復(fù)雜軟基沖孔水下混凝土灌注樁施工技術(shù)

章 偉

(中建凱源集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000)

0 引言

沖孔灌注樁，指的是借助沖孔設(shè)備在各種地質(zhì)中打造樁孔，設(shè)計(jì)標(biāo)高完成后在其中放入鋼筋骨架，并對混凝土灌注樁身所產(chǎn)生沖擊。和另外的基礎(chǔ)比起來，該模式不會(huì)受到地質(zhì)環(huán)境、氣溫、樁身情況等因素的約束，而且具備很大的承載力[1，2]，施工費(fèi)用也很少。此外，鉆孔灌注樁也能將上面的荷載傳遞至巖土的深層中，這樣便可降低基礎(chǔ)的沉降，避免建筑物產(chǎn)生不合理的沉降。如今，這種工藝被廣泛用在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑、水利工程、廠房中。如果是針對樁身在水下的混凝土進(jìn)行澆筑，以及在水體流動(dòng)的地方進(jìn)行澆筑，那么就要使用水下灌注的工藝。目前，水下混凝土一般被用在橋基工程、建筑工程、水利工程、市政工程中，應(yīng)用非常廣泛[3，4]。

但是，因?yàn)榈厣蠞仓姆椒ū人聺仓雍唵危允┕r(shí)無法了解建筑物的填充情況，不能提升混凝土的質(zhì)量。因?yàn)樗禄炷凉嘧⒕哂袕?fù)雜性、隱蔽性的特點(diǎn)，而且必須持續(xù)進(jìn)行，所以會(huì)導(dǎo)致樁身出現(xiàn)麻面、蜂窩、斷層、空洞等問題。不但會(huì)延長施工的時(shí)間，同時(shí)也增加了施工的成本。不僅如此，其還容易產(chǎn)生安全問題，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。本公司在實(shí)際工程應(yīng)用中，對沖孔水下混凝土灌注樁施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，形成了沖孔水下混凝土灌注樁施工工法，工法的形成有效的解決了上述問題。

1 特點(diǎn)

1)本工法使用范圍廣，不但可以被用在不同的建筑當(dāng)中，同時(shí)也被用在廠房、碼頭、港口以及水利工程中。

2)本工法沖孔鉆機(jī)的地層適應(yīng)能力強(qiáng)，沖孔鉆機(jī)可以適用于淤泥質(zhì)土、粘土、砂土、卵石層等復(fù)雜地質(zhì)條件，尤其適用于福建省等沿海地區(qū)水下復(fù)雜軟基的砂土層、砂土軟硬不均勻土層等的沖孔灌注樁的施工。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

沖孔水下混凝土灌注樁施工工藝流程見圖1。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1施工準(zhǔn)備

根據(jù)工程設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場實(shí)際情況編制好施工專項(xiàng)方案，各方簽字蓋章后，并經(jīng)監(jiān)理、建設(shè)單位確認(rèn)后方可實(shí)施。在正式開鉆前必須做好定位、埋設(shè)護(hù)筒、對中、整平等工作，特別是在砂土層施工中泥漿池應(yīng)增設(shè)一個(gè)沉淀池，否則會(huì)影響泥漿護(hù)壁的效果。

2.2.2泥漿的生產(chǎn)和制備

1)要保持施工現(xiàn)場的整齊和干凈，就必須完成泥漿的生產(chǎn)以及對循環(huán)系統(tǒng)的科學(xué)利用。工程采用正循環(huán)成孔，正循環(huán)清孔施工。

2)由于成孔和清孔的需要，需制作一定數(shù)量的泥漿，宜選用高塑性指標(biāo)的粘性土,或采用膨潤土制備泥漿。本場地由于存在粉質(zhì)粘土、殘積粘性土，因此在操作過程中，需要使用自然造漿的技術(shù)，同時(shí)對泥漿進(jìn)行檢測。如果泥漿無法滿足需要，那么則要在其中添加一些黃土，從而促使護(hù)壁更加安全。為此，必須合理調(diào)整泥漿的性能，對泥漿循環(huán)系統(tǒng)中的雜物進(jìn)行清理。

3)可在施工現(xiàn)場安置一個(gè)泥漿儲(chǔ)備池，同時(shí)每臺(tái)樁機(jī)設(shè)置儲(chǔ)漿池一個(gè)。也要隨時(shí)清理泥漿循環(huán)系統(tǒng)，從而保證施工順利進(jìn)行。要在泥漿池中撈渣，撈出的渣進(jìn)行處理后可被用在場地的平整方面，并且將剩余的渣進(jìn)行清除。最后，也要循環(huán)利用泥漿池里的泥漿。

2.2.3成孔前準(zhǔn)備

1)選擇設(shè)備。

對于樁基工程工程量大、工期緊的工程，根據(jù)工程施工進(jìn)度需要，施工期間須投入多臺(tái)ZZ-6沖孔樁機(jī)。

2)混凝土護(hù)壁。

施工場地已完成三通一平工作，雜填土層多為拆遷后的建筑垃圾等填筑材料，雜填土層平均厚度為1.95 m，為防止在開孔過程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象,施工時(shí)采用混凝土護(hù)壁埋設(shè)，護(hù)壁高度約1.5 m，遇淤泥土層可適當(dāng)加高，樁機(jī)開孔前，對樁位進(jìn)行對中，確保樁位偏差不大于20 mm。

3)安置護(hù)筒。

在制造護(hù)筒時(shí)，要利用鋼材料。同時(shí)，也要促使鋼護(hù)筒埋置深度能對流塑狀地層進(jìn)行隔離。一些地段的下層有承壓水，在埋設(shè)護(hù)筒的過程中，必須比承壓水位至少多出2 m。制造鋼護(hù)筒時(shí)，要進(jìn)行分段，在上下1 m的地方完成強(qiáng)箍工作。一節(jié)護(hù)筒要使用坡口焊，埋設(shè)護(hù)筒的時(shí)候，需在樁位附近埋設(shè)十字護(hù)樁，同時(shí)借助十字線交點(diǎn)來對準(zhǔn)樁位局部。埋設(shè)鋼護(hù)筒之后，用護(hù)樁牽引十字線，并且驗(yàn)證護(hù)筒。最后的偏差不能超過50 mm。如果誤差過多，那么就要再次對護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)。

4)鉆機(jī)就位。

就位時(shí)，要采用液壓多功能旋挖鉆設(shè)備，其和平面之間的傾角必須小于4°。同時(shí)，對于鉆機(jī)平臺(tái)部位也要進(jìn)行碾壓。同時(shí)實(shí)施樁位放樣，促使鉆機(jī)必須深入孔位中，對桅桿位置進(jìn)行調(diào)整。使用卷揚(yáng)機(jī)時(shí)，要促使鉆頭中心對準(zhǔn)鉆孔，進(jìn)入到孔內(nèi)，合理設(shè)置鉆機(jī)的參數(shù)，促使鉆桿垂直。最后還要提高鉆具的位置，保證鉆頭環(huán)刀合理布置在孔中。

2.2.4沖孔樁施工工藝

1)沖孔樁成孔。

a.樁機(jī)在沖孔樁機(jī)對位的過程中，必須維持穩(wěn)定狀態(tài)。要借助沙袋來促使軌道里的枕木更加平穩(wěn)。同時(shí)也要促使天車梁的樁位、型心之間的差距小于20 mm，機(jī)臺(tái)前后的高差低于9 mm，從而避免產(chǎn)生斜孔。

進(jìn)行沖孔的過程中，要保持勻速。而且也要檢測泥漿的性能，如果泥漿性能無法滿足需要，那么則在其中添加黃土，從而促使護(hù)壁更加安全；

b.沖進(jìn)的時(shí)候還要參照地質(zhì)勘察報(bào)告。在沖進(jìn)松軟土層時(shí)，需按照泥漿補(bǔ)給情況來對沖進(jìn)速度進(jìn)行控制，同時(shí)也要注意在硬層、巖層中的沖進(jìn)速度；

c.如果停止了沖進(jìn)，則必須要促使孔內(nèi)泥漿面比地下水位高1.5 m，通過泥漿泵朝著孔內(nèi)傳輸泥漿，這樣才能維持孔內(nèi)泥漿的性能。

2)檢測樁孔的質(zhì)量。

樁孔質(zhì)量的數(shù)據(jù)有這些：孔深、孔徑、沖孔垂直度、沉渣厚度。

a.孔深：在未成孔時(shí)借助水準(zhǔn)儀來設(shè)置護(hù)筒標(biāo)高，將其作為基點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)情況來沖孔，從而測定繩子長度，了解孔深；

b.在幾次清孔以后，要測定沉渣的厚度。如果產(chǎn)生了縮徑則要再次清孔。

2.2.5制造鋼筋籠、就位的技術(shù)

1)如何制造鋼筋籠。

a.借助切割設(shè)備對準(zhǔn)備好的鋼筋進(jìn)行切割。因?yàn)闆]有進(jìn)行焊接的主筋、箍筋、纏筋的大小完全不同。所以必須合理進(jìn)行擺放，避免出現(xiàn)差錯(cuò)。

b.在鋼筋圈制作臺(tái)中制造箍筋，根據(jù)要求來進(jìn)行焊接。

c.促使每個(gè)支承架的間距為2.5 m，擺在一個(gè)水平面中的一條線上，再根據(jù)配好定長的主筋合理的擺放于支承架上。

d.根據(jù)箍筋放入主筋。箍筋要和主筋垂直，完成焊接、綁扎工作。

e.綁扎和焊接箍筋、主筋之后，要促使纏筋根據(jù)要求圍繞在上面，同時(shí)對其進(jìn)行固定。

f.已經(jīng)制作完畢的鋼筋籠，要根據(jù)圖紙尺寸、焊接質(zhì)量來檢驗(yàn)。檢驗(yàn)不合格的，不能投入使用，要二次進(jìn)行加工。

2)安裝鋼筋籠。

a.在促使鋼筋籠入孔時(shí)，需對準(zhǔn)孔位，然后緩慢的放下，不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。如果下放遇到障礙，那么不能再繼續(xù)下放。

b.在完成了鋼筋籠的入孔后，要根據(jù)設(shè)計(jì)情況來對停放進(jìn)行檢查。為了避免澆灌混凝土?xí)r鋼筋籠移動(dòng)產(chǎn)生錯(cuò)位，必須根據(jù)標(biāo)高的情況來核算吊筋的長,將4Φ22吊筋放在機(jī)臺(tái)中，并和機(jī)臺(tái)進(jìn)行焊接。

c.澆筑樁身之后，待混凝土進(jìn)入初凝狀態(tài)，便能解除鋼筋籠的固定約束。

2.2.6注漿

在進(jìn)行注漿時(shí)，要使用濃度高的漿。采用低壓慢注的方式來注漿，促使定量水泥漿體留在樁底當(dāng)中。按照實(shí)際的施工情況來調(diào)整注漿的一些技術(shù)參數(shù)。

2.2.7對導(dǎo)管進(jìn)行灌注

1)選擇導(dǎo)管和埋管數(shù)據(jù)。

導(dǎo)管法蘭盤的連接必須要安置密封膠墊、“0”型密封圈。膠墊厚度是5 mm，“0”型密封圈直徑是5 mm，法蘭盤和導(dǎo)管相連時(shí)，要焊接三角形加勁板，避免法蘭盤勾住導(dǎo)管。

利用導(dǎo)管之前要進(jìn)行拼接，同時(shí)完成封閉性水試壓，其中的壓力是0.7 MPa。不能產(chǎn)生漏氣的現(xiàn)象，內(nèi)壁不能凹凸不平。法蘭盤每個(gè)螺眼都要合理分布，螺眼至導(dǎo)管中心距離也必須符合要求。導(dǎo)管大小的偏差范圍是：軸線偏差大于1.1%，長度偏差小于1%，連接部內(nèi)徑偏差小于2 mm。

2)下放導(dǎo)管。

先要放置導(dǎo)管，將卷揚(yáng)機(jī)套在管上。一次接管6 m左右，直到比孔深高1 m，對泥漿泵進(jìn)行清理，清理結(jié)束之后便要灌注混凝土。

2.2.8再次清孔

安放鋼筋骨架、導(dǎo)管之后，要在澆筑混凝土以前再次清孔。

1)借助泵吸反循環(huán)的技術(shù)來完成再次的清孔。

2)借助測錘對孔底沉渣進(jìn)行檢測，合理測定繩讀數(shù)，每4孔要驗(yàn)證一次。最后要保證沉渣厚度小于4 cm。

3)完成清孔之后，要進(jìn)行混凝土的灌注，中間所距離的時(shí)間要小于30 min。

4)進(jìn)行清孔后，沉渣厚度、泥漿性能參數(shù)必須達(dá)到一定要求。沉渣厚度要小于50 mm。在澆筑混凝土之前，泥漿參數(shù)則需要達(dá)到這樣的標(biāo)準(zhǔn)：孔底50 mm以下的相對密度小于1.2，含砂率小于7%，粘度小于27 s。

3 結(jié)語

沖孔施工法必須要借助沖擊式鉆機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)對鉆頭進(jìn)行沖擊，在一定的高度內(nèi)提升鉆頭，再促使鉆頭自由降落。通過一定的沖擊力，可沖破土壤、產(chǎn)生樁孔。另外，再借助循環(huán)液來排出鉆渣、巖屑。進(jìn)行沖擊以后，沖擊鉆頭會(huì)受到鋼絲繩的引導(dǎo)，從而進(jìn)行轉(zhuǎn)移，并且促使樁孔獲得完整的斷面與一定的孔深。借助合理的技術(shù)，能對施工起到引導(dǎo)作用，提高安全性，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。