干法旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用

龔文婷

福建正爵海建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 寧德 352100

在建筑工程樁基工程中，常見(jiàn)的錘擊樁噪聲污染問(wèn)題較為突出，難以滿足建筑工程文明綠色施工技術(shù)要求。干法旋挖成孔灌注樁是利用旋挖機(jī)成孔后灌注形成樁基，具有施工噪音小、單樁承載性能高等特點(diǎn)。在建筑工程中應(yīng)用廣泛，但也存在成樁質(zhì)量不易控制、易出現(xiàn)自縮頸、漏筋等質(zhì)量問(wèn)題。本文結(jié)合某建筑工程，深入分析干法旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)難點(diǎn)和施工技術(shù)要點(diǎn)，以期為建筑工程施工提供有益借鑒，

1 工程概況

本工程為某超高層建筑。建筑面積為430600m2，地上建筑88 層，建筑高度428m。根據(jù)工程設(shè)計(jì)，本工程采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為800mm、1000mm 兩種類(lèi)型樁型，樁長(zhǎng)為15.7～26.7m。灌注樁數(shù)量625 根，樁身混凝土強(qiáng)度C50。

根據(jù)工程勘測(cè)，擬建場(chǎng)地環(huán)境較為復(fù)雜，場(chǎng)地面積僅為55m×60m，交叉作業(yè)影響較大。水位埋深為35～40m，水頭標(biāo)高為32.5～34.3m，水文勘測(cè)報(bào)告揭示場(chǎng)地內(nèi)存在巖溶裂隙水，變化幅度為10～12m，常年水頭標(biāo)高在32～39m 范圍內(nèi)。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策研究

2.1 場(chǎng)地狹小，流水作業(yè)施工難度大

本工程場(chǎng)地狹小，旋挖鉆機(jī)施工難度大，且相互作用影響顯著，給施工進(jìn)度控制和四個(gè)安全帶來(lái)不良影響。為保障現(xiàn)場(chǎng)有序施工，施工單位將施工現(xiàn)場(chǎng)劃分為3 個(gè)區(qū)域，安排3 臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工，相鄰鉆機(jī)中心距≮4m 且鉆孔時(shí)間間隔≮36h。

2.2 鉆孔深度大

根據(jù)工程設(shè)計(jì)，灌注樁深入巖層深度為4m，且鉆孔深度較大，給鉆孔施工造成一定的困難。經(jīng)與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位溝通，將入巖深度由4m 調(diào)整為1m，經(jīng)驗(yàn)算，樁基承載能夠滿足建筑基礎(chǔ)荷載要求。

3 干法旋挖成孔施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 干法旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

干法旋挖成孔施工技術(shù)具有多種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①不要制備和使用泥漿，施工效率高，節(jié)省泥漿外運(yùn)費(fèi)用，且符合現(xiàn)代城市現(xiàn)場(chǎng)文明施工要求；②噪音污染少，本工程位于市中心，對(duì)噪音污染要求嚴(yán)格，干法旋挖成孔灌注樁噪音污染小，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)文明施工標(biāo)準(zhǔn)要求；③成孔速度快。由于干法旋挖成孔灌注樁不需要制備泥漿，機(jī)械化程度較高，施工效率高，可滿足施工進(jìn)度控制要求；④承載力性能高。本工程屬于超高層建筑，單樁豎向承載力性能要求達(dá)到12000kN，使用干法旋挖成孔灌注樁技術(shù)無(wú)泥漿潤(rùn)滑作用，樁身側(cè)阻力較高。單樁承載力高于濕法旋挖成孔灌注樁；⑤地質(zhì)條件適應(yīng)性良好。干法旋挖成孔灌注樁鉆機(jī)可更換鉆頭，能夠應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜地質(zhì)條件，不需要配合其他施工機(jī)械施工，有利于施工成本控制。綜合上述原因，本工程選擇采用干法旋挖成孔灌注樁施工工藝［1］。

3.2 施工工藝流程

干法旋挖成孔灌注樁施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→護(hù)筒埋設(shè)→鉆孔→沉渣檢測(cè)與清孔→鋼筋籠制作與安裝→導(dǎo)管安裝→二次清孔→混凝土灌注→后注漿。

3.3 施工準(zhǔn)備

在干法旋挖鉆孔灌注樁施工前，為確保各施工人員掌握施工技術(shù)要點(diǎn)，施工單位根據(jù)施工設(shè)計(jì)進(jìn)行施工技術(shù)交底，由設(shè)計(jì)人員對(duì)施工技術(shù)人員和施工班組落實(shí)施工技術(shù)交底，并要求加強(qiáng)施工測(cè)量，明確樁孔位置，確定鉆機(jī)行走路線和施工間距，繪制施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖，確保施工現(xiàn)場(chǎng)有序施工。場(chǎng)地整平，以推土機(jī)整平、壓實(shí)場(chǎng)地，承載力不足區(qū)域鋪設(shè)500mm 厚建筑廢料，以滿足鉆機(jī)行走要求［2］。

3.4 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)前，在頂部焊接吊環(huán)，內(nèi)筒加設(shè)3 道加強(qiáng)筋，防止護(hù)筒吊裝過(guò)程中發(fā)生護(hù)筒變形扭曲現(xiàn)象。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，加強(qiáng)護(hù)筒定位測(cè)量，根據(jù)樁位中心控制線確定護(hù)筒中心點(diǎn)位置，將中護(hù)筒中心點(diǎn)位偏差控制在5mm 以內(nèi)。護(hù)筒控制到位后，沿護(hù)筒外側(cè)分層填實(shí)原土，防止護(hù)筒移位。

3.5 鉆孔施工

由于鉆孔深度較大，貫穿土層包括雜填土層、黏土層、卵石層、粉質(zhì)土層、泥灰?guī)r層、中等風(fēng)化巖層等，根據(jù)巖土勘察報(bào)告和鉆進(jìn)深度更換鉆頭，土層鉆進(jìn)使用筒式鉆頭，巖層鉆進(jìn)使用螺旋嵌巖鉆頭。鉆機(jī)就位后，鉆桿在液壓馬達(dá)帶動(dòng)下產(chǎn)生向下壓力和扭矩，帶動(dòng)鉆頭螺旋切削巖土。破損卵石、泥灰?guī)r等隨土體壓入鉆頭筒內(nèi)，通過(guò)鉆機(jī)提升裝置帶出。為防止鉆孔坍孔問(wèn)題，鉆孔連續(xù)鉆進(jìn)，減少成孔后暴露時(shí)間，鉆孔與混凝土間隔時(shí)間控制在24h 以內(nèi)［3］。

3.6 沉渣檢測(cè)與清孔

根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，沉渣厚度應(yīng)控制在20mm 以內(nèi)。鉆孔成孔后，采用垂球法進(jìn)行孔底沉渣測(cè)量孔底沉渣厚度，并更換筒式鉆頭清孔，將孔底沉渣控制在20mm 以內(nèi)。

3.7 鋼筋籠制作與安裝

本工程中，鋼筋籠在加工平臺(tái)上加工制作。鋼筋籠截面對(duì)稱(chēng)設(shè)置4 塊混凝土墊塊，墊塊露出鋼筋籠厚度為70mm，作為鋼筋籠保護(hù)層，避免鋼筋籠與護(hù)筒碰撞。墊塊布設(shè)間距為2m，每道4 塊。為滿足成樁質(zhì)量檢測(cè)要求，鋼筋籠制作時(shí)內(nèi)設(shè)2 根聲測(cè)管，聲測(cè)管下端封閉，上段加蓋，與鋼筋籠綁扎固定。鋼筋籠吊裝施工時(shí)，應(yīng)勻速提升和下放，吊點(diǎn)應(yīng)設(shè)置加強(qiáng)筋位置，防止鋼筋籠吊裝變形［4］。

3.8 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管安裝時(shí)，導(dǎo)管接頭采用橡膠密封圈絲扣連接。導(dǎo)管位于樁孔中心位置，距孔底高度控制在1 以內(nèi)，避免混凝土灌注對(duì)孔底產(chǎn)生沖擊作用?；炷凉嘧⑶皯?yīng)進(jìn)行水密性檢測(cè)和承壓試驗(yàn)，避免混凝土灌注過(guò)程中出現(xiàn)漏漿問(wèn)題。

3.9 二次清孔

本工程中，為確保成樁質(zhì)量，避免出現(xiàn)夾渣、縮頸等問(wèn)題，采用氣舉反循環(huán)法進(jìn)行清孔，鉆頭更換三牙輪鉆頭，排氣孔底部距孔底2m，空壓機(jī)產(chǎn)生高壓空氣注入樁孔內(nèi)，沉渣經(jīng)導(dǎo)管排除（如圖1 所示），多次循環(huán)清孔。

圖1 氣舉反循環(huán)示意圖

3.10 混凝土灌注

導(dǎo)管安裝并二次清孔檢查合格后灌注混凝土。本工程中，混凝土配合比經(jīng)試驗(yàn)配比確定，采用P.O 52.5 普通硅酸鹽水泥，水灰比0.55?；炷凉嘧⒅袛鄷r(shí)間應(yīng)小于初凝時(shí)間，避免形成斷樁?；炷凉嘧r(shí)，應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m 左右。

3.11 后注漿

為提高灌注樁承載力性能，在灌注樁成樁后，施工單位對(duì)灌注樁進(jìn)行后注漿加固處理，通過(guò)后注漿技術(shù)提高樁端固結(jié)程度和樁側(cè)摩阻力，提高灌注樁承載力性能，避免樁基工程出現(xiàn)不均勻沉降。本工程中，后注漿混凝土配合比與樁身混凝土一致，單樁混凝土注漿量≮1.0t，以注漿量和注漿壓力雙控，注漿完成后及時(shí)封堵注漿管［5］。

4 干法旋挖成孔灌注樁常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及對(duì)策研究

4.1 坍孔問(wèn)題及應(yīng)對(duì)

在灌注樁施工中，坍孔是最為常見(jiàn)的問(wèn)題，在各階段均可能發(fā)生。本工程可能引發(fā)坍孔的原因包括：粉質(zhì)土松散、鉆孔速度過(guò)快、鉆頭擾動(dòng)孔壁、孔內(nèi)形成負(fù)壓等。由于本工程鉆孔深度較大，鉆頭提升時(shí)容易形成負(fù)壓，引發(fā)坍孔問(wèn)題。如遇坍孔問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)停止施工，拔出鉆頭并分析坍孔成因，經(jīng)研究制定應(yīng)對(duì)措施后繼續(xù)施工。如遇輕微坍孔可拔出鉆頭后重新鉆進(jìn)，如遇嚴(yán)重坍孔且鉆頭拔出困難時(shí)，可反向旋轉(zhuǎn)并逐步提升、拔出鉆頭。鉆頭拔出后，可在樁孔周?chē)鷮?duì)稱(chēng)澆筑混凝土砂漿，待周?chē)馏w固結(jié)后重新鉆進(jìn)。

4.2 鋼筋籠卡導(dǎo)管及應(yīng)對(duì)

鋼筋籠吊裝至樁孔后，安裝導(dǎo)管并灌注混凝土。在混凝土灌注和導(dǎo)管提升時(shí)，因?qū)Ч芘c鋼筋籠碰撞、鉤掛等造成導(dǎo)管提升困難。針對(duì)該問(wèn)題，可采用緩慢旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)導(dǎo)管方式解決，并注意導(dǎo)管提升高度，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提升至混凝土界面以上。

4.3 鋼筋籠上浮及應(yīng)對(duì)

在灌注樁澆筑施工過(guò)程中，在混凝土澆筑沖擊作用下，鋼筋籠受混凝土浮力作用容易出現(xiàn)上浮問(wèn)題，其主要原因是澆筑速度過(guò)快，混凝土對(duì)鋼筋籠形成較大的浮力。針對(duì)該問(wèn)題，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度，加強(qiáng)混凝土坍落度指標(biāo)控制，加強(qiáng)攪拌站拌和質(zhì)量控制，對(duì)不符合質(zhì)量要求混凝土予以退場(chǎng)處理。

4.4 埋鉆和卡鉆問(wèn)題及應(yīng)對(duì)

在旋挖成孔施工中，如旋挖速度過(guò)快可能造成卡鉆、埋鉆等問(wèn)題，導(dǎo)致鉆頭提升、鉆進(jìn)困難，并引發(fā)鉆頭損壞、鉆桿扭斷等問(wèn)題，影響干法旋挖灌注樁施工效率和成樁質(zhì)量。遇埋鉆、卡鉆等問(wèn)題時(shí)，在保持孔內(nèi)壓力的情況下，借助起重機(jī)、振動(dòng)錘等設(shè)備緩慢提升，提鉆過(guò)程中邊提升邊振動(dòng)，嚴(yán)禁強(qiáng)行提鉆。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程中，施工單位加強(qiáng)施工過(guò)程各環(huán)節(jié)施工技術(shù)要點(diǎn)管理和質(zhì)量控制，取得了良好的技術(shù)應(yīng)用效果。經(jīng)第三方專(zhuān)業(yè)單位樁基檢測(cè)，灌注樁樁身完整性達(dá)到Ⅰ類(lèi)樁，合格率為98%，達(dá)到工程預(yù)期目標(biāo)，有力保障了建筑工程結(jié)構(gòu)安全。