鉆孔灌注樁在加固地基中的應(yīng)用

鐘曉明

1 工程概況

某泵站項(xiàng)目時(shí)陸域輸水樞紐泵站。泵房平面是矩形，東西向?qū)ΨQ布設(shè)，運(yùn)用地下連續(xù)墻為基坑圍護(hù)。

基坑包括A1與A2區(qū)A1區(qū)是盾構(gòu)工作井，基坑平面外包大小是28.1×28.4m，開挖深24.95m；A2區(qū)涵蓋泵房配水渠、前池、吸水池，基坑同樣是矩形，平面外包大小是89.2×135.2m，挖掘深度是21.2m。

基坑挖掘環(huán)節(jié)選擇鋼筋混凝土支撐系統(tǒng)發(fā)揮圍護(hù)水平支撐的效果，鋼格構(gòu)柱則發(fā)揮豎向支撐的效果，立柱樁都借助主體架構(gòu)的工程樁。規(guī)定鉆孔灌注樁數(shù)量是858根，而A1區(qū)盾構(gòu)工作井下部架構(gòu)配置了24根；A2區(qū)泵房下部架構(gòu)設(shè)定了834根。泵房架構(gòu)自重、地下連續(xù)墻和抗拔樁能發(fā)揮泵房抗浮的效果。

2 工程地質(zhì)

上部土層：①基巖是中風(fēng)化灰?guī)r，顏色是灰黑色，巖芯形狀是柱狀；②粉質(zhì)是粘土，顏色是淺黃、土黃色，相對而言較純，形成的原因是沖積導(dǎo)致；③素填土，顏色是黃、土黃色，狀態(tài)是松散，主要是人工新近堆積而成；下部基本上是沖洪積物，主要為碎石粉質(zhì)粘土，顏色呈淺黃、紅黃色，狀態(tài)是可塑-硬塑，形成的原因是沖洪積導(dǎo)致；④卵石，顏色是淺黃色，狀態(tài)較為濕-飽和，稍-中密，形成原因是沖積導(dǎo)致。

3 復(fù)合地基設(shè)計(jì)規(guī)劃

3.1 設(shè)計(jì)總體思路

首先，借助載荷板實(shí)驗(yàn)明確地基土③含碎石粉質(zhì)粘土的實(shí)際承載性能，之后借助科學(xué)的布樁，使置換率得到強(qiáng)化，最終要借助復(fù)合地基測定實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果的分析與處理。因?yàn)閿M建場地面積相對較大，并且四周并未存在對地基基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)生影響的建筑物與地上、地下障礙物，因此建設(shè)環(huán)境相對理想，建設(shè)也相對簡單[1]。

3.2 地基土載荷板實(shí)驗(yàn)

在施工現(xiàn)場中選擇5個(gè)點(diǎn)為試驗(yàn)點(diǎn)，并且從S1到S5進(jìn)行標(biāo)號，實(shí)驗(yàn)的極限荷載是800kN，在此條件下累計(jì)沉降量是：27.76mm、21.64mm、23.14mm、27.11mm、29.12mm，P-S曲線的變形趨勢相對較緩，S-lgt曲線尾部并沒有產(chǎn)生顯著的向下彎曲狀態(tài)或趨勢，都選擇s/b=0.O1的相應(yīng)負(fù)載當(dāng)成試驗(yàn)點(diǎn)承載性能特征值，可是并不能大于試驗(yàn)值的一半，因此S1至S5的地基承載性能特征值最終分別是：361kPa、400kPa、378kPa、358kPa、351kPa。全方面分析后得知，③含碎石粉質(zhì)粘土的承載性能特征值是350kPa。

3.3 鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)方案

結(jié)束載荷板實(shí)驗(yàn)后，獲得精確的③存在碎石粉質(zhì)粘土的承載性能情況，由于此土層具備相對較厚的特點(diǎn)，因此下臥層同樣具備良好的力學(xué)優(yōu)勢，鑒于此，在鉆孔灌注樁階段就可以運(yùn)用③存在碎石粉質(zhì)粘土為樁端持力層。因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)最大限度使用樁間土的承載性能，并且選擇科學(xué)的置換率進(jìn)行樁位的布設(shè)工作，進(jìn)而使樁和土所構(gòu)成的復(fù)合土體中樁土能以科學(xué)得到比重進(jìn)行布設(shè)，進(jìn)而使樁所承擔(dān)的負(fù)載比重得到提升，減小土所承擔(dān)的負(fù)載比重，防止出現(xiàn)土體過度承載的現(xiàn)象與問題。在提升地基承載性能時(shí)，應(yīng)重視樁密度的減小，如此方能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)，還能符合承載性能與變形的實(shí)際需求，因此本研究案例中運(yùn)用有效樁民時(shí)25m的正方形，布樁的均勻性非常理想，并且將間距控制在2.4mx2.4m。

3.4 墊層厚度

通常來說，樁土復(fù)合地基均應(yīng)設(shè)定合適厚度的褥墊層，并將其厚度控制在10～30cm，建材通常運(yùn)用級配砂石等散體建材。并基于此，配置柔性墊層，不但能使樁間土負(fù)擔(dān)負(fù)載比重得到提升，還能使樁間土的承載性能得到強(qiáng)化；此外，能使樁體上端受力得到優(yōu)化與改善，使樁與樁間土的應(yīng)力承擔(dān)與變形能更好地進(jìn)行協(xié)調(diào)。分析大量實(shí)驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)?zāi)艿贸觯热羧靿|層厚度值越大，樁土負(fù)載承擔(dān)比重就會越低，即樁體負(fù)擔(dān)的負(fù)載比重就會越小，否則就會越大。就本項(xiàng)目來說，應(yīng)使樁體與土體所負(fù)擔(dān)的負(fù)載比重分布的均勻性得到強(qiáng)化，進(jìn)而使負(fù)載能科學(xué)地分布，進(jìn)而使樁間土的承載性能能被充分地挖掘出來，有助于復(fù)合地基實(shí)現(xiàn)變形。鑒于此，文章研究案例運(yùn)用20cm的褥墊層。

4 鉆孔灌注樁施工

4.1 對鉆孔灌注樁的要求

（1）業(yè)主方認(rèn)為鉆孔灌注樁直徑應(yīng)滿足1.6m、高度滿足2m，樁身垂直度≤1/200樁長。

（2）本項(xiàng)目選擇擴(kuò)底鉆孔灌注樁樁身混凝土規(guī)定強(qiáng)度是C30，鋼筋混凝土保護(hù)層的實(shí)際厚度、樁身直徑分別控制在70mm、0.8m；樁體內(nèi)進(jìn)行注漿管的預(yù)埋施工，數(shù)量總共是2根，使用材料是通用鋼管，規(guī)格是厚3.5mm、φ48mm，當(dāng)樁體達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，就要及時(shí)展開樁底注漿作業(yè)[2]，并且各個(gè)樁注漿量控制在2m3；樁底擴(kuò)大端的位置是粉砂土層，兩樁之間間距最小值均＜3m，樁長范圍是49～56m。

4.2 施工器械選擇

（1）選擇新型玻璃鋼雙套管技術(shù)能使超過樁頂標(biāo)高的樁體摩阻力被弱化；玻璃鋼雙套管技術(shù)運(yùn)用碳纖維修復(fù)強(qiáng)化工藝展開接頭對接工作，進(jìn)而高效掌控表層光滑度、同心度與垂直度效果；玻璃鋼雙套管設(shè)備自重相對較小、吊裝簡便、潛在風(fēng)險(xiǎn)相對較小。

（2）選取MR5800型擴(kuò)底鉆頭其實(shí)是依照本項(xiàng)目地質(zhì)條件、擴(kuò)底需求設(shè)定的，并且綜合對比與優(yōu)化后，最后選擇鉆頭擴(kuò)底角是250的規(guī)格，并且收斂高度與張開高度分別是2.1m、1.65m；直徑段高度的最大值是0.2m，斜翼長度是1.4m；底是平面。

（3）本樁基項(xiàng)目運(yùn)用GPS-12鉆孔樁機(jī)，選擇采取正循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)，如此就能在淺層軟土地基中發(fā)揮最佳效果，鉆進(jìn)的穩(wěn)定性也相對較好，對四周土體不會產(chǎn)生較大的擾動影響，能避免出現(xiàn)坍方事故。

4.3 泥槳護(hù)壁，防范塌孔

在鉆進(jìn)施工時(shí)，泥漿灌進(jìn)時(shí)增加孔壁靜壓力，還會在孔壁表層構(gòu)成3～5mm泥皮，進(jìn)而對孔壁形成一種保護(hù)，防止出現(xiàn)坍塌事故，此外，懸浮鉆渣，如此鉆進(jìn)施工的效率與進(jìn)度才能得到保障。試孔數(shù)據(jù)顯示，鉆孔時(shí)泥漿的制備存在較大難度，本項(xiàng)目主要采取人工造漿的方式，作業(yè)現(xiàn)場挖掘50m3泥漿池與沉淀池，發(fā)揮儲存與調(diào)節(jié)泥漿的作用，泥漿比例是1.1～1.3。

4.4 二次清孔，控制沉渣

鉆頭幾乎達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，就應(yīng)減小轉(zhuǎn)速，如此孔底沉渣方能更好地排凈，還能有效調(diào)節(jié)泥漿各項(xiàng)性能，進(jìn)而使沉渣保持在最好的狀態(tài)。此外，第一次清孔換漿同樣要落實(shí)，進(jìn)而保障泥漿性能，泥漿比例應(yīng)＜1.15，粘度控制在18～20s，孔底沉渣＜100mm，清孔操作完成，提鉆后將鉆桿提出，混凝土導(dǎo)管還要展開第二次清孔施工，借助導(dǎo)管將符合標(biāo)準(zhǔn)的泥漿灌入，如此便能使孔底沉渣被迫排出，而孔底沉渣厚度應(yīng)≤50mm。

5 結(jié)束語

綜上所述，得出以下結(jié)論：

（1）在復(fù)合地基中，樁間土應(yīng)能負(fù)擔(dān)上部荷載，所以樁間土的承載力應(yīng)具備良好的準(zhǔn)確性，本項(xiàng)目運(yùn)用載荷板實(shí)驗(yàn)深入檢測樁間土承載性能，進(jìn)而使樁設(shè)計(jì)時(shí)具備更加精確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）在鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)時(shí)，運(yùn)用科學(xué)的置換率，進(jìn)而使樁間土的承載性能得到充分體現(xiàn)，而樁體所負(fù)擔(dān)的荷載同樣得到提升，因此樁間土所承擔(dān)的負(fù)載就能減輕，復(fù)合地基的結(jié)構(gòu)模式能使土受力削弱，而變形相對較大，因此就能實(shí)現(xiàn)提升地基承載性能、降低地基沉降的目標(biāo)，項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益也得到提升。