基于工程實例分析大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)

劉良濱，曹林同，袁愈群

（1.深圳市基礎(chǔ)工程有限公司，廣東 深圳 518040；2.甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050；3.深圳市保達(dá)宏業(yè)投資有限公司，廣東 深圳 518040）

0 引言

鉆孔灌注樁作為灌注樁系中十分常見的類型，對樁徑、樁長的限制非常小，可通過對樁徑、樁長的靈活調(diào)整適應(yīng)不同情況下的樁基工程施工要求。由于超高層建筑、大跨度橋梁等工程樁基承載力要求普遍較高，因此通常會通過加大樁徑的方式提高鉆孔灌注樁的單樁承載力，當(dāng)鉆孔灌注樁的樁徑≥800mm時，則會被統(tǒng)一歸類為大直徑鉆孔灌注樁，對于大直徑轉(zhuǎn)孔灌注樁施工技術(shù)的研究意義重大。

1 工程概況

深圳利德悅府項目位于深圳市龍崗區(qū)坪地街道花園路與興華路交匯處，總占地面積1.7萬m2，總建筑面積9萬m2，主要為高層住宅建筑。為滿足地基承載力要求，本工程基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，共使用大直徑鉆孔灌注樁7根，鉆孔灌注樁單樁直徑2.2m，樁長介于50～118m，根據(jù)建筑高度等施工條件的不同，樁長分別為 106，118，110，100，69，50，57m。從地質(zhì)條件來看，本工程地基持力層主要微風(fēng)化大理巖，設(shè)計入巖深度在500mm以上，單樁承載力特征值為20 000kN，水下區(qū)域的樁身混凝土強度為C40。

2 大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點分析

2.1 施工準(zhǔn)備

在大直徑鉆孔灌注樁施工階段，施工準(zhǔn)備工作逐漸集中于機具設(shè)備準(zhǔn)備、技術(shù)準(zhǔn)備及現(xiàn)場準(zhǔn)備3個方面。在施工機具設(shè)備的準(zhǔn)備過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求選用鉆機等設(shè)備、工具，本工程中主要采用CK1800、CK2200兩種型號的沖孔打樁機作為鉆機，沖孔直徑在1.5～2.5m，同時還準(zhǔn)備了泥漿泵、翻斗汽車、機動翻斗車、水泵、鋼筋加工系統(tǒng)等設(shè)備，以及沖擊鉆頭、鋼護(hù)筒、鋼吊繩、混凝土澆灌臺架、下料斗、卸料槽等工具。為保證施工技術(shù)應(yīng)用的有效性，工程施工準(zhǔn)備階段還需及時獲取超前鉆報告、樁基施工圖等相關(guān)資料，編制詳細(xì)的施工技術(shù)方案，為具體施工操作提供明確指導(dǎo)，同時安排專業(yè)技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行成孔試驗，以了解現(xiàn)場地質(zhì)情況及相關(guān)成孔技術(shù)參數(shù)[1]。在現(xiàn)場準(zhǔn)備工作中，還需完成現(xiàn)場平整、排水設(shè)施建設(shè)、松軟土層處理、廢漿處理池設(shè)置、確定并復(fù)核樁位、標(biāo)高測定、樁基就位等工作。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒埋設(shè)是鉆孔灌注樁施工的必要工序，通?？煞譃橥诳?、安放護(hù)筒、回填等步驟，施工操作比較簡單，但對于護(hù)筒埋設(shè)深度等參數(shù)要求，還需根據(jù)工程實際施工條件確定[2]。如本工程中根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，將坑深控制在2～3m，并將護(hù)筒口與地面間距離控制在30～50cm，以免因孔內(nèi)水位過高、水壓過大等問題引起孔壁坍塌。挖坑施工結(jié)束后按照設(shè)計圖紙設(shè)置好定位樁，經(jīng)復(fù)核無誤后將護(hù)筒放在樁中心位置，完成護(hù)筒安放，并開始回填施工。由于回填時孔口同樣存在坍塌危險，因此應(yīng)采用C30以上強度等級的混凝土材料進(jìn)行圍護(hù)，并將回填高度控制在略低于護(hù)筒口下方的位置，回填結(jié)束后還要按規(guī)定時間等待護(hù)筒及圍護(hù)固化（本工程固化時間為8h）。

2.3 沖孔

在沖孔施工階段，由于大直徑鉆孔灌注樁工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，通常需要穿透多層地層或復(fù)雜地層，因此施工前需根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況及相關(guān)成孔技術(shù)參數(shù)對沖程與泥漿密度進(jìn)行調(diào)整，如表1所示。確定沖程與泥漿密度后，可直接開始沖孔，由于沖孔時孔壁會在水平力的擠壓影響下逐漸密實，因此在開孔階段，必須要注意放慢沖孔進(jìn)度，降低鉆孔所產(chǎn)生的沖擊力，以免出現(xiàn)塌孔問題，待鉆至護(hù)筒底部下方3～4m后，同樣需要放慢沖孔進(jìn)度以加強孔壁，保證孔壁的牢固性，之后方可進(jìn)入正常沖孔狀態(tài)。正常沖孔狀態(tài)下應(yīng)將鉆機提錘高度提高至1.5～2.0m，同時適當(dāng)降低泥漿濃度，對于凹凸不平或傾斜度較大的壓面，應(yīng)注意采用低錘快打的方式將傾斜突出部分沖平，以免出現(xiàn)偏孔、卡錘等情況，必要時還可向孔底拋擲直徑20～30cm的片石，將巖層斜面和凹凸不平處嵌補填平，待巖層傾斜、突出部分被沖平或填平后，方可再次提高錘并加快沖孔進(jìn)度。如巖層沖孔時出現(xiàn)溶槽、溶溝、小裂隙等特殊底層，還要注意及時投放片石、黏土、水泥等填充材料，以控制泥漿的流失[3]。此外，在沖孔過程中，必須要定時進(jìn)行鉆渣取樣鑒定，同時結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料及埋深、樁長、鉆機速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的入巖判斷，確定入巖后需要再次通過鉆渣取樣判斷巖性及風(fēng)化程度，商定入基巖時鉆進(jìn)速度，通過取樣確定下鉆至設(shè)計入巖深度后，方可由地勘單位、設(shè)計單位確認(rèn)終孔。如本工程持力層為微風(fēng)化巖，因此在入巖深度至500mm后達(dá)到設(shè)計深度，并向地勘、設(shè)計單位等各方匯報，完成沖孔施工。

表1 各類土層下沖程與泥漿密度選用

2.4 鋼筋籠施工

在鋼筋籠施工階段，通常需要先按照施工要求完成鋼筋籠制作，但由于鋼筋籠制作需要與其他環(huán)節(jié)施工共同進(jìn)行，為避免對樁基施工造成影響，應(yīng)將鋼筋場布置在基坑邊上，之后再根據(jù)實際施工情況制作鋼筋籠，確定鋼筋籠吊裝方案[4]。如本工程所采用鉆孔灌注樁樁徑為2.2m，根據(jù)相關(guān)施工要求，鋼筋籠長度最高值設(shè)定為118.28m，同時每12.0m設(shè)定為一節(jié)，分段進(jìn)行制作，具體工程數(shù)量如表2所示。而在鋼筋籠吊裝階段，由于吊裝所用鋼絲繩在鋼筋籠豎立起離地面時受力最大，且單節(jié)鋼筋籠重量為2.05t，因此按照吊重為20t、鋼絲繩直徑為56.0mm、破斷拉力為1 673kN計算，本工程最終選擇將整段（單根）鋼筋籠分為10節(jié)吊裝，以保證單根垂直起吊30t大于吊重20t，滿足起吊要求，之后再通過多點抬吊吊裝、整體空中回直豎向垂直運輸?shù)姆绞酵瓿射摻罨\吊裝入孔。

表2 鉆孔灌注樁鋼筋籠工程數(shù)量

2.5 水下混凝土灌注

在水下混凝土灌注施工階段，應(yīng)選擇合適的導(dǎo)管并提前進(jìn)行封閉水壓試驗，確定在施工期間可保持不漏水后方可開始施工。如本工程采用直徑為300mm的加厚型導(dǎo)管，確定內(nèi)壁光滑、接口嚴(yán)密后進(jìn)行封閉水壓試驗，試驗過程中水壓保持在0.3～0.5MPa，15min內(nèi)導(dǎo)管未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，最終確定可使用該導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。在安裝導(dǎo)管時，為避免堵管、導(dǎo)管拆除困難等問題，應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋入混凝土的深度（通常應(yīng)在2～6m），導(dǎo)管底端還要保持在孔底沉淀層面上方30～40cm處，以便隔水栓能順利排出[5]。在開始灌注混凝土后，需要將預(yù)先配制好的水泥砂漿導(dǎo)入導(dǎo)管內(nèi)，之后再將首灌混凝土傾入初灌斗內(nèi)，并剪斷懸掛隔水栓的鐵絲，使隔水栓、水泥砂漿和首批混凝土均能夠在被運輸至孔底后上升，灌注過程中還要定時對混凝土表面進(jìn)行測量，并準(zhǔn)確記錄混凝土灌入量、坍落度，整個灌注過程必須連續(xù)進(jìn)行，即便因特殊因素而需要中斷施工，也要將中斷時間控制在30min以上，以免對混凝土灌注質(zhì)量造成影響。待混凝土灌注施工結(jié)束后，要按照設(shè)計要求對灌注樁的混凝土表面標(biāo)高進(jìn)行核測，如混凝土表面標(biāo)高未能達(dá)到要求，需立即進(jìn)行補灌施工，確定標(biāo)高達(dá)標(biāo)后方可將護(hù)筒拔出，并開始進(jìn)行樁頭養(yǎng)護(hù)。

3 結(jié)語

大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)上已比較成熟，但在高層建筑、大跨度橋梁等各類工程實際施工中，要保證鉆孔灌注樁工程的施工質(zhì)量，仍需準(zhǔn)確把握施工準(zhǔn)備、護(hù)筒埋設(shè)、鋼筋籠施工等環(huán)節(jié)的施工技術(shù)要點。