大直徑超長60 m旋挖樁施工技術(shù)

趙青青（中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)北京有限公司，北京100070）

大直徑超長60 m旋挖樁施工技術(shù)

趙青青
（中鐵航空港建設(shè)集團(tuán)北京有限公司，北京100070）

近幾十年來國內(nèi)外高層建筑大量興起，其總高也越來越高、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。本工程采用超長大直徑旋挖鉆孔灌注樁施工，設(shè)計(jì)樁徑1.0m，有效樁長為60m。通過前期試樁、鉆孔樁成孔工藝（鉆機(jī)選型、泥漿的選用配置、成孔參數(shù)的選擇）、成樁工藝、清孔、樁底及樁側(cè)后壓漿等。該施工技術(shù)效率較高，工程質(zhì)量得到保證，有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

超長；大直徑；灌注樁；施工技術(shù)

1　方案設(shè)計(jì)

本工程為超高層5A甲級(jí)寫字樓，地下3層，地上51層，建筑總高度為231m，結(jié)構(gòu)形式為型鋼混凝土框架——鋼筋混凝土核心筒。工程樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)直徑為1m，有效樁長60m。相對(duì)樁高度地下土層情況為雜填土5～6m，黃土狀土4～6m，古土壤2.90～4.40m，粉質(zhì)黏土12～20m，砂土層10～16m。采用德國BG18旋挖鉆機(jī)（158 kw，極限鉆深79.5m，最大成孔直徑為2.0 m）施工，共計(jì)施工完成201根樁，其中前期有10根樁進(jìn)行試樁，經(jīng)過靜載試驗(yàn)、大應(yīng)變及小應(yīng)變檢測，樁基承載力特征值均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，樁身完整性均達(dá)到二類樁以上。由于樁基采用旋挖鉆機(jī)成孔，配合過程中的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)施工方法及工藝，同時(shí)保證了施工質(zhì)量，大大加快了施工進(jìn)度，取得了良好的綜合效果。

1.1材料

1.1.1泥漿配置

用鈉基膨潤土、純堿、纖維素及水?dāng)嚢瓒傻膬?yōu)質(zhì)泥漿，其比例為鈉基膨潤土25%、純堿0.4%、纖維素0.1%。

1.1.2后壓水泥漿

后壓漿注漿量按水泥干粉計(jì)算，根據(jù)地層情況及經(jīng)驗(yàn)本次后壓漿設(shè)定樁底壓漿量為1 000kg/m水泥，樁側(cè)注漿量為65kg/m水泥。

本次后壓漿確定采用PC32.5R水泥，水灰比為1: 0.5。

表1　泥漿配比（kg/m）Tab.1 Slurry Ratio

表2　理論壓漿計(jì)算量Tab.2 Grouting Theory Calculation

1.2人員配置

根據(jù)樁基工作量，經(jīng)嚴(yán)格核算，本次工程現(xiàn)場共配置78人。管理人員6人；測量班1個(gè)小組，每組2人；每臺(tái)鉆機(jī)配備機(jī)長1人，配備3個(gè)作業(yè)小組，每個(gè)小組3人，共計(jì)10人。2臺(tái)旋挖鉆機(jī)共配備20人；鋼筋籠制作配置2個(gè)作業(yè)班組，每組10人，共計(jì)20人；混凝土灌注配置2個(gè)班組，每班6人，共計(jì)12人；鑿樁頭配置1個(gè)班，共計(jì)10人；勤雜班6人。

1.3施工機(jī)具

表3　主要施工機(jī)具Tab.3 The Main Construction Equipment

2　施工要點(diǎn)

2.1施工工藝流程處理

試樁→樁位測放→鋼護(hù)筒埋設(shè)→鉆機(jī)就位、泥漿配置→鉆孔、泵入泥漿→成孔檢測→清孔、沉渣厚度檢測→分段安放鋼筋籠→下導(dǎo)管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→樁基檢測→后壓漿。

2.2操作要點(diǎn)

2.2.1試樁

圖1　靜載試樁Fig.1 Static Load Testof Pile

2.2.2樁位測放

采用經(jīng)檢測合格的全站儀，根據(jù)樁基施工圖紙，用極坐標(biāo)推算出坐標(biāo)，在設(shè)出的樁位處釘上鋼筋棍，且做好保護(hù)。

2.2.3鋼護(hù)筒的埋設(shè)

鋼護(hù)筒采用10mm厚的鋼板卷制焊接而成，護(hù)筒高度不小于1.8m，護(hù)筒內(nèi)徑為1.4m。

2.2.4泥漿池及泥漿的配置

施工前確定泥漿池的位置，保證泥漿池位置不影響后期工序的施工，根據(jù)樁基的直徑及孔深確定泥漿池的大小，適宜尺寸為井孔體積的1.5倍，且泥漿池內(nèi)壁做好防水處理。沉淀池因現(xiàn)場場地狹小，采用鋼板軋制而成，場地基坑可作為轉(zhuǎn)換沉淀池，泥漿經(jīng)沉淀后，通過泥漿泵泵入基坑外側(cè)泥漿池內(nèi)；針對(duì)粉砂土層易坍塌的特點(diǎn)，要求配置的泥漿護(hù)壁速度快、效果好，因此選用由鈉基膨潤土、純堿，纖維素及水?dāng)嚢瓒傻膬?yōu)質(zhì)泥漿，其比例為鈉基膨潤土25%，純堿用量0.4%、纖維素用量0.1%。

2.2.5鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位前，檢查鉆孔的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，旋挖鉆機(jī)行走就位對(duì)中完成后設(shè)置并鎖定樁基中心相對(duì)坐標(biāo)，設(shè)定樁基中心護(hù)筒頂坐標(biāo)，并采用全站儀進(jìn)行復(fù)核鉆桿的垂直度。

2.2.6成孔施工

A.在鉆進(jìn)過程中隨時(shí)注意土層變化，對(duì)不同土層用不同的旋挖速度，使其達(dá)到最佳的旋挖深度。

B.成孔過程中隨時(shí)測定樁的傾斜率，將其控制在1%內(nèi)。

C.邊旋挖鉆進(jìn)邊用泥漿泵從泥漿池中向孔內(nèi)注入泥漿，保持孔內(nèi)的水頭高度。

D.隨時(shí)檢查泥漿指標(biāo)，主要是檢測泥漿的含砂率和比重，使泥漿滿足護(hù)壁要求。

E.成孔檢測：樁基成孔后，用測繩檢測孔深，同時(shí)用鋼尺復(fù)核測繩長度。

圖2　成孔示意圖Fig.2 Schematic Diagram of The Hole

2.2.7第一次清孔

檢孔完成后，用筒式鉆頭進(jìn)行掏渣清孔，清孔速度不宜過快，同時(shí)保持孔內(nèi)的水頭高度，以免塌孔。

2.2.8鋼筋籠及聲測管的制作與安裝

圖3　鋼筋籠吊裝Fig.3 Reinforcement Cage Hoisting

鋼筋籠制作與安裝：鋼筋的型號(hào)、規(guī)格、尺寸及數(shù)量應(yīng)進(jìn)行全面檢查，焊接點(diǎn)、焊接長度、寬度及厚度要滿足規(guī)范要求。鋼筋籠較長時(shí)需進(jìn)行分段施工、分段安裝。鋼筋籠孔口牢固定位，以免灌注混凝土過程中發(fā)生浮籠現(xiàn)象，固定方法為：采用4根Φ20與鋼筋籠柱筋焊接牢固作為吊筋，孔口安裝完成后，將鋼梁與吊筋進(jìn)行固定。這樣，即可防止鋼筋籠安放時(shí)下沉，又可防止灌注砼時(shí)發(fā)生浮籠現(xiàn)象。

聲測管的安裝：聲測管即可作為檢測用，也可作為后期后壓漿管的使用。聲測管安裝在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，采用電焊與鋼筋籠固定在一起，均勻分布。鋼管下端與樁底平齊，上端露出鉆機(jī)作業(yè)平面，聲測管接縫無接茬，用套管連接（套管長度不小于200mm），以保證不漏漿。

2.2.9導(dǎo)管安裝

A.在沉淀速度≤5 cm/h，且沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的條件下安裝導(dǎo)管。

B.導(dǎo)管安裝前應(yīng)進(jìn)行試拼和水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)，試壓力為孔底靜壓水壓力的1.5倍；本工程導(dǎo)管在現(xiàn)場進(jìn)行密封加壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力不小于1000 KPa，確保了導(dǎo)管的密封性。

C.導(dǎo)管位于鉆孔中央，在澆筑混凝土前，進(jìn)行升降試驗(yàn)。

2.2.10二次清孔

鋼筋籠安裝完成后，混凝土灌注前測量孔底沉渣，當(dāng)孔底沉渣大于設(shè)計(jì)要求時(shí)必須進(jìn)行二次清孔。二次清孔采用混凝土灌注導(dǎo)管配合3PN-L泥漿泵進(jìn)行正循環(huán)作業(yè)，直至孔底沉渣達(dá)到設(shè)計(jì)要求后立即進(jìn)行水下混凝土灌注。

2.2.11灌注水下混凝土

A.采用垂直導(dǎo)管提升法灌注鉆孔樁水下混凝土，導(dǎo)管直徑為300mm。

B.灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)宜為2～6 m，大于6m時(shí)，易發(fā)生埋管事故，因此要嚴(yán)格控制導(dǎo)管深度。

C.首次混凝土澆筑方量應(yīng)使導(dǎo)管埋深≥1.5m，之后立即探測混凝土標(biāo)高，待符合要求后立即進(jìn)行混凝土灌注。

D.灌注開始后應(yīng)緊湊、連續(xù)地施工，嚴(yán)禁中途停工，灌注過程中防止混凝土從漏斗頂溢出孔底，使泥漿內(nèi)含有水泥而凝固，致使探測不準(zhǔn)確。

E.在水下混凝土澆筑完成24小時(shí)后，采用土掩埋法將樁頂掩埋。

圖4　混凝土澆筑Fig.4 Concrete Pouring

2.2.12拔出護(hù)筒

混凝土澆筑完成后，用吊車或旋挖鉆機(jī)及時(shí)將護(hù)筒拔出。

2.2.13樁基檢測

2.2.14后壓漿

A.根據(jù)設(shè)計(jì)樁長60.1米，每根樁分四段進(jìn)行后壓漿，自樁底向上，每段長度依次為12米、12米、12米、24米。最上一段設(shè)置為24米，主要是封堵24米以上樁周空隙，以保證下部注漿壓力。

B.注漿先外側(cè)、后內(nèi)側(cè)，在外測隔樁進(jìn)行壓漿。每根樁壓漿時(shí)，應(yīng)確保在其周圍20m為半徑范圍內(nèi)的樁灌注混凝土完畢。根據(jù)施工情況，按上述原則可適當(dāng)調(diào)整壓漿順序。

3　施工管理

鋼護(hù)筒制作直徑誤差小于10mm，垂直度偏差小于1/1000護(hù)筒長度。沉入完畢后的鋼護(hù)筒垂直偏差小于1/300護(hù)筒長度。

鋼筋骨架制作允許偏差必須滿足設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求，主筋應(yīng)采用綁扎成型，搭接長度不小于46倍的鋼筋直徑。

成樁孔直徑和深度不小于設(shè)計(jì)要求，樁孔垂直度偏差小于1/100樁長，成樁中心位移不大于75mm。

最外層鋼筋的保護(hù)層為100mm。

灌注混凝土前，孔底巖渣應(yīng)清理干凈，使混凝土與孔底巖層接觸良好。

樁身混凝土應(yīng)連續(xù)完整，無斷樁、夾泥等現(xiàn)象，樁頭混凝土無疏松現(xiàn)象。混凝土灌注高度比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出5%樁長，以保證樁頭混凝土的質(zhì)量。

4　結(jié)語

本工程采用超長大直徑旋挖鉆孔灌注樁施工，方案設(shè)計(jì)科學(xué)、施工工藝合理、施工管理嚴(yán)格，施工效率高，工程施工質(zhì)量得到保證，該項(xiàng)技術(shù)有廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

［3］屠春軍.巖層孤石地質(zhì)條件下的沖孔灌注樁施工［J］.建筑施工，2013，35（8）:703-705.

［4］沈朝旭，孫瑩.大口徑樁基礎(chǔ)施工中“接力鉆進(jìn)”的探討與分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，（30）:82.

Large D iam eter Long 60m Rotary D igging Pile Construction Techno logy

ZHAOQing-qing
（China Railway AirportConstruction Group co.LTD.，Beijing，Beijing100070，China）

High-rise buildings at home and abroad in recent decades a large number of rise，the total height is becoming more and more high，the structure is more and more complex.This project adopts super-long large diameter spiral drilling filling pile construction，the design of pile diameter 1.0 m，effective pile length of 60 m. Through the early stage of the test pile，borehole pile process（selection，the selection ofmud drilling rig configuration，the selection of pore forming parameters），the process of pile，qing lientang grouting hole，the bottom of the pile and pile，etc.The constructionmethod of the efficiency i s higher，the quality guaranteed，with awide range of promotion and application value.

Super long；Large diameter；Bored piles；The construction technology

TU753

A

1674-8646（2015）05-0033-03