某工程長螺旋樁樁基施工監(jiān)理實踐

李煒強（廈門國設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司）

某工程長螺旋樁樁基施工監(jiān)理實踐

李煒強
（廈門國設(shè)工程咨詢監(jiān)理有限公司）

廈門屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫濕多雨。擬建工程場地地貌屬沖洪積階地，原作為農(nóng)業(yè)用地，后因建設(shè)需要征地，經(jīng)人工回填后，形成現(xiàn)狀場地。本文基于這種特殊氣候、特殊地質(zhì)情況，通過工程實例，探討了長螺旋鉆孔灌注樁樁基施工工藝及質(zhì)量監(jiān)理控制的要點，有利于控制樁基施工質(zhì)量，保障工程安全及達(dá)到經(jīng)濟適用的要求。

長螺旋樁樁孔灌注樁；施工質(zhì)量；監(jiān)理控制

1　引言

長螺旋鉆孔灌注樁是利用長螺旋鉆機鉆孔至樁底設(shè)計標(biāo)高，然后由壓力泵機將混凝土通過鉆桿中心導(dǎo)管送入樁底，隨著鉆桿的提升逐漸將混凝土灌注至樁頂位置。該項工藝最初常用于地基加固處理，隨著技術(shù)的不斷改良，配合鋼筋籠的使用，后來慢慢被應(yīng)用于樁基工程的承載樁和基坑支護(hù)工程的支護(hù)樁。長螺旋鉆孔灌注技術(shù)就是運用長螺旋鉆孔機鉆到一定的深度，在通過鉆頭向外孔里面泵注混凝土到樁定為止，再插入合適的鋼筋籠而制造出的樁體。它是一種比較新型的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，超流態(tài)的混凝土灌注樁是不會受到底下水位限制的，運用的混凝土的摩擦系數(shù)十分低，并且流動性十分強，骨料的分散性也很強，使用的長螺旋鉆孔機不但可以鉆還可以壓灌混凝土，加快了混凝土灌注的速度，造成樁的質(zhì)量也很好，造價低，所以被廣泛地應(yīng)用在基礎(chǔ)的施工中。

2　工程概況

2.1建筑概況

本工程為幼兒園建筑工程，項目總用地面積6557m2，總建筑面積為6870m2，占地面積為2260m2。建筑物總層數(shù)4層，局部2層，局部地下室僅為設(shè)備用房。建筑物總高度14.9m，建筑物±0.000相當(dāng)于黃海高程系10.200m，本工程共設(shè)計173根長螺旋鉆孔壓灌樁，樁端持力層為碎塊狀強風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化花崗巖，樁身混凝土的設(shè)計強度等級為C30，混凝土坍落度為180～220mm，粗骨料最大粒徑不大于30mm，樁徑700mm，樁長18～20m，單樁承載力設(shè)計值為3000kN，工程施工采JU132，完成該項任務(wù)約20天的時間，建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1　樁基布置平面圖

2.2場地工程地質(zhì)概況

地基巖土構(gòu)成：根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告，擬建場地地基土由雜填土①a、素填土①b、粉質(zhì)粘土②a、粗砂②b、粉質(zhì)粘土②c、殘積礫質(zhì)粘性土③、全風(fēng)化花崗巖④、砂礫狀強風(fēng)化花崗巖⑤a、碎塊狀強風(fēng)化巖⑤b、⑤c和中風(fēng)化花崗巖⑥組成。

雜填土①a：場地絕大部分地段分布，尚未完成自重固結(jié)，密實度和均勻性差，力學(xué)強度低，工程性能差。

素填土①b：場地部分地段分布，尚未完成自重固結(jié)，密實度和均勻性差，力學(xué)強度低，工程性能差。

粉質(zhì)粘土②a：場地局部地段分布，層位穩(wěn)定性較差，均勻性差；屬中等壓縮性土，力學(xué)強度中等，工程性能一般。

粗砂②b：全場地分布，層位穩(wěn)定性較好，均勻性較好；屬中等壓縮性土，力學(xué)強度中等，工程性能一般。

粉質(zhì)粘土②c：場地大部分地段分布，層位穩(wěn)定性較好，均勻性較好；屬中高壓縮性土，力學(xué)強度中等偏低，工程性能較差。

殘積礫質(zhì)粘性土③：場地局部地段分布，水平方向均勻性較差，垂直方向上力學(xué)性能隨深度增加均勻性亦較差，屬中等壓縮性土，力學(xué)強度較高，工程性能較好，但該層屬特殊性土，具有浸水易軟化成泥特性。

全風(fēng)化花崗巖④：場地僅個別鉆孔分布，均勻性較差，屬中低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強度較高，工程性能較好，但該層亦屬特殊性土，具有浸水易軟化崩解、強度降低的特性。

砂礫狀強風(fēng)化花崗巖⑤a：場地部分地段分布，主要在北部分布較連續(xù)，其余位置零星分布且厚度薄，層頂面起伏一般不大，水平方向具一定均勻性，但垂直方向上力學(xué)性能隨深度增加而增強、均勻性較差，總體評價均勻性較差。該層屬中低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強度高，工程性能好，但該層亦屬特殊性土，具浸水易崩解、強度降低的特性。

碎塊狀強風(fēng)化巖⑤b、⑤c：場地絕大部分地段分布，層頂面有一定起伏，均勻性差，屬低壓縮性土，天然狀態(tài)下力學(xué)強度高，工程性能好。

中風(fēng)化花崗巖⑥：場地局部地段分布，均勻性差，基本不可壓縮，力學(xué)強度高，工程性能好。

從上述各巖土層的分布情況來看，擬建場地各巖土層除粗砂②b和粉質(zhì)粘土②c層均勻性較好外，其余各土層均勻性均較差。各土層物理力學(xué)指標(biāo)如表1。

地下水分布及類型：

⑴孔隙水：主要賦存與運移于填土①、粗砂②b、殘積礫質(zhì)粘性土③的孔隙中，填土①中地下水類型屬潛水；粗砂②b層基本伏于填土①之下，地下水以潛水為主，局部伏于粉質(zhì)粘土②a（相對隔水層）之下，其地下水具弱承壓性質(zhì)；殘積礫質(zhì)粘性土③中的地下水屬弱承壓水（該層基本伏于粉質(zhì)粘土②c（相對隔水層）之下、具弱承壓性質(zhì)）。

表1　本工程地基巖土構(gòu)成及各土層物理力學(xué)指標(biāo)

⑵風(fēng)化裂隙孔隙水：主要賦存與運移于全風(fēng)化花崗巖④、砂礫狀強風(fēng)化花崗巖⑤a等的網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙、孔隙中，地下水屬弱承壓水。

⑶基巖裂隙水：主要賦存與運移于碎塊狀強風(fēng)化巖⑤b、⑤c和中風(fēng)化基巖⑥的裂隙中，地下水一般具弱承壓性質(zhì)。

場地填土①與粗砂②b之間基本相連通，其水力聯(lián)系總體較好，而粗砂②b與下伏的殘積礫質(zhì)粘性土③及風(fēng)化巖之間受粉質(zhì)粘土②c層阻隔，其水力聯(lián)系較弱（見圖2）。

本場地?zé)o活動性斷裂、泥石流、地面塌陷、地裂縫、軟土震陷、古河道、地下洞穴、防空洞、臨空面，場地穩(wěn)定性較好。地基上部分布有較厚軟弱土層，天然地基均勻性較差，地基穩(wěn)定性也較差；采用樁基礎(chǔ)時，地基穩(wěn)定性較好，穩(wěn)定性可得到保障，適宜擬建物建設(shè)。

3　本工程長螺旋鉆孔灌注樁技術(shù)的工藝特點

樁位放樣→鉆機就位→鉆孔→成孔→壓灌混凝土→鉆機移位→吊放鋼筋籠→啟動插筋器→測籠頂位置→提拔插筋器→樁頂混凝土養(yǎng)護(hù)。

4　長螺旋鉆孔壓灌樁質(zhì)量控制

成樁質(zhì)量主要包括：成孔、混凝土灌注、鋼筋籠制作及吊放。

圖2　樁剖面圖

4.1成孔

⑴本工程長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁為端承摩擦樁。施工必須確保設(shè)計樁長及樁端進(jìn)入持力層的深度。樁基成孔由樁端進(jìn)入持力層深度及設(shè)計樁長雙向控制，并保證樁長滿足各棟樁長。對于樁中心距小于3.0倍樁身直徑的樁基礎(chǔ)，樁底應(yīng)在同一標(biāo)高平面上，進(jìn)樁控制以樁底標(biāo)高為主，設(shè)計樁長、樁端進(jìn)入持力層的深度為輔。

⑵根據(jù)中國地質(zhì)科學(xué)院工程勘察院提供的《曾厝垵幼兒園巖土工程勘察報告》，本工程樁端持力層為碎塊狀強風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強風(fēng)化輝綠巖、中風(fēng)化花崗巖，樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值分別為5500.5000及12000KPa，施工時樁端進(jìn)入該持力層的深度另見樁基礎(chǔ)表（表略）。

⑶終孔采用電流值壓力表進(jìn)行統(tǒng)一控制，確保每樁樁端置于同一強度的持力層。

⑷鉆機的鉆桿端部必須裝配“無渣鉆頭”，確保樁端孔底無沉渣滯留。

⑸鉆機定位后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，鉆頭與樁位點偏差不得大于20mm，開孔時下鉆速度應(yīng)緩慢；鉆進(jìn)過程中，不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿。

⑹鉆進(jìn)過程中，當(dāng)遇到卡鉆、鉆機搖晃、偏斜或發(fā)生異常聲響時，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取相應(yīng)措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

4.2混凝土灌注控制

⑴混凝土必需符合設(shè)計及規(guī)范要求，混凝土坍落度應(yīng)控制在180～220mm并具有較好的和易性、流動性，現(xiàn)場檢驗混凝土坍落度，不符合要求的混凝土不得用于本工程，本工程混凝土壓灌壓力值為30MPa，泵送混凝土量為每小時60m3。

⑵提升鉆桿接近地面時，放慢提升速度并及時清理孔口渣土，以保證樁頭混凝土質(zhì)量；有專人負(fù)責(zé)觀察泵壓與鉆機提升情況，在灌注時鉆桿提升速度控制在每分鐘不超過1.8m，鉆桿提升速度應(yīng)與泵送速度相匹配，嚴(yán)禁先提鉆后灌料，確保成樁質(zhì)量，混凝土灌注必須灌注至地表。

⑶在施工過程中，每根混凝土灌注樁均需制作一組標(biāo)養(yǎng)試塊及一組同條件試塊，并由專人負(fù)責(zé)，按規(guī)范要求制作、養(yǎng)護(hù)和送檢，齡期28天。

4.3鋼筋籠安裝、樁頭清理

⑴鋼筋籠安裝：①將長螺旋施工灌注與下鋼筋籠一體化，混凝土灌注后三分鐘內(nèi)立即開始插籠，減少時間差，減小插籠難度。②長螺旋鉆機成孔、灌注混凝土至地面后，樁基移開采用履帶式挖掘機及時清理地表土方，現(xiàn)場施工人員采用鐵鍬將孔周圍松土拍實后將檢驗合格的鋼筋籠套在鋼管上面，上面用鋼絲繩掛在法蘭的鉤子上，由一臺50T履帶式吊車配合200型挖掘機將鋼筋籠下吊至樁洞內(nèi)。為避免樁洞邊土掉入已澆搗完的樁身，必須確保樁頂混凝土超灌50cm以上（也可密實樁頂混凝土，確保樁頂混凝土質(zhì)量）。③因鋼筋籠較長，下插鋼筋籠必須進(jìn)行雙向垂直度觀察，使用雙向線垂成垂直角布設(shè)，發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大及時通知操作手停機糾正，下籠作業(yè)人員應(yīng)扶正鋼筋籠對準(zhǔn)已灌注完成的樁位。④下籠過程中必須先使用振動錘及鋼筋籠自重壓入，壓至無法壓入時再啟動振動錘，防止由振動錘振動導(dǎo)致的鋼筋籠偏移，插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。⑤鋼筋籠下插到設(shè)計位置后關(guān)閉振動錘電源，最后摘下鋼絲繩，用吊機把振動錘提出孔外，提出過程中振動錘開啟振搗，以保證混凝土的密實性。⑥鋼筋籠制作完成后，為避免轉(zhuǎn)場時鋼筋籠變形或受污染，使用自制的兩輪板車運至施工現(xiàn)場，使用50T履帶吊配合200型挖掘機將震動器連帶震動導(dǎo)管穿入鋼筋籠中再緩慢插入樁孔洞內(nèi)，機械配合吊鋼筋籠可盡量避免彎曲變形及受污染。

⑵樁頭清理：成樁后，在不影響后續(xù)成樁的前提下，及時組織設(shè)備和人員清運打樁棄土，清土?xí)r需注意保護(hù)完成的樁體及鋼筋籠，棄土應(yīng)堆放至指定地點，確保施工連續(xù)進(jìn)行。

4.4混凝土澆注

根據(jù)巖土工程勘察報告，在干濕交替條件下場地地下水對混凝土具有腐蝕性，樁身混凝土結(jié)構(gòu)按如下措施處理，最低混凝土強度等級為C30。

⑴樁身混凝土強度等級采用C30，混凝土坍落度宜為180～220mm。粗骨料可采卵石或碎石，最大粒徑不宜大于30mm；可摻加粉煤灰或外加劑。

⑵混凝土泵應(yīng)根據(jù)樁徑選型，混凝土輸送泵管布置宜減少彎道，混凝土泵與鉆機的距離不宜超過60m。

⑶樁身混凝土的泵送壓灌應(yīng)保持適當(dāng)壓力連續(xù)進(jìn)行，當(dāng)鉆機移位時，混凝土泵料斗內(nèi)的混凝土應(yīng)連續(xù)攪拌，泵送混凝土?xí)r，料斗內(nèi)混凝土的高度不得低于400mm。

⑷鉆至設(shè)計標(biāo)高后，應(yīng)先泵入混凝土并停頓10～20s，再緩慢提升鉆桿，提鉆速度應(yīng)根據(jù)土層情況確定，且應(yīng)與混凝土泵送量相匹配，保證管內(nèi)有一定高度的混凝土。

⑸混凝土輸送泵管宜保持水平，當(dāng)長距離泵送時，泵管下面應(yīng)墊實。

⑹當(dāng)氣溫高于30℃時，宜在輸送泵管上覆蓋隔熱材料，每隔一段時間應(yīng)灑水降溫。

⑺在地下水位以下的砂土層中鉆進(jìn)時，鉆桿底部活門應(yīng)有防止進(jìn)水的措施，保證壓灌混凝土連續(xù)進(jìn)行。

⑻壓灌樁的充盈系數(shù)宜為1.1～1.2。樁頂混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

5　長螺旋鉆孔灌注樁施工質(zhì)量預(yù)防及監(jiān)理工作關(guān)鍵

本工程場地窄小，工程周邊環(huán)境較復(fù)雜，紅線外為2～3F磚混結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)民房，采用天然地基獨立基礎(chǔ)方案，基礎(chǔ)埋深約1.5m。因此，要保證工程順利進(jìn)行、保證工程質(zhì)量，施工前的準(zhǔn)備及監(jiān)理策劃尤為重要。

長螺旋鉆孔灌注樁施工流程就包括：整平場地、測量放線、樁機到位、鉆到持力層、提鉆并灌混凝土、放鋼筋籠并對樁頂標(biāo)高進(jìn)行控制、樁頂?shù)谋Ｗo(hù)并要考慮到施工過程中存在質(zhì)量問題和解決的措施。

6　施工質(zhì)量問題和解決措施

6.1堵管

在施工過程中鉆門關(guān)閉防止鉆屑進(jìn)入鉆桿內(nèi)造成鉆桿堵塞。當(dāng)泵混凝土?xí)r隨著泵壓增加兩鉆門打開，由此將混凝土灌入孔內(nèi)。一旦提鉆時鉆門打不開，直接導(dǎo)致鉆孔內(nèi)無混凝土，后果嚴(yán)重。所以要求每次開鉆前后均應(yīng)檢查鉆門是否卡死。如果出現(xiàn)塑性高的粘性土層，則采用鉆具回轉(zhuǎn)泵混凝土法，就是在泵混凝土的同時使鉆具在提拉下正向回轉(zhuǎn)，使擠壓在鉆門的泥松動或脫落，從而在泵壓下打開鉆門。

6.2卡鉆

鉆機鉆進(jìn)過程中如果鉆具下放速度過快，致使鉆出的鉆屑來不及帶出孔外而積壓鉆桿與孔壁之間，嚴(yán)重時就會造成卡鉆事故。如果事故輕微，應(yīng)立即關(guān)掉回轉(zhuǎn)動力電源，將鉆具用最低提升速度提起后重新施鉆即可；如果事故嚴(yán)重首先應(yīng)將鉆機塔下大梁用機枕木墊好，再用最低提升速度拉鉆具。

6.3斷樁、縮徑和樁身缺陷

出現(xiàn)該問題的主要原因是由于鉆桿提升速度太快，而泵混凝土量與之不匹配，在鉆桿提升過程中鉆孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使孔壁塌陷造成斷樁，而且有時還會影響鄰樁。解決此類問題的方法：一是合理選擇鉆桿提升速度，通常為1.8～2.4m/min，保證鉆頭在混凝土里埋深始終控制在1m以上，保證帶壓提鉆；二是隔樁跳打，如果鄰樁間距小于5d時，則必須隔樁跳打。

6.4樁頭不完整

造成這一問題的主要原因是?；颐孢^低，沒預(yù)留充足的廢樁頭，有時提鉆速度過快也會導(dǎo)致樁頭偏低，解決之道在于平整工場地時保證地面與有效樁頂標(biāo)高距離不小于1m，停灰面不小于有效頂以上600mm。

6.5其它控制措施

施工時應(yīng)備有水泥砂漿，在每班開始施工前，先泵送水泥砂漿，潤滑混凝土輸送系統(tǒng)，防止堵管事故的發(fā)生。遇到突然停電事故，要及時啟動自備發(fā)電機將鉆桿提出鉆孔，并及時拆卸混凝土輸送導(dǎo)管，清除輸送泵及導(dǎo)管中混凝土，并用水及時沖洗干凈。所在樁位統(tǒng)一編號，施工樁逐一填寫記錄表，并在圖上標(biāo)示，防止錯打或漏打。

7　結(jié)論

長螺旋鉆孔灌注樁具有生產(chǎn)工藝先進(jìn)、承載性能好、成樁效率高、綜合效益高等優(yōu)勢，是一種經(jīng)濟、高效、環(huán)保的施工工藝。大量工程實踐表明，長螺旋鉆孔灌注樁極具復(fù)雜性與多樣性，實踐中應(yīng)依據(jù)設(shè)計要求與規(guī)定，科學(xué)、合理地調(diào)整好施工措施，健全對長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)的控制措施，確保其質(zhì)量。長螺灌注樁不僅完全可以滿足設(shè)計要求，而且可節(jié)省投資，縮短施工工期，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，值得推廣?！?/p>

［1］李恒寶.長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2014（6）.

［2］曾建寧.長螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝及應(yīng)用分析［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015（17）.