干法旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

沈志俊

（大有水木建筑設(shè)計(jì)（北京）有限公司 揚(yáng)州分院,江蘇 揚(yáng)州225000）

一般來(lái)說(shuō),錘擊樁的噪聲會(huì)造成非常嚴(yán)重的環(huán)境污染,這在工程建筑的樁基工程上是與現(xiàn)在的文明綠色施工相違背的,并且不僅在環(huán)境上會(huì)造成比較嚴(yán)重的污染,還會(huì)對(duì)周邊的工作環(huán)境形成噪聲的影響。而本文中論述的干法旋挖的成孔灌注樁則能夠相應(yīng)的弱化甚至是解決這些問(wèn)題,其具有較高的單樁承載性以及較小的施工噪音的優(yōu)點(diǎn),因此在建筑工程的施工中經(jīng)常會(huì)使用到該技術(shù)。當(dāng)然,一項(xiàng)技術(shù)具備其優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)自然也會(huì)存在一些問(wèn)題,對(duì)于利用干法進(jìn)行旋挖成孔的灌注技術(shù)的問(wèn)題就是容易造成自縮頸、難以把控成樁的質(zhì)量以及漏筋。所以本文通過(guò)對(duì)干法旋挖成孔灌注樁的施工特點(diǎn)及典型案例的深入剖析,對(duì)其施工的技術(shù)問(wèn)題及關(guān)鍵因素進(jìn)行深入的分析,希望可以使之后相關(guān)的建筑施工得以參考。

1 工程概況

本文論述的工程案例是屬于超高建筑,共有90 層,建筑高度是450m,建筑面積442500m2。根據(jù)實(shí)際的承重情況及工程的基本設(shè)計(jì),這項(xiàng)工程共需要灌注樁786 根,而樁身的混凝土的實(shí)際強(qiáng)度需要達(dá)到C60,工程最初設(shè)計(jì)樁身長(zhǎng)度為16.4m-28.5m,那么根據(jù)承重要求需要兩種類(lèi)型的樁徑,一種是850mm 的,另一種是1080mm的。

在具體施工前,對(duì)施工地點(diǎn)進(jìn)行了多次實(shí)勘,發(fā)現(xiàn)擬建場(chǎng)地的空間有限,對(duì)施工會(huì)造成高度交叉的問(wèn)題,并且場(chǎng)地周邊的建設(shè)環(huán)境也并不理想,從勘測(cè)的水文報(bào)告中可以看出巖溶裂隙水已經(jīng)對(duì)建筑場(chǎng)地有所滲透,水頭標(biāo)高的常年范圍在34m-45m,變化幅度偏大,在4m-6m 之間,而水位的埋深是在32m-36m 左右,建設(shè)面積為55m×60m,空間相對(duì)不足,所以需要合理安排施工。

2 施工技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策研究

2.1 流水作業(yè)施工難度大。由于該工程的施工現(xiàn)場(chǎng)不夠廣闊,所以為了方便施工需要根據(jù)場(chǎng)地的實(shí)際情況將其劃分為4 個(gè)施工區(qū)域,這樣既可以最大限度的保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全,又能夠降低各個(gè)部門(mén)之間施工所帶來(lái)的不良影響,同時(shí)還為旋挖鉆機(jī)的施工減少了一定的難度為了是現(xiàn)場(chǎng)的施工能夠有序進(jìn)行,所以在所劃分的4 個(gè)施工區(qū)域分別放置了一臺(tái)鉆機(jī)進(jìn)行作業(yè),且要保證每臺(tái)相鄰鉆機(jī)的中心距≮6m同時(shí)其鉆孔的時(shí)間間隔≮48h。

2.2 鉆孔較深。從工程的施工設(shè)計(jì)來(lái)看,實(shí)際施工過(guò)程中鉆孔的難度相對(duì)較大,因?yàn)殂@孔的深度要求較高,且按照設(shè)計(jì)要求灌注樁需要深入到巖層的深度為4.69m。那么為了降低施工的鉆孔難度,經(jīng)過(guò)與監(jiān)理、業(yè)主以及相關(guān)的設(shè)計(jì)單位的工程性協(xié)商,最后根據(jù)建筑力學(xué)的分析,決定將原來(lái)設(shè)計(jì)中的鉆巖深度由4.69m調(diào)整為1.35m,因?yàn)檫@樣樁基依然的承重依然在基礎(chǔ)荷載的要求范圍之內(nèi)。

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 施工工藝流程。干法旋挖成孔灌注樁施工工藝流程為：施工前的準(zhǔn)備工作→埋設(shè)好護(hù)筒→鉆孔→沉渣的檢測(cè)與鉆孔的清理→制作及安裝鋼筋籠→安裝導(dǎo)管→再次清孔→灌注混凝土→后注漿。

3.2 施工準(zhǔn)備。為了使各位施工者在施工之前能夠良好的掌握施工的關(guān)鍵點(diǎn),對(duì)于干法旋挖鉆孔灌注樁技術(shù),我們組織了相關(guān)的技術(shù)交底工作,主要是設(shè)計(jì)者對(duì)施工者進(jìn)行的技術(shù)交底,使施工者在作業(yè)時(shí)能夠符合設(shè)計(jì)要求。為了使現(xiàn)場(chǎng)的施工能夠有條不紊的開(kāi)展起來(lái),我們相關(guān)的施工單位要求施工者要對(duì)樁孔的位置進(jìn)行良好的把控,并且需要多次的測(cè)量計(jì)算,從而明確施工的間距以及清晰鉆機(jī)的施工線(xiàn)路,這樣就能完整的繪制出相關(guān)作業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)平面分布圖。

3.3 護(hù)筒埋設(shè)。將吊環(huán)焊接在頂部是埋設(shè)護(hù)筒前的必要一步,樂(lè)為避免在吊裝護(hù)筒的時(shí)候其產(chǎn)生形變彎曲的情況,需要在護(hù)筒內(nèi)部添加4 道經(jīng)過(guò)加強(qiáng)的鋼筋。而將護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)的時(shí)候就需要對(duì)護(hù)筒的中心點(diǎn)位進(jìn)行逐個(gè)的控制,一般設(shè)定在3mm 范圍內(nèi),這就需要通過(guò)對(duì)裝維控制線(xiàn)的把控對(duì)護(hù)筒的中心位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位。之后再將護(hù)筒把控好的時(shí)候?yàn)榱吮苊猱a(chǎn)生護(hù)筒位移的現(xiàn)象,需要順著護(hù)筒的外圍不斷按照不同的層次將原土填入其中。護(hù)筒埋設(shè)如圖1 所示。

圖1 護(hù)筒埋設(shè)示意圖

3.4 鉆孔施工。鉆孔的土層將會(huì)依次貫穿到中等風(fēng)化巖層、泥灰?guī)r層、粉質(zhì)土層、卵石層、雜填土層、黏土層等,所以鉆孔的深度十分大。而在鉆到不同土層時(shí),使用的鉆頭也都不盡相同,這是由隔層的特性來(lái)決定的。當(dāng)鉆進(jìn)巖石層時(shí)需要通過(guò)螺旋嵌巖的磚頭,而筒式鉆頭則僅僅適用于土層鉆。鉆桿通過(guò)液壓性質(zhì)的動(dòng)力帶動(dòng)鉆機(jī),將會(huì)利用所產(chǎn)生的的強(qiáng)大壓力和扭轉(zhuǎn)程度使鉆頭能夠順暢的將巖土削切下來(lái)。利用鉆機(jī)提升設(shè)備會(huì)將被破壞掉的泥灰?guī)r等土質(zhì)帶出。一般需要將混凝土與鉆孔的時(shí)間間隔嚴(yán)格的控制在一天之內(nèi),這樣做是為了降低成孔的暴露時(shí)間,所以需要連續(xù)鉆進(jìn)鉆孔,防止鉆孔的塌陷。

3.5 沉渣檢測(cè)與清孔。為了滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)的要求,需要在鉆好深孔后應(yīng)用錘球法測(cè)量空地沉渣的厚度,同時(shí)要利用簡(jiǎn)式的鉆頭對(duì)多余的沉渣展開(kāi)清理,始終要控制孔底沉渣的厚度在18mm 以?xún)?nèi)。

3.6 鋼筋籠制作與安裝。鋼筋籠的加工及制作需要在相應(yīng)平臺(tái)上開(kāi)展才符合該項(xiàng)工程設(shè)計(jì),同時(shí)為了不使護(hù)筒和鋼筋相互摩擦需要露出的墊塊厚度為68mm,而為了達(dá)到這一工程設(shè)計(jì)需要在鋼筋籠的界面處排布6 塊由混凝土制成的墊塊。墊塊之間還要布置墊塊布,根據(jù)本工程設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)3 塊墊塊布之間相距2 米。然后需要在鋼筋籠內(nèi)排布3 根聲測(cè)管,并且要將其固定在鋼筋籠上,之后將側(cè)升官的上部蓋好,密封聲測(cè)管的下部。最后為了避免在吊裝時(shí)鋼筋管產(chǎn)生形變,就應(yīng)在加強(qiáng)筋的點(diǎn)上設(shè)置吊點(diǎn),并且勻速將鋼筋籠進(jìn)行升放,這樣就能盡量降低在施工過(guò)程中對(duì)鋼筋籠造成的形變。鋼筋籠結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示。

圖2 鋼筋籠結(jié)構(gòu)圖

3.7 導(dǎo)管安裝。導(dǎo)管的位置是在樁孔的中心,所以在安裝時(shí)需要通過(guò)絲扣將橡膠密封圈與導(dǎo)管接口相互連接,同時(shí)為了不使孔底產(chǎn)生灌注混凝土?xí)r造成的沖擊力,要把控好孔底的深度在0.8m以?xún)?nèi)。同時(shí)為了不使漏漿的問(wèn)題出現(xiàn)在施工的過(guò)程中,需要在灌注混凝土之前對(duì)灌注孔進(jìn)行承壓性建設(shè)以及水密性的驗(yàn)證。

3.8 二次清孔。為使成樁的質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求,不會(huì)產(chǎn)生夾渣等問(wèn)題,需要對(duì)孔底進(jìn)行二次清孔。其方法就是使用氣舉反循環(huán)法,在開(kāi)展本項(xiàng)工作前小準(zhǔn)備好三牙輪的鉆頭,拍不好孔底的排氣孔的位置,盡量與孔底保持在1.8m的間距。之后利用高壓空氣灌入樁里,經(jīng)過(guò)多次的循環(huán)將沉渣通過(guò)導(dǎo)管排空,這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵在空壓機(jī)。氣舉反循環(huán)示意圖如圖3 所示。

圖3 氣舉反循環(huán)示意圖

3.9 混凝土灌注。在該工程中經(jīng)過(guò)驗(yàn)證確定了混凝土的配比,混凝土的灌注需要在對(duì)二次清孔的檢測(cè)達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行施工,混凝土的配比應(yīng)是水灰比0.67 以及P.O48.9 的普通硅酸鹽水泥,為了不發(fā)生斷樁的情況,灌注混凝土的間隔時(shí)間不得少于其初凝時(shí)間,并且在該項(xiàng)施工時(shí)灌注的實(shí)際標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)標(biāo)高多大概0.45m,才能滿(mǎn)足混凝土灌注的理論要求。

3.10 后注漿。對(duì)已經(jīng)成樁完成的灌注樁需要進(jìn)行加固處理,其方法是注漿加固,這樣的做法可以對(duì)樁端的穩(wěn)固成度起到提升和加強(qiáng)的作用,同時(shí)也會(huì)使樁側(cè)的摩擦阻力加以提升,從而使灌注樁的承載力的性能得到穩(wěn)固的加強(qiáng)。這樣做的好處就是減少甚至不出現(xiàn)非均勻沉降的情況。樁身混凝土的配合比與加固性質(zhì)的注漿混凝土是相同的。

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)題與解決策略。在本項(xiàng)施工的過(guò)程中相對(duì)而言比較容易出現(xiàn)坍孔的情況,對(duì)于這種常見(jiàn)性問(wèn)題而言產(chǎn)生的原因有很多,在本工程中涉及到的原因一般有高速鉆孔、形成孔內(nèi)的負(fù)壓、孔壁與鉆頭的過(guò)度接觸以及本身的粉質(zhì)土的松散性等。根據(jù)該項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)所需的鉆孔深度較高,所以相對(duì)容易在提升鉆頭的過(guò)程中造成深孔負(fù)壓的影響,從而造成坍孔的情況。在發(fā)生上述的坍孔現(xiàn)象時(shí)需要即刻停止施工,對(duì)造成坍孔的原因進(jìn)行全面的分析,判斷出坍孔的嚴(yán)重程度,進(jìn)而制定出相應(yīng)的解決方略,之后才能開(kāi)展后續(xù)施工。在遇到較為重型的坍孔時(shí)可以采取逆向旋轉(zhuǎn)漸進(jìn)拔升的方式提出鉆頭,之后需要在產(chǎn)生坍孔之處對(duì)坍孔進(jìn)行注漿修復(fù),待其凝固之后方可根據(jù)坍孔的經(jīng)驗(yàn)重新鉆孔。相對(duì)而言輕微的坍孔只需要拔出鉆頭重新下孔便可。

4.2 鋼筋籠卡導(dǎo)管及解決策略。在樁孔處吊裝好鋼筋籠需要對(duì)混凝土進(jìn)行灌注并且對(duì)導(dǎo)管展開(kāi)安裝。在進(jìn)行兩者的施工時(shí)會(huì)有鋼筋籠和導(dǎo)管之間的摩擦以及鉤嵌的問(wèn)題,使施工過(guò)程變得相對(duì)艱難。為了順利施工所以通過(guò)對(duì)導(dǎo)管的震動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)等方式解決導(dǎo)管提升困難的問(wèn)題,并且在解決問(wèn)題的同時(shí)還要對(duì)導(dǎo)管的上升高度進(jìn)行嚴(yán)格的把控,切忌在混凝土界面上露出導(dǎo)管。

4.3 鋼筋籠上浮及解決策略?；炷猎跐仓^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一定的沖擊作用力,這在澆筑灌注樁的施工過(guò)程中是不可避免的,那么受沖擊力的影響會(huì)使混凝土產(chǎn)生一定的浮力,在這種浮力的作用下鋼筋籠極易上浮。當(dāng)面對(duì)這種問(wèn)題時(shí)需要對(duì)混凝土的澆筑速度嚴(yán)格把控,同時(shí)還需要在攪拌質(zhì)量及壇洛度指標(biāo)兩個(gè)層面進(jìn)行強(qiáng)制把控,提升混凝土的質(zhì)量,盡量避免產(chǎn)生鋼筋籠上浮的問(wèn)題。

4.4 埋鉆和卡鉆問(wèn)題及解決策略。對(duì)于快速旋挖而言是會(huì)造成埋鉆以及卡鉆等一系列問(wèn)題的,這屬于在旋挖施工中的常見(jiàn)問(wèn)題。產(chǎn)生這種問(wèn)題之后還會(huì)進(jìn)而使鉆頭和鉆桿發(fā)生壞損的問(wèn)題。這樣對(duì)本文論述的干法旋挖灌注樁的工程質(zhì)量及施工速度都會(huì)造成不良影響,所以在面對(duì)這類(lèi)問(wèn)題時(shí)首先需要使鉆孔內(nèi)部的壓力相對(duì)平衡,同時(shí)在利用振動(dòng)錘和起重機(jī)的震動(dòng)性及拉力對(duì)鉆頭進(jìn)行緩慢的提升,在這一解決問(wèn)題的過(guò)程中切忌通過(guò)蠻力對(duì)鉆提進(jìn)行強(qiáng)行的提拉。

5 結(jié)論

為了能夠達(dá)到預(yù)期的技術(shù)指標(biāo),取得良好的技術(shù)效應(yīng),需要在該項(xiàng)目的施工過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)及各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的把控。同時(shí)在第三方的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)后,本工程的灌注樁的樁身其完整性已經(jīng)符合了Ⅰ類(lèi)樁的標(biāo)準(zhǔn),與預(yù)期的工程指標(biāo)近乎吻合,合格率更是高達(dá)97.85%,對(duì)建筑工程的結(jié)構(gòu)提供了安全的保障。