大直徑鉆孔擴底灌注樁在昆明地區(qū)的應用

郭光八

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計有限公司， 云南 昆明 650001)

大直徑鉆孔擴底灌注樁在昆明地區(qū)的應用

郭光八

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計有限公司， 云南 昆明 650001)

在城市不斷擴展和建設(shè)過程中，高層和超高層建筑不斷涌現(xiàn)，對相應的樁基礎(chǔ)設(shè)計和施工技術(shù)提出了更高的設(shè)計標準和工藝要求。結(jié)合昆明地區(qū)某超高層建筑物所采用的鉆孔擴底灌注樁工程實例，闡述了這類新型樁基礎(chǔ)的優(yōu)勢和特點，介紹了鉆孔擴底灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝，重點分析了施工過程中可能會遇到的特殊施工問題及應采取的處理措施，為類似工程的設(shè)計和施工提供了借鑒。

大直徑；鉆孔擴底灌注樁；施工工藝；特殊處理

0 前 言

近年來，隨著中部崛起和西部大開發(fā)進程的推進，云南省昆明地區(qū)的高層和超高層建筑不斷涌現(xiàn)，這些高層和超高層建筑的主要特點是對樁基礎(chǔ)工程的要求越來越高，尤其是在軟弱土、周邊建筑密集和城市環(huán)境復雜地區(qū)，使得作為高層超高層建筑重要承載功能的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)不斷創(chuàng)新和提高[1￣3]。近年來在沿海地區(qū)出現(xiàn)了一種新型樁基礎(chǔ)——鉆孔擴底灌注樁，這種樁型具有樁徑范圍大、單樁承載力高等特點，并且在施工時不需要專門降水、施工振動小，因而得到了迅速推廣[4￣6]。但是，由于這種樁型施工過程中需要擴大底部承載面積，施工工藝復雜，對施工人員要求比較高，目前在西部地區(qū)應用相對較少。本文結(jié)合鉆孔擴底灌注樁作為昆明地區(qū)某高層建筑樁基礎(chǔ)的工程實踐，對這種新型樁基礎(chǔ)的施工工藝及有關(guān)質(zhì)量控制措施進行介紹，為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

某擬建大廈位于昆明市主城區(qū)，主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框支剪力墻，占地超過5000 m2，建筑物總高度109.6 m。擬建場地東側(cè)建筑物離基坑最近約4 m，南為另一建筑工地，西面緊鄰30層大廈，北靠近主干道。根據(jù)該建筑物荷載分布情況，設(shè)計采用鉆孔擴底灌注樁作為傳遞荷載的樁基礎(chǔ)，其中設(shè)計樁身直徑為1.2～2.0 m，灌注樁底部擴大頭直徑為相應樁身直徑的2倍，有效設(shè)計樁長18.5～28.5 m，設(shè)計樁身混凝土強度為 C30。該工程共設(shè)計有鉆孔擴底灌注樁132根。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

根據(jù)該工程勘察單位提供的工程地質(zhì)勘察資料顯示，以其中的鉆孔ZK14揭露為例，該場地地層自上而下可劃分為：

(1) 素填土，該層填土結(jié)構(gòu)疏松，層厚為1.5 m；

(2) 粘土，該層粘土呈可塑態(tài)，層厚為1.8 m；

(3) 粘土，該層粘土呈可塑態(tài)，結(jié)構(gòu)較松散，其均勻性較差，層厚為5.8 m；

(4) 粘土，該層粘土呈硬塑態(tài)，壓縮性中等，其均勻性差，層厚為14.3 m；

(5) 粉砂，該層土有輕微粘質(zhì)感，鉆進15 m后終孔，未能揭穿該土層。

場區(qū)內(nèi)地下水穩(wěn)定水位埋深在自然地表以下3.0～4.5 m，水位埋藏較淺，水量豐富，為潛水，局部承壓。

3 鉆孔擴底灌注樁施工

3.1 基礎(chǔ)方案選擇

根據(jù)場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況分析，建議可采用鉆孔灌注樁、預應力管樁和人工挖孔灌注樁作為上層建筑物基礎(chǔ)。針對上述建議方案，從實用性、施工工藝、工期、施工對周邊建筑的影響以及經(jīng)濟性等方面綜合比較分析，最終優(yōu)選出技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、工期較短的基礎(chǔ)施工方案。

預應力管樁在造價和工期上均有優(yōu)勢，但施工時振動較大，噪音大，而且施工管樁容易發(fā)生斷樁事故，施工質(zhì)量無法保證；人工挖孔樁是一種比較理想的樁型，但在施工中需要采取降水措施，而場地緊鄰高層建筑，降水不當會導致地面沉降，其后果不堪設(shè)想；近年來鉆孔擴底灌注樁在沿海地區(qū)得到了廣泛應用，其施工速度快、不用降水，通過樁底部擴大頭施工有效提高承載能力。經(jīng)過測算，該工程采用鉆孔擴底灌注樁的總造價，比采用人工挖孔樁含降水措施費的總造價節(jié)省近200萬元，具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢，因此本工程樁基礎(chǔ)采用鉆孔擴底灌注樁進行施工。

3.2 施工工藝

鉆孔擴底灌注樁的成孔成樁工藝比較復雜，施工過程中應嚴格遵循有關(guān)的施工規(guī)范和操作規(guī)程[7￣9]，嚴格按要求做好施工過程的監(jiān)控和工程質(zhì)量管理，確保工程質(zhì)量。鉆孔擴底灌注樁的施工流程見圖1[10]。

圖1 鉆孔擴底灌注樁施工流程

鉆孔擴底灌注樁施工過程中的成孔工藝相比普通鉆孔灌注樁的成孔工藝要復雜很多，其主要包括樁身鉆進和孔底擴大2道工序。樁身鉆進采用GPS-15型鉆機鉆進，鉆至設(shè)計深度后，使用機械三翼擴底鉆頭進行擴底，然后采用泵吸反循環(huán)清孔，清除孔底沉渣，最后利用水下導管回頂法進行混凝土灌注，養(yǎng)護成樁。

4 特殊情況處理

鉆孔擴底灌注樁施工工藝十分復雜，應嚴格按照施工規(guī)范和設(shè)計要求進行操作，施工過程中如發(fā)生特殊情況，應及時采取相應的預防手段和有效的處理措施。

4.1 樁身縮徑

在淤泥層、軟弱土層中鉆進易發(fā)生縮徑。一般用鉆頭在縮徑位置來回多鉆削孔即可達到處理目的，縮徑嚴重者則可以加重鉆頭來保證成孔直徑。

4.2 塌 孔

塌孔是鉆孔擴底灌注樁的通病之一，其危害較大，如處理措施不當則會導致混凝土灌注充盈量加大，造成嚴重浪費并存在質(zhì)量隱患。在卵石層、砂層、見水易化的粉土層或地下承壓水大的易塌孔地層應特別調(diào)配泥漿的濃度和粘度，泥漿比重一般控制在1.3左右、粘度不小于22 s，必要時摻入優(yōu)質(zhì)粘土或粉土以確?？變?nèi)泥漿液柱壓力。另外，鉆進時要控制好鉆進速度，吊放鋼筋時注意不要碰撞掛壁。

4.3 斜 孔

產(chǎn)生斜孔的主要原因有：場地不平整，施工機械安裝不平穩(wěn)即開始作業(yè)，地層中有孤石、夾層、風化球體或障礙物，鉆機主動鉆桿與導向桿異常變形等。因此，施工前首先要平整施工場地，使鉆機在施工中保持穩(wěn)定、鉆桿垂直，在鉆進過程中要隨時觀察垂直度的情況，在復雜地層應使用導正器慢速鉆進，局部斜孔地段可采用循環(huán)鉆頭加導正器進行掃孔，孤石和硬巖地層可采用沖擊成孔。

4.4 擴底直徑

鉆孔擴底灌注樁的主要優(yōu)勢就是在樁端部進行擴大。擴大頭可以成倍提高樁端承載力，減少樁身直徑和樁的設(shè)計長度，降低工程造價。但由于擴大頭是在水下作業(yè)，不能下到樁底直接丈量檢查擴大頭的直徑。因此，要保證樁的承載力，樁端擴大頭的尺寸應得到很好的控制。在施工過程中，主要是通過檢查鉆桿位移是否符合要求來檢查擴底情況，即按每種不同規(guī)格的擴底鉆頭和不同的擴底直徑要求，通過三角函數(shù)公式計算出鉆桿位移的尺寸，另一方面也可利用超聲波檢測儀來進行水下擴大頭直徑的檢測。

5 結(jié) 論

鉆孔擴底灌注樁是在鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新樁型，由于其具有振動小、噪音低、單樁承載力高、不用降水等優(yōu)點，近年來在高層和超高層建筑建設(shè)中得到了迅速發(fā)展。在單樁承載力相同條件下，與鉆孔灌注樁相比，鉆孔擴底灌注樁可有效減少樁身直徑或縮短樁長，同時還可縮小承臺面積，節(jié)省鋼筋、混凝土等材料用量，具有較好的經(jīng)濟效益。因此，鉆孔擴底灌注樁具有廣闊的應用前景。

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[3]張二龍.某高層建筑基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計及造價分析[J].低溫建筑技術(shù),2014(2):136￣137.

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[8]GB50007-2011,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

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2015￣01￣16)

郭光八(1976-)，男，云南祥云人，工程師，主要從事巖土工程生產(chǎn)及管理工作,Email:376107138@qq.com。