大直徑旋挖灌注樁施工技術(shù)分析與質(zhì)量控制研究

陶曉軍

（蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730046）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，樁基礎(chǔ)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。旋挖灌注樁具有施工速度快、操作簡(jiǎn)單、承載力高，適合在各種復(fù)雜地層中采用的優(yōu)點(diǎn)，在很多建筑工程得到廣泛應(yīng)用［1］。但因我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)情況復(fù)雜，不同地區(qū)的旋挖灌注樁施工技術(shù)差別較大［2］。本文通過(guò)對(duì)大量旋挖鉆孔灌注樁施工項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，分析和研究了施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施，得到樁基施工控制的一些關(guān)鍵性問(wèn)題及處理方法，為實(shí)際工程中的基礎(chǔ)工程施工提供借鑒和參考，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義［3］。

1 工程概況

某住宅樓工程采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下 1 層，地上 34 層。采用深基坑開(kāi)挖、支護(hù)和旋挖鉆孔灌注樁相結(jié)合的施工工藝；本工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，主樓采用樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)，樁采用機(jī)械旋挖灌注樁，以卵石層為持力層。該項(xiàng)目樁深 -10.0～-14.0 m、直徑 1 200 mm。本工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地下水位在 -10.0～-12.0 m 波動(dòng)，溫度轉(zhuǎn)暖后由于地下水位上漲，基樁塌孔嚴(yán)重，給施工造成很大難度。在基樁施工中采取了降水、成孔、沉渣清理及混凝土連續(xù)澆筑的施工措施，效果顯著。

2 旋挖鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

1）在施工前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況做好軸線控制網(wǎng)，編制鉆孔樁位平面圖，標(biāo)注樁心坐標(biāo)點(diǎn)，依次編號(hào)，注明樁頂標(biāo)高，進(jìn)行技術(shù)、質(zhì)量和安全層層交底。

2）依據(jù)《巖土工程勘查報(bào)告》，該場(chǎng)地地下主要賦存于卵石層中，由北向南往黃河方向排泄。在試樁施工中，由于粉砂層過(guò)厚，采用泥漿護(hù)壁施工方案塌孔嚴(yán)重，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，為確保施工質(zhì)量提出采用干作業(yè)施工法，在樁基開(kāi)挖前采取管井井點(diǎn)結(jié)合明排降水，并根據(jù)地下水流向由北向南在 4 棟樓周?chē)贾昧?12 口降水井，降水井直徑為 300 mm，井深為 20 m。通過(guò)合理的降水方案，機(jī)械干作業(yè)成孔順利實(shí)現(xiàn)。

2.2 機(jī)械成孔

2.2.1 施工措施

由于施工場(chǎng)地南北高差為 6 m，采取了先施工較淺的樁，再施工較深的樁。較淺的樁施工后，對(duì)上部土層的穩(wěn)定起到加固作用，減少了深孔施工的壓力。另外，由于樁距較近，施工中采用了“跳打”的辦法，避免塌方保證了施工安全。

2.2.2 機(jī)械干作業(yè)成孔工藝流程

機(jī)械干作業(yè)成孔工藝流程為：定位放線→鉆機(jī)就位→埋設(shè)護(hù)筒→干鉆旋挖成孔→換鉆頭挖擴(kuò)大頭→樁身和擴(kuò)大頭檢查→清理孔底沉渣→吊裝鋼筋籠→二次清理孔底沉渣→澆灌混凝土→清理場(chǎng)地。

工藝流程具體要求如下。

1）依據(jù)施工圖，采用全站儀準(zhǔn)確測(cè)定各樁位的位置，做到定位放線精準(zhǔn)控制。

2）鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位，先鉆 3 m 深的孔，然后放置護(hù)筒，其位置要進(jìn)行校驗(yàn)。用鉆斗從護(hù)筒內(nèi)旋挖取土，邊挖土邊繼續(xù)下壓護(hù)筒，以確保施工安全。

3）通過(guò)鉆斗旋挖、提土，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

4）在挖至設(shè)計(jì)深度后換擴(kuò)孔鉆頭，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后對(duì)樁深、樁徑、垂直度及擴(kuò)大頭進(jìn)行驗(yàn)收。

5）吊裝鋼筋籠時(shí)要垂直吊入，不能斜插，以免將泥土帶入孔底形成沉渣，若不慎帶入泥土，必須進(jìn)行二次清理。

6）驗(yàn)收合格的樁要立即澆筑混凝土。澆筑混凝土?xí)r要反復(fù)上下活動(dòng)導(dǎo)管利用導(dǎo)管反插使混凝土密實(shí)?；炷恋奶涠茸詈每刂圃?180～200 mm，以免造成離析，影響樁的強(qiáng)度。施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1 所示。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)

2.2.3 基樁質(zhì)量要求

1）樁深、樁徑、垂直度及擴(kuò)大頭應(yīng)以實(shí)際測(cè)量值為準(zhǔn)，且必須滿足設(shè)計(jì)要求。成孔施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能間斷。

2）基樁質(zhì)量要求如表1 所示。

表1 基樁質(zhì)量要求

2.2.4 鋼筋籠制作及吊放

1）鋼筋籠主筋搭接長(zhǎng)度單面焊 10 d，雙面焊 5 d，鋼筋籠內(nèi)加強(qiáng)筋與主筋采用焊接連接方式，箍筋與主筋采用綁扎或點(diǎn)焊連接。

2）鋼筋籠宜整段制作，在起吊、運(yùn)輸、安裝中應(yīng)采取措施防止變形，吊點(diǎn)部位應(yīng)設(shè)置外箍或內(nèi)箍加強(qiáng)鋼筋，鋼筋籠放置方向應(yīng)與設(shè)計(jì)方向一致（見(jiàn)圖2）。

3）鋼筋籠就位后在鋼筋籠四周每隔 1.5 m 設(shè)置混凝土墊塊以確保保護(hù)層厚度。

圖2 鋼筋籠吊放

2.2.5 樁身混凝土澆筑

1）及時(shí)性和密實(shí)性。①混凝土澆筑前復(fù)查樁深、樁徑、垂直度及孔底沉渣厚度。不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，應(yīng)處理合格后，再進(jìn)行下道工序。②澆筑混凝土前，應(yīng)在孔內(nèi)放置導(dǎo)管，可有效防止混凝土離析，防止混凝土在澆灌過(guò)程中碰撞鋼筋籠及孔壁?；炷翝仓r(shí)，在距離地面 2.0～3.0 m 以下，采用導(dǎo)管反復(fù)振搗密實(shí)，隨澆筑隨振搗，每次澆筑高度不得＞1.5 m，在距離地表2.0～3.0 m 以內(nèi)，采用插入式振搗器振實(shí)。導(dǎo)管選用內(nèi)徑為 250 mm 的鋼制導(dǎo)管。吊車(chē)配合混凝土導(dǎo)管的安裝，導(dǎo)管要位于樁孔的正中，導(dǎo)管底高于孔底 0.4～2.0 m。

2）保證混凝土澆筑的連續(xù)性。①澆筑混凝土?xí)r應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，分層振搗密實(shí)，分層深度不得＞1.5 m，每層澆搗厚度不得超過(guò) 0.5 m。②混凝土澆筑至鋼筋籠底部時(shí)，應(yīng)減慢澆筑速度，在澆筑過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常測(cè)量混凝土面高程和埋管深度，及時(shí)上拔導(dǎo)管，混凝土澆筑到樁頂時(shí)，應(yīng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高 400～500 mm，以保證在鑿除浮漿后，樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

2.2.6 施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

旋挖鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)包括：樁位的具體測(cè)量、護(hù)筒的埋設(shè)深度、鉆孔成形的地質(zhì)條件分析、清孔注意事項(xiàng)、鋼筋籠的制作及安裝、灌注樁導(dǎo)管的安裝以及混凝土澆筑施工等事項(xiàng)。

施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

1）鉆機(jī)鉆進(jìn)較慢時(shí)，應(yīng)采取更換或改造鉆頭，重新安排刀具角度、形狀、排列方向以及改進(jìn)鉆進(jìn)方式等措施。

2）成孔中或成孔后，孔壁出現(xiàn)不同程度塌落。形成原因主要是由于土體結(jié)構(gòu)松散，鉆頭鉆速過(guò)快或空轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)引起孔壁坍塌。防治措施：探明塌落位置，用黏土回填至塌落段以上 1～2 m 處，并夯實(shí)；增加護(hù)筒，控制鉆進(jìn)速度繼續(xù)鉆進(jìn)，直到成樁。

3）防止斷樁的措施。按有關(guān)規(guī)范要求，通過(guò)計(jì)算和試配確定混凝土配合比，混凝土應(yīng)具良好的和易性和流動(dòng)性，初凝時(shí)間應(yīng)為正常澆筑時(shí)間的 2 倍，要求澆筑過(guò)程連續(xù)、快速，防止出現(xiàn)埋管、卡管及其他情況。

3 結(jié) 論

該工程基樁施工完畢且混凝土達(dá)到齡期后，對(duì)所有樁進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示樁身完整良好、承載力均滿足設(shè)計(jì)要求。主要結(jié)論如下。

1）機(jī)械成孔前，應(yīng)認(rèn)真研究地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)文件，與地勘單位和設(shè)計(jì)單位充分交流，掌握地下水位的高低、流向和土體結(jié)構(gòu)的分布、承載力等。

2）針對(duì)地質(zhì)條件的復(fù)雜性導(dǎo)致旋挖鉆孔灌注樁成孔及樁身成型過(guò)程中存在的隱蔽性，要求施工管理人員在施工過(guò)程中對(duì)施工質(zhì)量及操作流程必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行操作。

3）通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，為以后的基礎(chǔ)工程施工提供借鑒和參考。