旋挖擴(kuò)底灌注樁在長(zhǎng)沙地鐵工程中的應(yīng)用

付傳飛　雷賽男

摘 要：文章以長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線黃興車輛段與綜合基地工程為實(shí)例，介紹了旋挖擴(kuò)底灌注樁的施工工藝及控制重點(diǎn)；以檢測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)得出了旋挖擴(kuò)底灌注樁在工程建設(shè)中工程質(zhì)量的可靠性；同時(shí)通過(guò)與其他類別樁基對(duì)比得出旋挖擴(kuò)底樁更安全、更經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：旋挖擴(kuò)底；旋挖灌注樁；地鐵施工

中圖分類號(hào)：TU473 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0157-01

隨著建設(shè)工程技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，樁基礎(chǔ)工程也得到飛速發(fā)展，在工程的應(yīng)用中人們會(huì)從降低工程造價(jià)、縮短工期、施工安全可靠性出發(fā)，通過(guò)對(duì)多種方案的比選，確定出最適合的方案。長(zhǎng)沙市軌道交通地鐵2號(hào)線黃興車輛段與綜合基地工程通過(guò)方案對(duì)比，最終確定采用旋挖擴(kuò)底灌注樁這種新工藝，并通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)證明擴(kuò)底旋挖樁在本工程中的應(yīng)用的可行性。

1 工程概況

長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線黃興車輛段與綜合基地位于長(zhǎng)沙市東郊黃興鎮(zhèn)太平村，工程地質(zhì)情況從上至下為素填土、耕土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂、卵石、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖呈褐紅色，粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，軟巖—極軟巖，巖性以長(zhǎng)柱狀為主，塊狀、碎塊狀次之，局部節(jié)理發(fā)育。地下水主要有上層滯水、孔隙水、基巖裂隙水三大類。

本工程房屋結(jié)構(gòu)為地上一層（局部?jī)蓪樱┑匿摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用旋挖鉆孔灌注樁，樁基澆筑混凝土為C45，樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，單樁設(shè)計(jì)承載力特征值為7 100 kN，樁長(zhǎng)約13～18 m，直樁外徑1 m，擴(kuò)底至2 m，樁共計(jì)2 382根。

2 擴(kuò)底機(jī)具原理

擴(kuò)底機(jī)具是旋挖擴(kuò)底灌注樁施工的關(guān)鍵。其構(gòu)造原理：利用鉆桿下壓帶動(dòng)活動(dòng)套桿，使鉸接鉆齒擴(kuò)張至設(shè)計(jì)尺寸（活動(dòng)桿與鉸接齒連為一體），通過(guò)活動(dòng)套桿底部的限制擋板與頂桿底部的限位擋板的間距來(lái)控制鉆齒擴(kuò)張尺寸。施工時(shí)根據(jù)擴(kuò)底樁設(shè)計(jì)尺寸及旋挖鉆機(jī)的型號(hào)，設(shè)計(jì)好擴(kuò)底機(jī)具。擴(kuò)底鉆頭根據(jù)設(shè)計(jì)擴(kuò)大頭樁型及尺寸進(jìn)行定制。本工程所定制的擴(kuò)底機(jī)具構(gòu)造如圖1、圖2所示。

3 旋挖擴(kuò)底施工工藝

3.1 旋挖擴(kuò)底

灌注樁工藝的重點(diǎn)部分在擴(kuò)底施工和清孔，直樁部分施工工藝與普通旋挖樁基本一致，此處不復(fù)述。

3.2 擴(kuò)底施工及清孔

①利用旋挖鉆斗按正常鉆孔工藝鉆至直樁樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，并清理沉渣。

②將鉆桿提出孔外，用擴(kuò)底鉆頭替換撈砂斗，同時(shí)檢查鉆頭擴(kuò)刀的張開(kāi)與收縮是否靈活自如，反復(fù)幾次，如無(wú)問(wèn)題后即可將擴(kuò)底鉆頭放至孔底，并從護(hù)筒頂向上量出鉆頭伸縮桿長(zhǎng)度標(biāo)在鉆桿上，以控制擴(kuò)孔行程。根據(jù)試樁情況，當(dāng)擴(kuò)底鉆頭下壓70 cm時(shí)，擴(kuò)底直徑為2 m。

③擴(kuò)底前，將擴(kuò)底鉆頭提離孔底，使其處于懸吊狀態(tài)，起動(dòng)鉆機(jī)和水泵，檢查鉆機(jī)和水泵工作是否正常，如果正常即可開(kāi)始擴(kuò)底作業(yè)。

④擴(kuò)底時(shí)進(jìn)行慢速旋轉(zhuǎn)和下壓。擴(kuò)底采用低速回轉(zhuǎn)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行控制，開(kāi)始時(shí)不隨意加壓，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，依據(jù)鉆機(jī)的能力和孔內(nèi)的反映情況，適當(dāng)調(diào)整壓力，使擴(kuò)底鉆緩慢張開(kāi)并進(jìn)行擴(kuò)底作業(yè)，當(dāng)其完全張開(kāi)時(shí)，鉆桿上標(biāo)記正好與護(hù)筒頂同高度。擴(kuò)底施工流程如下：

首先，開(kāi)始第一次擴(kuò)底，第一次擴(kuò)底鉆桿下降行程應(yīng)控制在20 cm左右，然后將擴(kuò)大鉆頭提至地面，換撈砂斗進(jìn)行沉碴清理。

其次，第一次沉碴清理完成后，重新測(cè)定樁底標(biāo)高，然后再更換成擴(kuò)底鉆頭，進(jìn)行第二次擴(kuò)底。第二次擴(kuò)底鉆桿下降行程應(yīng)控制在15 cm左右。然后再將擴(kuò)大鉆頭提至地面，換撈砂斗進(jìn)行第二次沉碴清理。

再次，重復(fù)上述步驟直到進(jìn)行第四次擴(kuò)底，第四次擴(kuò)底鉆桿下降行程至擴(kuò)大頭完全張開(kāi)。鉆頭完全張開(kāi)后，在原位不加壓快速旋轉(zhuǎn)10 min左右，停止旋轉(zhuǎn)并向上勻速提出鉆頭。然后再將擴(kuò)大鉆頭提至地面，換撈砂斗進(jìn)行第四次沉碴清理。

然后，第四次沉碴清理完成后，應(yīng)將擴(kuò)大鉆頭清洗干凈，再更換至旋挖鉆機(jī)上。將擴(kuò)大鉆頭輕放至孔底，不再施加壓力，擴(kuò)大鉆頭可輕松完全張開(kāi)（達(dá)到行程70 cm），方可判斷為擴(kuò)底完成。否則，需再次重復(fù)擴(kuò)底、撈碴的步驟，直到達(dá)到擴(kuò)底完成的條件。

最后，要嚴(yán)格檢測(cè)清底后的樁底標(biāo)高，若比前一次清底后測(cè)定的樁底標(biāo)高底，則必須將旋挖鉆機(jī)顯示數(shù)據(jù)清零后重新讀數(shù)。直到旋挖鉆機(jī)進(jìn)尺滿足擴(kuò)大鉆頭完全張開(kāi)的距離，且樁底標(biāo)高不再變化為止。

⑤在擴(kuò)底完成行程后，在原位不加壓繼續(xù)慢速回轉(zhuǎn)，進(jìn)行清孔換漿，清孔達(dá)到要求后輕輕地、漸漸地向上提鉆。灌注前應(yīng)采用帶彎頭的導(dǎo)管再次清孔，邊清邊轉(zhuǎn)動(dòng)彎頭導(dǎo)管，以利于清除擴(kuò)大頭邊角處的沉渣。

⑥擴(kuò)底鉆頭提出孔外后，及時(shí)沖洗干凈并進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修理，以備下次使用。

4 樁基檢測(cè)

為檢驗(yàn)旋挖擴(kuò)底樁的施工質(zhì)量，對(duì)部分工程樁采取靜載試驗(yàn)法、鉆芯法、聲波透射法等檢測(cè)方法進(jìn)行了檢測(cè)。

單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)方法依據(jù)《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2003）要求執(zhí)行，加載方式采用慢速維持荷載法。按設(shè)計(jì)單樁承載力特征值為2 500 kN和7 100 kN，最大試驗(yàn)載荷分別為5 000 kN和14 200 kN。靜載試驗(yàn)Q-S曲線未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)且未出現(xiàn)破壞跡象，樁頂最大沉降見(jiàn)表1、表2、圖3。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果及Q-S曲線和S-lgt曲線圖分析得出，所檢測(cè)的工程樁單樁豎向抗壓承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。

鉆芯取樣之一如圖4所示，圖為車輛段1H-1#樁鉆取得芯樣，呈柱狀，骨料分布基本均勻，膠結(jié)好，取芯長(zhǎng)度15.79 m，樁底未見(jiàn)樁底沉渣。

聲波透射法對(duì)所檢測(cè)基樁的三個(gè)剖面進(jìn)行了檢測(cè)，所有檢測(cè)結(jié)果均合格。

5 結(jié) 語(yǔ)

①根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，以上旋挖擴(kuò)底灌注樁的施工工藝能夠滿足工程質(zhì)量，能夠達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)承載力要求，相對(duì)人工挖孔擴(kuò)底灌注樁施工速度更快，更安全。

②與相同承載力要求的普通旋挖樁相比，可以降低鋼筋用量、縮短樁長(zhǎng)、減小樁徑、減小承臺(tái)尺寸及減少土方的開(kāi)挖與外運(yùn)等，較大的降低了工程造價(jià)。

③旋挖擴(kuò)底灌注樁具有施工速度快、安全、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，值得在工程建設(shè)中大力推廣，但其擴(kuò)孔及清孔工藝為樁基質(zhì)量控制的要點(diǎn)，在工程應(yīng)用中還需進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張良.廣州新電視塔擴(kuò)底鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2009，（7）.

[2] 鄧江和.惠州市廣播電視新聞中心大直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工技術(shù)[J].探礦工程，2008，（4）.

[3] 徐術(shù)通.旋挖擴(kuò)底灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用[J].科學(xué)之友，2008，（12）.

[4] 秦鵬.旋挖鉆成擴(kuò)底灌注樁施工工藝[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，（17）.

[5] 丁飛龍.AM工法旋挖擴(kuò)底灌注樁在練杭高速公路橋梁基樁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].公路，2010，（9）.