長螺旋鉆孔壓灌樁在泥質粉砂巖地質條件下的施工應用分析

權旭偉

摘要： 通過長螺旋鉆孔灌壓樁在廣西欽州某廠房項目泥質粉砂巖地質條件下的實踐應用，圍繞實例中長螺旋鉆孔壓灌樁的整個施工過程，以相關規(guī)范為依據，說明長螺旋鉆孔灌壓樁與旋挖鉆孔灌注樁在相同地質條件下各自的施工特點，分析長螺旋鉆孔灌壓樁的質量控制。為在今后類似場地長螺旋鉆孔灌壓樁施工提供可行性借鑒。

Abstract： Through the application of long auger drilling bored pile in the geological condition of muddy siltstone in a plant project of Qinzhou， Guangxi， around the whole construction process of the long auger bored pile in the case and based on the relevant specification， the construction characteristics of the long auger drilling bored piles and the rotary drilling bored piles under the same geological conditions are expounded and the quality control of the long auger bored piles is analyzed， so as to provide a feasible reference for the construction of long auger bored piles in the future.

關鍵詞： 長螺旋鉆孔灌壓樁；泥質粉砂巖；質量控制

Key words： long auger bored pouring pile；argillaceous siltstone；quality control

中圖分類號：TU753.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）11-0094-03

0 引言

樁基工程由于其特殊的隱蔽性，在施工過程中質量控制難度極大，尤其是為了滿足承載力及樁體的穩(wěn)定性要求，樁端進入持力層的深度較大時，樁體的入巖終孔深度很難控制。工程位于廣西某工業(yè)廠房項目，采用長螺旋鉆孔灌壓樁，端承摩擦型樁，樁端入持力層第⑥層泥質粉砂巖不小于6.0m，或至堅硬巖石無法鉆進為止。但在試樁過程中，樁端未能進出持力層6.0m，沒有鉆到預定深度，出現(xiàn)鉆桿劇烈跳動，無法鉆進的現(xiàn)象，同時對于鉆至堅硬巖石而無法判斷，不能滿足終孔條件。后進行專家論證，比選長螺旋鉆孔灌壓樁與旋挖鉆孔灌注樁，因考慮到樁基施工的經濟性，后更用大功率長螺旋鉆機和適宜鉆頭試樁成功。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

長螺旋鉆孔壓灌樁采用干作業(yè)鉆孔施工。樁徑D為 600mm共1種，單樁承載力特征值1380kN。施工樁長約為6.0～16.0m。終孔以實際持力層埋深為準，樁混凝土強度等級為C35，抗?jié)B等級不應低于P8。

1.2 工程地質條件

1.2.1 巖土層分布特征

工程場地屬于丘陵地貌?，F(xiàn)場揭露地層，場地各巖土層主要由第四系（Q）素填土、耕土、粉質黏土及層下伏為古近系湖相沉積的志留系泥質粉砂巖（S）組成，自上而下分布為：

該層做標準貫入試驗15段（次），實測錘擊數(shù)為8～15擊，平均擊數(shù)為10.9擊，修正后平均擊數(shù)為10.0擊。本層取原狀土樣9件，壓縮系數(shù)？琢1-2=0.16～0.58MPa-1，平均值0.34MPa-1，屬中壓縮性土。

（5）泥質粉砂巖⑤（S）：灰白、灰黃色，全風化，粉砂質結構，原巖結構基本破壞，呈堅硬粉土狀，鉆進快，取芯難，返水正常，返水中巖芯粉呈粉砂。

該層做標準貫入試驗31段（次），實測錘擊數(shù)為21～37，平均擊數(shù)為27.7擊，經桿長修正后平均擊數(shù)為26.2擊。本層取巖樣9組，壓縮系數(shù)a1-2=0.15～0.34MPa-1，平均值0.23MPa-1，屬極軟巖，巖體較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，該層在場地內均有分布，層面埋深0.00～9.10m，層面標高7.71～36.42m，層厚為1.10～5.80m。

（6）泥質粉砂巖⑥（S）：灰白色、灰黃色，強風化，局部中風化，粉砂質結構，薄層狀結構，局部夾頁巖、泥巖，遇水易軟化，回轉鉆進，鉆進快，取芯難，返水正常，巖芯多呈短柱狀、塊狀，部分呈砂狀。

該層取巖樣20組做天然單軸抗壓強度，強度為0.291～1.43MPa，平均值為0.600MPa，標準值為0.485MPa。綜合判定屬極軟巖，巖體較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，該層在場地內均有分布，層面埋深0.60～13.50m，層面標高3.37～33.52m，揭露最大厚度為28.30m。

1.2.2 場地水文條件

現(xiàn)場揭露，場地內賦存一層上層滯水：主要賦存在素填土①中的空隙中，主要受大氣降水的滲漏補給，通過蒸發(fā)方式排泄，測得孔內穩(wěn)定水位標高為10.00～14.71m，不具有統(tǒng)一、連續(xù)的地下水位面，年水位變幅為2.0～3.0m左右。另據區(qū)域水文資料，場地基巖賦存基巖裂隙水，主要受大氣降水及周邊地下水側向滲流的補給，存在水量富集的可能。這兩層水相對低洼地段將會對基礎施工有一定的影響。場地水對混凝土結構具有弱腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。

2 樁型應用分析

2.1 樁型的選擇

由于場地屬于丘陵地貌，平山造城。場地填土時間較短，土體欠固結，加之填土較厚，不能滿足天然地基的要求。

素填土①厚度不大，但土質不均勻，且含有塊狀砂巖（直徑20～36cm，最大達到60cm），不宜采用CFG樁、深層攪拌地基處理措施?？煽紤]強夯等方法進行地基處理，但根據當?shù)毓こ探涷?，采用強夯地基處理后容易因不均勻沉降產生的開裂，會影響建筑物的使用性及美觀，宜采用樁基礎。泥質粉砂巖⑥承載力高，力學性能穩(wěn)定，是擬建建筑物良好的樁端持力層。根據施工經驗，較常用的樁型可采用旋挖鉆孔灌注樁、鉆（沖）孔灌注樁、人工挖孔樁等三種樁型。

2.2 成樁的可能性及實踐應用分析

2.2.1 旋挖鉆孔灌注樁

采用旋挖鉆機進行施工，自動化程度高、質量高。該鉆機為全液壓驅動，電腦控制，能夠精準定位鉆孔，自動校正鉆孔垂直度和自動量測鉆孔深度，能有效的控制樁端的入巖深度，防止超挖和欠挖，最大限度的保證鉆孔質量。施工速度快，其工效是循環(huán)鉆機的20倍，樁長20m左右的孔一般可在2～3h內終孔。旋挖鉆可以挖鉆軟巖石，其成樁能力比其他兩者都好。

工程采用干作業(yè)試樁，旋挖鉆進入泥質粉砂巖⑥的進尺速度比較快，能夠比較容易的把控樁端入巖深度?？梢杂行П苊庖蚴┕龅啬酀?、不夠平整導致的偏樁現(xiàn)象，樁身垂直度比較好。但在施工過程中，終孔后大量的水集聚在孔底，水位不斷上升，如不能及時澆筑混凝土，由于孔底和孔壁長時間浸泡，孔壁沒有泥漿護壁，周圍土體容易塌孔。

2.2.2 長螺旋鉆孔灌壓樁

長螺旋鉆孔壓灌樁，施工成本低、施工方便、噪音低、振動小、環(huán)保?；炷镣ㄟ^鉆桿壓入孔中連續(xù)泵送混凝土可有效避免斷樁、縮徑等質量問題，并對樁孔周圍有滲透、擠密作用，提高了單樁的承載能力。長螺旋鉆孔壓灌樁適用于素填土①、耕土②、淤泥質土④、粉質粘土④、泥質粉砂巖⑤，能夠有效地防止塌孔的發(fā)生，與旋挖鉆孔灌注樁相比其造價低廉，綜合經濟效益好。

在實際的工程實踐中，由于工程屬于丘陵地貌，另外勘探點布置沿建筑物周邊線，中心及角點布置，孔距間距20m。根據勘察報告不能有效的判定單根樁的樁長，只能通過預估，對比分析地質勘察資料，判斷所鉆入地層的巖性及入巖深度。又由于工程要求入第⑥層泥質粉砂巖不小于6.0m，在施工過程中很難保證入巖深度。對于風化巖層及或持力層外觀性質相近的地層則易產生誤判，特別是場地存在有富水層時，地下水對葉片附土軟化浸潤導致誤判的可能性非常大?，F(xiàn)場施工中采用的取土觀察法、鉆進速度控制法、負荷電流讀取法，均不能準確解決長螺旋施工入巖深度的判定，又在長螺旋鉆機在第⑥層泥質粉砂巖進尺速度較慢的情況下，實際入巖控制難度極大。建議最好采用超前鉆探法，但因該方法工作量大、造價較高、時效性較差在長螺旋鉆孔樁施工中應用較少。

長螺旋鉆機相比旋挖鉆機自動化程度不高，樁身垂直度及樁位控制難度較大，尤其地處廣西地區(qū)雨天較多，施工場地泥濘或場地不平整等原因極易發(fā)生偏樁現(xiàn)象，影響樁基的承載能力。

2.2.3 人工挖孔樁

人工挖孔樁造價低，單樁承載力大、不需大型機械、可多根樁同時挖掘、可直接檢驗樁底、質量易保證的特點。但施工安全性較差，場地基巖面埋深較大，根據桂建管[2014]87號“關于嚴格限制使用人工挖孔灌注樁的通知”第六節(jié)的要求——高壓縮性人工填土厚度超過5m嚴格限制使用人工挖孔樁。因此，不建議采用人工挖孔樁。

綜上所述，建議采用旋挖鉆孔灌注樁，以泥質粉砂巖⑥作為樁端持力層，由于巖面起伏較大，設計要求樁端應進入第⑥層泥質粉砂巖不小于6.0m。

但在工程實際施工中，根據工程所在地周邊地質情況及其他項目鉆孔試樁的成功經驗，樁基礎選型成本變動等多角度考慮。通過改變長螺旋鉆機型號及鉆具，工程采用長螺旋鉆孔灌壓樁為施工樁型。

3 樁基質量檢驗與工程質量

根據低應變實驗結果，實測曲線完整性判定為Ⅰ類和Ⅱ類，樁身完整性較好。靜載試驗以86#樁為例，樁徑600mm、樁長13.31m，樁身混凝土強度等級C35，在試驗過程中加載至設計極限荷載2760kN，最終沉降量為10.31mm，沉降量與同場地的其他樁相比較大，大多數(shù)樁最終沉降量集中在2～6mm，最大回彈量為2.78mm，回彈率為26.96%。最末一級的前一級沉降為2.21mm，最末一級沉降為2.15mm，歷時1380min觀測，樁頂沉降已達到相對穩(wěn)定，終止加荷。試樁Q-S曲線如圖1。根據樁基質量檢測，長螺旋鉆孔壓灌樁能夠滿足設計要求。

4 結束語

通過對長螺旋鉆孔壓灌樁在泥質粉砂巖地質條件下的施工應用，分析對比長螺旋壓灌樁與旋挖鉆孔灌注樁的優(yōu)劣。為在類似場地條件下施工提供了一定的參考。在不同地層條件下和不同的施工環(huán)境下，往往會遇到不同的問題。長螺旋鉆孔灌注樁憑借其綜合效益高的優(yōu)勢，在大量的工程實踐中得到推廣和應用，但在實際應用中也存在著不盡人如意的地方，比如對軟質巖石和風化巖石施工、入巖深度較大時，對入巖深度的控制等問題，還需要在今后的施工實踐中不斷完善。

參考文獻：

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