色細(xì)砂。分析為細(xì)砂層固結(jié)性能較差，導(dǎo)致孔底出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。在對鉆機提升力進行計算后，決定旋鉆至22.9 m后空轉(zhuǎn)1～1.5 min，將樁底虛土（沉渣）盡可能排出孔口，同時也可有效的避免在提鉆過程中，鉆桿對孔壁的摩擦導(dǎo)致出現(xiàn)塌孔和二次沉渣。樁底虛土基本清理完畢后，鉆桿停止轉(zhuǎn)動直接提升，提升過程中保持清理鉆桿，避免負(fù)荷過大導(dǎo)致機械損壞。提完鉆桿后，測量虛土深度約為30 cm，可滿足設(shè)計要求。

3.2 改進工藝流程及實施情況

經(jīng)過試樁和改進，施工工藝確定為先插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見圖2。

圖2 先插鋼筋籠長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.3 新工藝關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 新工藝實施的關(guān)鍵技術(shù)

1）旋鉆至設(shè)計深度并空鉆1.5 min。

2）鉆桿直提至孔口并隨時清理樁桿土。

3）混凝土導(dǎo)管插入樁孔2/3深度，確保混凝土在澆筑過程中不離析和不碰撞孔壁。

3.3.2 施工過程中采取的措施

1）混凝土邊澆筑邊振搗，確?；炷恋拿軐嵍取?/p>

2）為加快進度實行流水作業(yè)，成孔、放鋼筋籠、澆筑混凝土在不同的樁位上同時進行。

3）為防止塌孔，實行跳打。

4）合理調(diào)度混凝土運輸罐車，減少空閑時間。

5）實行24 h連續(xù)作業(yè)。

3.4 樁基質(zhì)量檢測

1）樁的水平靜載試驗，加壓到20 t，樁位移變形11 mm，滿足設(shè)計要求。

2）樁的豎向靜載試驗，加壓到300 t，最大沉降量14 mm，滿足設(shè)計要求。

3）樁身低應(yīng)變完整性檢驗，Ⅰ類樁達(dá)到95%，Ⅱ類樁占5%，滿足設(shè)計要求。

4）經(jīng)下挖至較深部位后，樁外觀質(zhì)量無影響安全及使用功能的質(zhì)量缺陷，樁徑及樁頭符合設(shè)計要求。

通過以上幾種檢測和試驗,證明樁基質(zhì)量均滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

4 結(jié)語

經(jīng)過本工程的大膽實踐和探索，在非洲物資資源極度匱乏和缺少當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗的情況下，對傳統(tǒng)工藝大膽革新，經(jīng)過42 d夜以繼日的緊張施工，比總進度計劃工期提前24 d完成樁基礎(chǔ)施工，取得了很好的經(jīng)濟效益。同時也創(chuàng)造了在剛果（布）地區(qū)長螺旋灌注樁有效樁長最長、單日施工40根樁的記錄，經(jīng)工程檢測Ⅰ、Ⅱ類樁率達(dá)到100%。

□胡 航/中國建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU473.1+4

C

1008-3197（2015）06-10-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.003

2015-01-09

宗緒堂/男,1971年出生，高級工程師 ，中國建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術(shù)管理工作。