沖孔樁施工技術在某高爐渣提鈦項目的應用

張順玲

(攀枝花攀鋼集團工程技術有限公司，四川攀枝花 617000)

沖孔樁在目前樁基施工中常用，能穿越地下水位上下的各類復雜地層，能形成較大的單樁承載力，成樁質量較好，適應各種地質條件和不同規(guī)模的建筑物[1]，所以被廣泛應用。

1　實例工程概況

高爐渣提鈦項目場地穩(wěn)定性勘察報告表明，持力層為玄武巖⑥，要求樁極限端阻力標準qpk≥2 800 kPa；樁極限側阻力標準值：熱熔爐渣①，qsk≥120 kPa；黏土巖粉砂巖互層④，qsk≥70 kPa；玄武巖⑥，qsk≥100 kPa；樁基進入持力層必須大于2d。場內土層情況：場地內雜填土① 3層物質成分復雜，均勻性差，不能作為持力層。其余人工填土膠結爐渣①層、碎石填土①1層、素填土①2層用作持力層時，需進行有效的地基處理。荷載較大，對沉降比較敏感的建(構)筑物基礎，以樁基礎為主，本工程 A ～ D 軸線及電爐基礎采用樁基，共43根樁基采用沖孔灌注樁。

2　沖孔樁主要施工方法

2.1　施工順序

工程樁基主要分布在主廠房區(qū)域內，在施工過程中先施工碳化爐基礎下的樁，在施工過程中按自編號1～5、7、6、8、10、12、15、16、19、20、18、17、14、13、11、9、32、30、25、24、21～23、26、28、29、43、42、39～41、38、35～37、34、33的順序進行(圖1)。

圖1　樁位布置圖及自編號

2.2　施工準備

了解場地情況，做好施工組織設計，根據總工期安排樁基的施工工期及所配備的機械設備所需消耗的水、電、料，制訂網絡計劃、繪制總平面圖。

2.3　施工工藝流程

場地平整→樁位放線、開挖漿池→樁機就位→護筒埋設、孔位校正→沖擊成孔、泥漿循環(huán)→清孔→成孔驗收→吊放鋼筋籠、導管→灌注混凝土→成樁養(yǎng)護→樁基檢測。

2.4　樁位測量放樣

根據設計所提供的控制點，采用全站儀現場布置控制網并復核。依據樁基中心軸線坐標值，用坐標法放樣樁基中心線、樁基中心點等，并打入標樁，中心線的放樣誤差控制在2 cm范圍內，并設置十字形控制樁，便于校核，樁上標明樁號。

2.5　場地平整與就位

沖機就位時與平面最大傾角不超過4°，現場地面承載能力大于250 kN/m2。沖機平臺處必須碾壓密實。進行樁位放樣，將沖機行駛到施工的孔位，調整桅桿角度，操作卷揚機，將沖頭中心與沖孔中心對準，并放入孔內，調整沖機垂直度參數，使沖桿垂直，同時稍微提升沖具，確保沖頭自由浮動孔內。

2.6　護筒埋設

護筒用8 mm的鋼板制作，護筒內徑為設計樁經+20 cm，高度2 m，上部開設2個溢漿孔。為增加剛度防止變形，在護筒上、下端口和中部外側各焊一道加勁肋，并在上部焊上吊環(huán)便于吊運。

2.7　泥漿的制備及循環(huán)凈化

泥漿造漿材料選用優(yōu)質黏土或膨潤土，必要時再摻入適量CMC羧基纖維素或Na2CO3純堿等外加劑，保證泥漿自始至終達到性能穩(wěn)定、沉淀極少、護壁效果好和成孔質量高的要求，泥漿性能指標相對密度(表1)。

2.8　沖孔

待沖機就位準確后開始沖進，初始沖進時，先在孔內注水，加黏土，小沖程制漿，進尺適當控制，在護筒刃腳處小沖程、高頻率反復沖砸，使刃腳處有堅實的泥漿護壁，沖至刃腳下1m后正常沖進。沖孔作業(yè)時，注意地質變化，在變化處取渣樣，編號保存[2]。

表1　制備泥漿的性能指標

在砂黏土地層沖進時，泥漿相對密度控制在1.05～1.15之間；在易塌地層中沖進時，泥漿相對密度提高到1.2左右，適當降低成孔沖速，必要時添加外加劑如CMC、純堿等，以確?？妆诜€(wěn)定。

2.9　渣樣留存和地質記錄

施工過程中及時與設計地質情況進行對比分析，對地質情況出入較大者，及時與監(jiān)理、設計等單位聯系，采取措施。

2.10　成孔檢查

成孔達到設計標高后，對孔深、孔徑、孔壁、垂直度等進行檢查，不合格時采取措施處理。成孔檢查方法根據孔徑的情況來定，當沖孔為干孔時，可用重錘將孔內的虛土夯實，采用測繩及測孔器測。

2.11　清孔測沉渣

2.11.1清孔

將沉淀物清出孔位。澆筑混凝土前孔底沉渣厚度，端承樁不大于5 cm，在灌注混凝土前，用高壓水吹底翻渣，進一步減少樁底沉碴厚度。

清孔主要方法為撈渣清孔，清孔過程應邊撈渣邊向孔內注水，并保持孔內水頭高度1.5～2.0 m，并應隨時觀測孔底沉渣厚度和觀測沖洗液含渣量，當沖洗液含渣量小于4 %時，孔底沉渣符合規(guī)定即可停止清孔。

2.11.2測沉渣

(1)測沉渣使用的工具：測錘(直徑130～150 mm，高度180～200 mm，質量3～5 kg)，水文測繩；

(2)測沉渣方法：沉渣厚度以鉆頭或圓錐底部中點標高為測量起點。

2.12　鋼筋籠的制安

2.12.1鋼筋籠的制作

(1)根據配筋圖制作鋼筋籠，按樁孔深度分三段制作，第一、二節(jié)為定長鋼筋籠，第三節(jié)由樁實際深度確定制作長度。要確保鋼筋的位置、間距及根數符合圖紙的規(guī)定和規(guī)范要求。

(2)鋼筋籠的螺旋箍筋或加勁筋的接頭采用焊接，加勁筋與主筋連接采用點焊，螺旋箍與主筋連接采用綁扎。

(3)為防止運輸和吊裝時鋼筋籠變形，必須對吊點位進行加強處理，必要時加密加勁筋。

(4)為保證鋼筋籠的保護層厚度，在鋼筋籠外側事先以等距離焊接保護層支架，支架采用HPB級φ6.5鋼筋制作，沿樁長的間距為2 m，橫向圓周不少于4處。

2.12.2鋼筋籠吊裝

在加工現場分段制作完成并驗收合格后的鋼筋籠，運至孔口吊放入孔內，兩段鋼筋籠在孔口連接，采用單面焊，焊接長度為10d，焊縫高度不小于0.3d，焊縫寬度不小于0.7d。

2.12.3允許誤差

(1)鋼筋籠允許誤差(表2)，搬運和吊裝時，要防止變形，安放要對準孔位，避免碰撞孔壁，鋼筋籠頂達設計標高后應立即固定，以免澆注混凝土時鋼筋籠上浮。

表2　鋼筋籠允許誤差

(2)鋼筋籠主筋的保護層允許偏差為±20 mm。

2.13　下放導管及二次清孔

鋼筋籠下放到位固定后，立即安放導管[3]。導管采用鋼管制成，接頭為法蘭接頭。導管使用前做水密承壓及接頭抗拉試驗，試壓壓力不低于孔底壓力的1.5倍，導管下端距孔底的距離為300～500 mm。

混凝土導管安放完后，若孔底沉碴厚度不滿足設計要求，利用導管進行二次清孔，使沉碴厚度、孔內泥漿等指標滿足相關技術規(guī)范要求，樁底沉碴厚度不大于5 cm。清孔時及時向護筒內補充優(yōu)質泥漿，確保護筒內水頭，并取樣檢測，經監(jiān)理工程師現場檢驗合格后，立即拆除吸泥彎頭，開始澆注混凝土。

2.14　混凝土澆注

(1)混凝土原材料。該樁基工程混凝土采用商品混凝土，混凝土強度等級為C30。

(2)澆注方法。該樁基工程采用泥漿下直升導管法灌注混凝土。

(3)首盤澆注。開澆采用隔水膠球法。

(4)澆注過程控制。灌注混凝土一旦開始后，連續(xù)進行，不得中斷。

澆注過程中，導管埋入混凝土的深度不得小于2.0 m，亦不宜大于6 m，以便起拔并嚴禁將導管拔出混凝土面。

每隔10 min測量一次樁孔內混凝土面深度。當澆注混凝土量與混凝土頂面位置不相符時，應及時分析原因，找出問題所在，及時處理。

澆注過程中，密切注意孔口情況，若發(fā)現鋼筋籠上浮，應稍作停澆，同時，在鋼筋籠上面加壓重物，在不超過規(guī)定的中斷時間內繼續(xù)澆注。

3　結束語

沖孔樁是直接在施工現場樁位上成孔,然后放入鋼筋籠再灌注混凝土而成，沖孔樁施工沖孔機沖擊成孔，泥漿護壁。優(yōu)點是：對鄰近建筑物及周圍環(huán)境的有害影響??；樁長和直徑可按設計要求變化自如；樁端可進入持力層或嵌入巖層；單樁承載力大等。缺點是：灌注樁成孔工藝較復雜，操作要求較嚴，易發(fā)生質量事故，且養(yǎng)護時間長，不能立即承受荷載，冬季施工困難較多。在沖孔施工中對沖孔樁的施工工藝要熟悉，這樣才能保證成樁質量，節(jié)約工程成本。