低含水率膨脹土地質(zhì)條件旋挖法圍護(hù)樁施工工藝特點(diǎn)

蘇春生

【摘 要】本篇文章通過對低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝進(jìn)行介紹和探討，歸納總結(jié)該種地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝，為以后類似工程積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】低含水率；膨脹土；旋挖法；圍護(hù)樁；施工工藝

本文主要結(jié)合成都地鐵4號線二期工程蜀王大道站所處地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁施工進(jìn)行低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法圍護(hù)樁施工工藝的介紹。

1.車站概況及地質(zhì)水文情況

1.1車站概況

蜀王大道站為成都地鐵4號線二期工程線路上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)站，車站長度179.99m，底板埋深15.5～19.6m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度19.7m，車站采用明挖順做法施工，主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括圍護(hù)樁、冠梁、擋土墻、樁間掛網(wǎng)噴射砼以及鋼管支撐。

1.1.1地質(zhì)水文情況。

車站站址位于四川省的中部、四川盆地西部。處于成都平原區(qū)與龍泉山低山丘陵區(qū)過渡帶的成都東部臺地區(qū)，屬川西平原岷江水系Ⅲ級階地，主要為山前臺地地貌，次為侵蝕、堆積型丘、崗、谷地貌。地形總體較平坦，地面高程522.3～518.23m。

1.1.1.1地層特性

上覆第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）雜填土，其下為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）黏土、卵石土，及第四系中、上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積成因的（Q2fgl+al）、（Q3fgl+al）黏土、卵石土，下伏白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）泥巖。

根據(jù)地層特性顯示，具有膨脹性土層集中在粘土層、粘土夾卵石層、以及全風(fēng)化泥巖層，所處埋深包括整個(gè)車站埋深深度，因此，車站整個(gè)施工期間均受膨脹土膨脹力影響。

1.1.1.2水文情況

本車站水文情況由地表水和地下水構(gòu)成，地表水主要為大氣降水，平均降水量為947.0mm，當(dāng)降雨量在80mm以上時(shí)，形成地表徑流，排入市政排水管網(wǎng)。地下水主要有構(gòu)造裂隙水、風(fēng)化裂隙水等，車站所處位置地層含水率低，同時(shí)，滲透系數(shù)極小。

2.圍護(hù)樁施工工藝

通過地質(zhì)報(bào)告可以看出，地層含水率很低，通過試成孔決定選用干孔成孔工藝。

2.1成孔灌注施工流程

（1）樁位測量及引樁

全站儀中心點(diǎn)放樣，放樣后馬上引樁，引樁采用三角點(diǎn)法。

（2）埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒為鋼護(hù)筒，內(nèi)徑比樁徑大20cm，根據(jù)地質(zhì)情況不同下放護(hù)筒深度不同，含水率低地層護(hù)筒下放深度要求較淺，下放深度1.5m即可，護(hù)筒周圍用粘土回填夯實(shí)，護(hù)筒埋好后根據(jù)引樁的三角點(diǎn)復(fù)核護(hù)筒埋設(shè)平面位置及垂直度，復(fù)核過程中，鉆機(jī)鉆頭隨時(shí)調(diào)整護(hù)筒位置，護(hù)筒位置調(diào)整完后要求標(biāo)高高出自然地面20cm，傾斜度在1%以內(nèi)。

（3）鉆機(jī)安裝

鉆機(jī)就位后，調(diào)平機(jī)座，確保鉆頭中心與護(hù)筒中心在一條鉛垂線上，與孔位中心的偏差在規(guī)范允許范圍之內(nèi)。

鉆架安裝穩(wěn)定，鉆機(jī)定位時(shí)采用細(xì)線掛重錘檢測，保證鉆頭中心與護(hù)筒中心偏差不大于2cm。

（4）鉆孔作業(yè)

為保證成孔質(zhì)量及施工安全，防止鉆孔時(shí)兩樁相距太近或時(shí)間間隔太短，同時(shí)考慮膨脹力因素造成塌孔，鉆孔施工時(shí)采取按每間隔兩孔分批跳孔施作的順序。鉆孔施工前應(yīng)對鉆機(jī)施工位置進(jìn)行壓實(shí)，確保地基平實(shí)，保證鉆機(jī)正常施工。

（5）清孔及成孔檢查

由于粘土地層在成孔過程中鉆頭能夠安全將松土提出，孔底不存在雜土，因此在鉆至設(shè)計(jì)深度后，再往下鉆進(jìn)30cm，保證在設(shè)計(jì)樁長范圍內(nèi)無虛土即可，而不用進(jìn)行專門的清孔作業(yè)。

（6）吊裝鋼筋籠

清孔完畢，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師檢查、批準(zhǔn)后，即進(jìn)行鋼筋籠吊裝。

鋼筋籠在鋼筋加工場加工，汽車吊吊轉(zhuǎn)并吊放入孔。為了防止鋼筋籠吊裝就位時(shí)發(fā)生變形，縱向主筋和加強(qiáng)箍筋焊接牢固，其他箍筋適當(dāng)點(diǎn)焊，并綁扎牢固。吊裝前對鋼筋籠的分節(jié)長度、直徑、主筋和箍筋的型號、根數(shù)、位置，以及焊接、綁扎、聲測孔綁扎等情況全面檢查，確保各部位質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求。

為保證鋼筋籠保護(hù)層厚度，加工鋼筋籠時(shí)，每隔2m在鋼筋籠環(huán)筋上交叉、對稱設(shè)置4個(gè)中間帶圓孔混凝土圓餅，鋼筋籠下沉?xí)r圓餅緊貼孔壁轉(zhuǎn)動(dòng)，保證鋼筋籠與孔壁之間具有一定的間隙。

（7）灌注混凝土

由于是干孔成孔，所以樁芯混凝土不必選用水下混凝土，對灌注導(dǎo)管也沒有嚴(yán)格的氣密性要求，但為了導(dǎo)管便于拆卸，在導(dǎo)管接裝時(shí)仍需按要求設(shè)置橡膠圈。

灌注時(shí)經(jīng)常測量混凝土的高度和導(dǎo)管高度，干孔灌注導(dǎo)管不用埋置于混凝土內(nèi)，只要保證混凝土自由降落高度不過高導(dǎo)致混凝土在下落過程中離析即可。拆除導(dǎo)管時(shí)用卡盤將第二節(jié)導(dǎo)管卡死，防止落入孔內(nèi)。

混凝土澆筑完成后，由于沒有浮土和泥漿等雜物，因此澆筑高度控制在樁頂以上5～10cm，冠梁施工前鑿除樁頂浮漿。

2.2干孔成孔注意事項(xiàng)

（1）由于粘土地層受力能力受含水量影響較大，因此在粘土地層上進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)，必須保證鉆進(jìn)操作平臺地基穩(wěn)定性和承載力，特別是雨天后施工，必要時(shí)需提前換填地基土或下墊鋼板，否則會因鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中地基不穩(wěn)發(fā)生小角度偏移導(dǎo)致孔體傾斜。

（2）由于土體含水量較低，在成孔過程中，土體有壓力發(fā)生變化，導(dǎo)致孔體周圍土體內(nèi)地下水朝孔體位置匯流，孔體位置土體含水量增加，土體膨脹力也隨之變大，極容易造成塌孔，因此，在成孔過程中，必須控制好鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)速度不能過慢，成孔報(bào)檢后馬上吊放鋼筋籠，并澆筑混凝土，中途不得等待。

（3）在鉆進(jìn)過程中，若遇地層含水量較大，此時(shí)土體由于長期含水量豐富，因此膨脹力已經(jīng)釋放，但隨之而來的是粘土土體的自穩(wěn)性下降，同樣會導(dǎo)致塌孔，處理方式與膨脹力情況下處理方式一樣。

（4）粘土地層因含水量不同造成膨脹力不同，必須嚴(yán)格執(zhí)行跳樁施工。

（5）鋼筋籠吊放到位后需要吊環(huán)吊住籠體，吊環(huán)上部由鋼管懸吊在護(hù)筒上，但由于粘土地質(zhì)條件自身承載力較低，造成護(hù)筒在承受整個(gè)鋼筋籠重量后會下沉，因此需在護(hù)筒和籠體下沉穩(wěn)定后再標(biāo)注混凝土澆筑基準(zhǔn)標(biāo)高。

（6）由于干孔成樁，混凝土澆筑完成后樁頂并無雜土、泥漿等雜物，因此混凝土澆筑完成后不應(yīng)立刻提拔護(hù)筒并回填樁孔，而應(yīng)等混凝土初凝之后再提拔護(hù)筒。

3.技術(shù)總結(jié)

低含水率膨脹土地質(zhì)條件下旋挖法成樁工藝的優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)：

優(yōu)點(diǎn)：

（1）干孔成樁對場地要求較低，不必制備泥漿循環(huán)系統(tǒng)，取土后土體可以馬上直接轉(zhuǎn)運(yùn)。

（2）干孔成樁施工工藝更簡單，施工簡便，成孔較快，且施工質(zhì)量易于控制，對于機(jī)械設(shè)備損耗小，成本較低。

（3）成孔迅速，粘土地質(zhì)鉆進(jìn)速度可以達(dá)到0.3～0.4cm/min（包含下桿、提土等時(shí)間）。

4.混凝土澆筑由于沒有泥漿等雜物，樁體成型質(zhì)量相比水下灌注樁更好。

缺點(diǎn)：

（1）粘土地質(zhì)穩(wěn)定性差，鉆機(jī)易偏位。

（2）土含水量高后自穩(wěn)性低，同時(shí)在膨脹力作用下，孔體護(hù)壁易塌孔。

在施工過程中，整體上粘土干孔成樁施工工藝相對于含水量豐富的砂卵石等地層條件其工藝更為簡單，有利于現(xiàn)場文明施工，施工成本更低且工效更快。但在施工中必須隨時(shí)注意土層含水量變化，若土層含水量增加，應(yīng)在工序轉(zhuǎn)換和施工技術(shù)上及時(shí)處理，在最不利條件下果斷采用水下灌注樁工藝施工成樁，以避免塌孔等不良影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]繆林昌 仲曉晨 殷宗澤 《膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系》；

[2]邊加敏 王保田 《含水量對非飽和土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響研究》 地下空間與工程學(xué)報(bào)2011年01期；