長螺旋鉆孔孔內(nèi)泵壓成樁竄孔原因分析、應(yīng)對措施和建議

劉彥林

（河北省地礦局國土資源勘查中心，河北 石家莊050081）

1 工程概況

某住宅樓地基處理工程位于滄州渤海新區(qū)中捷產(chǎn)業(yè)園黃驊新城內(nèi)，地基處理設(shè)計(jì)方案為CFG素混凝土樁復(fù)合地基[1]。施工工藝為長螺旋鉆孔孔內(nèi)泵壓成樁，設(shè)計(jì)樁徑為400mm，采用正方形布樁，樁排距為1.45m-1.60m(各樓座不等)，有效樁長為19m-20m，保護(hù)樁長0.5m，樁端進(jìn)入第12層粉土；樁頂褥墊層厚度為200mm，寬度超出基礎(chǔ)墊層外緣不小于200mm，材料為粒徑5mm-10mm的碎石，基礎(chǔ)持力層為第3層粉質(zhì)粘土；要求處理后復(fù)合地基承載力特征值fspk≥250-310kPa（各樓座不等），最大沉降量不大于100mm。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 地層巖性及地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)除表層素填土外均為第四系全新統(tǒng)及上更新統(tǒng)沖湖積相沉積物。地層巖性及特征見表1。

表1 滄州渤海新區(qū)中捷產(chǎn)業(yè)園某住宅小區(qū)地層特征表

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2.2 水文地質(zhì)條件

本工程項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地勢較低，地下水埋藏淺，埋深0.4米～1.5米，水位標(biāo)高1.72米-2.05米，水位變幅約1.0米。主要由大氣降水補(bǔ)給，靠蒸發(fā)及人工開采排泄。

地下水水化學(xué)類型為氯化物鈉鉀水，場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕。

3 竄孔實(shí)例、原因分析及處理措施

3.1 竄孔事故實(shí)例

本工程項(xiàng)目1#樓在施工169#樁時(shí)（見圖1），當(dāng)鉆進(jìn)至距設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高7.2m時(shí)，發(fā)現(xiàn)先于169#樁施工的已成樁的107#樁混凝土下沉，同時(shí)發(fā)現(xiàn)長螺旋鉆桿葉片攜帶上來的樁土中出現(xiàn)混凝土。判定為竄孔，繼續(xù)鉆進(jìn)至距設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高8.2m時(shí)，發(fā)現(xiàn)107#樁混凝土不再下沉，長螺旋鉆桿葉片攜帶上來的樁土中也不再出現(xiàn)混凝土。這說明在7.2m-8.2m處169#樁和107#樁被擊穿（見圖2）。

圖1 CFG樁兩序施工示意圖

本工程項(xiàng)目1#樓在施工297#樁時(shí)，發(fā)現(xiàn)與107#樁類似的竄孔現(xiàn)象。與107#樁不同之處為未與相鄰的257#樁串樁，而是與較遠(yuǎn)的295#樁串樁，即在7.5m-8.2m處257#樁和295#樁被擊穿。

3.2 竄孔原因分析

經(jīng)查閱《巖土工程勘察報(bào)告》[2]，竄孔孔段應(yīng)為第（5）層粉質(zhì)粘土和第（7）層粘土，但兩層內(nèi)均有夾粉土薄層。因該粉土薄夾層不是全場分布，故增加了竄孔樁號的不確定性，這也是有時(shí)較近的兩樁孔未發(fā)生竄孔而較遠(yuǎn)的兩樁孔或多樁孔發(fā)生竄孔的原因。

發(fā)生竄孔的原因?yàn)橥馏w的液化和混凝土流塑狀態(tài)下產(chǎn)生側(cè)壓力。粉土的抗剪強(qiáng)度主要取決于土顆粒之間形成的骨架作用。飽和狀態(tài)下的砂土或粉土受到振動時(shí)，孔隙水壓力上升，土中的有效應(yīng)力減小，土的抗剪強(qiáng)度降低。振動到一定程度時(shí)，土顆粒處于懸浮狀態(tài)，土中有效應(yīng)力完全消失，土的抗剪強(qiáng)度為零。土變成了可流動的水土混合物，即為液化。本工程鉆孔過程中長螺旋葉片對土體的擾動能量積累，土體產(chǎn)生液化，失去對樁體的約束作用。而先前施工的樁的混凝土還未初凝，仍處于流塑狀態(tài)，最終側(cè)壓力大于約束力，產(chǎn)生了竄孔。

3.3 施工應(yīng)對措施

3.3.1 同時(shí)灌注的方法

施工中發(fā)生竄孔現(xiàn)象時(shí)，可繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆至樁底標(biāo)高后開始泵送混凝土。鉆桿內(nèi)充滿混凝土后，開始提鉆，當(dāng)鉆桿提至竄孔標(biāo)高時(shí)，停止提鉆，繼續(xù)泵送混凝土。待前一根樁混凝土面上升至原來樁頂標(biāo)高后，開始再次提鉆并泵送混凝土，直至達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高。此種處理方法經(jīng)實(shí)際檢測（1#樓107#樁），樁身完整性符合設(shè)計(jì)要求（見圖3）。

3.3.2 CFG樁復(fù)打技術(shù)

如采取3.3.1未能達(dá)到混凝土面同時(shí)上升至設(shè)計(jì)標(biāo)高的目標(biāo)，可采取CFG樁復(fù)打技術(shù)。一根樁的施工時(shí)間約為20min，此時(shí)，前一樁的混凝土尚未達(dá)到初凝時(shí)間，故可以進(jìn)行復(fù)打處理。即將鉆頭和鉆桿在原位利用其自重重新插入待處理混凝土面下一定深度(100cm～150cm)，然后泵送混凝土，同時(shí)提鉆，停泵時(shí)間以達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上100cm為宜。在提鉆過程中，確保鉆頭始終保持在混凝土面以下，避免復(fù)打樁體夾泥。

3.4 設(shè)計(jì)方案和施工工藝建議

圖2 CFG樁竄孔事故示意圖

附圖3 低應(yīng)變樁基完整性檢測圖

3.4.1 采取先降水，后打樁的設(shè)計(jì)方案，減少飽和粉土、粉細(xì)砂中的水，降低土體液化的可能性。

3.4.2 采取大樁距的設(shè)計(jì)方案，減少對新打樁的剪切擾動，減弱剪切能量的積累。

3.4.3 采用小葉片螺旋鉆桿成孔或采用跳打等方法，減少打樁推進(jìn)排數(shù)。如將一次打幾排改為2排或1排，盡快離開已成樁，減少對已打樁擾動能量的積累。

3.4.4 合理設(shè)計(jì)施打順序，必要時(shí)采用隔樁、隔排跳打方案，避免在某個區(qū)域產(chǎn)生成片的液化區(qū)。

3.4.5 灌裝料盡量采用較小的坍落度，減小流塑性。

3.4.6 改進(jìn)鉆頭，提高鉆進(jìn)速度，減少剪切能聚集。

4 結(jié)語

總之，長螺旋鉆孔孔內(nèi)泵壓成樁竄孔原因是多方面的，其中設(shè)計(jì)方案、施工工藝、材料質(zhì)量和質(zhì)量責(zé)任心是非常重要的影響方面。只有在摸清地層狀況的前提下，針對性地提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性和施工人員的整體素質(zhì)和施工技能，樹立質(zhì)量意識，認(rèn)真做好每道工序的工作，才能把工程質(zhì)量提高到一個新的水平。

［1］DB13（J）T123—2011.長螺旋鉆孔泵壓混凝土樁復(fù)合地基技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］彭第.CFG樁斷樁分析及處理措施［J］.探礦工程：巖土鉆掘工程，2011（05）.