復雜地質及填海區(qū)域倉儲工程較長樁基灌注樁施工技術的相關分析

陸俊杰，王 明，呂小海，葉 乾，葉會峰，李云鵬，于志權（中國二十二冶集團有限公司華東分公司，上海 200120）

較長樁基灌注樁施工技術的優(yōu)勢在于可以保證成孔安全與樁孔的垂直度，同時可以減小鉆孔灌注樁的施工難度，近年來在鉆孔灌注樁施工中得到了廣泛的應用。更為重要的一點是，在長期的實踐應用中發(fā)現(xiàn)，較長樁基灌注樁施工技術可以滿足一般深度的鉆孔灌注樁施工工藝難以滿足的要求，這對于大型建筑物超深樁基施工來說具有十分重要的意義。為進一步推動較長樁基灌注樁施工技術的廣泛應用，對其應用要點與質量控制策略進行深入系統(tǒng)的分析探討十分必要。

1 相關工程簡介

某倉儲工程位于浙江省臺州市玉環(huán)縣蘆蒲鎮(zhèn)；項目建設用地面積 66 667 m2，總建筑面積 116 481 m2，計容建筑面積 146 632 m2，建筑總占地面積 40 580 m2。項目主要建設內(nèi)容為兩個物流倉儲結構、汽車坡道、食堂宿舍樓、分揀中心、設備用房、門衛(wèi)結構等。

該工程樁基設計為樁徑 700 mm，長度為 62～70 m。樁身混凝土強度為 C 35，約 2 000 余根鉆孔灌注樁。工程地質為填海區(qū)域，地表往下約 6 m 為山石填土，粒徑大小不一，最大者超 1 m。填土層以下多為淤泥土質層及部分黏土層。樁基施工設計文件要求灌注樁樁長及伸入持力層（＞2 D）深度雙向控制。

2 較長樁基灌注樁施工技術簡述

隨著近年來城市化進程的加快，建筑得到了較大程度的發(fā)展，但同時荷載壓力不斷加大，如何通過加深樁孔和樁基密度來均衡建筑物壓力顯得尤為關鍵。建筑行業(yè)在長期的實踐應用中發(fā)現(xiàn)較長樁基灌注樁施工技術可以有效保證成孔安全和樁孔的垂直度，可以滿足大型建筑物超深樁基的施工要求，因而得到了廣泛的應用。較長樁基灌注樁施工技術是一種以鉆孔方式成孔及水下混凝土等工藝結合而成的基礎樁技術，其所形成的基礎樁形狀較為細長，而且樁孔深度通常大于 70 m。就目前較長樁基灌注樁施工技術的應用情況來看，其不單單可以保證成孔安全，還可以保證樁孔在孔徑、垂直度及彎曲度等方面的要求，有效確保整個施工質量，不過因為其施工存在較大的技術難點，因而在使用此技術時需要給予充分的重視。

較長樁基灌注樁施工技術的優(yōu)勢集中體現(xiàn)在以下 4 個方面。

（1）通常在施工過程中均會使用一些較為常規(guī)的機械設備，施工人員通過合理選擇與控制鉆孔灌注樁的技術參數(shù)可以提升鉆孔成孔的效率與質量，且可以有效防止灌注樁出現(xiàn)坍塌和縮徑的質量問題。

（2）與一般深度的鉆孔灌注樁施工工藝相比，較長樁基灌注樁施工技術的最大優(yōu)勢在于對清孔工藝進行了完善和創(chuàng)新，尤其是所使用的提鉆前一次性清孔技術可以避免后續(xù)開展清孔操作，灌注混凝土前的二次清孔技術可以對泥漿性能作出較好的改善，大大提升清孔效果。實踐應用發(fā)現(xiàn)，通過這種施工工藝可以保證孔底沉渣滿足施工規(guī)范，保證混凝土灌注前的轉孔穩(wěn)定性和水下混凝土灌注質量。

（3）在成孔施工過程中，為有效控制樁孔的垂直度，較長樁基灌注樁施工技術可以始終采取防斜技術，這樣可以最大限度確保鋼筋籠安裝質量，同時鄰樁相互之間不會產(chǎn)生影響，可以開展正常施工。

（4）近年來隨著較長樁基灌注樁施工技術的發(fā)展，其施工技術得到了較大程度的完善，比如為有效確保樁身混凝土強度、混凝土與樁周之間的飽滿度，較長樁基灌注樁施工技術特別對水下混凝土灌注工藝進行了改進，在臨海及填海區(qū)域倉儲建筑及重型建筑物的深基礎施工中均得到了廣泛的應用。

3 較長樁基灌注樁施工技術應用過程中的常見問題與解決措施

3.1 沉渣問題與解決對策

在開展樁成孔與混凝土澆筑施工前，往往所完成的鉆孔底部會殘留較多的沉渣，這些沉渣積存于孔底部，會很大程度上對基樁端的承載力產(chǎn)生影響，對整個施工質量有較大的影響。針對這種情況，目前主要是通過泵吸循環(huán)技術或者氣舉反循環(huán)技術，這兩項清孔技術均有良好的應用效果，尤其是氣舉反循環(huán)技術的應用效果較為突出，當鉆孔較深時采用桿內(nèi)液柱增加的方式，可以大大提升清孔效率。實踐應用發(fā)現(xiàn)，泵吸循環(huán)技術隨著可以取得較好的清孔效果，但因為受到自身技術條件的限制，在施工過程無法保證驅動壓力大于大氣壓，導致其在鉆孔較深的情況下無法實現(xiàn)最佳的清孔效果，應用范圍受到一定的限制。

3.2 泥皮問題與解決對策

較長樁基灌注樁施工技術在應用過程中，需要考慮較多的技術問題，比如復雜地層情況與多層的地層狀況，原因在于此階段施工往往成孔時間會較長，基樁孔壁會殘留一些泥皮，這些泥皮會對樁基承載力產(chǎn)生一定的影響，因而必須對泥皮問題的解決給予充分的重視。就目前泥皮問題的解決措施來看，主要有以下 3 點。

（1）在施工前施工人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場地層的情況，合理確定施工工藝，確保所選的施工工藝具有較高的可行性和可操作性。

（2）如果在施工過程中發(fā)現(xiàn)土層質量較差，或者部分泥漿無法自行造漿，則施工人員可以根據(jù)具體的施工要求和特點選擇高塑性的土開展人為操作，以確?？梢灾圃旌线m的人工造漿。

（3）待成孔之后，施工人員要及時對成孔進行清掃，解決泥皮問題。需要注意的一點是，在清孔操作過程中，施工人員務必選擇質量優(yōu)等的泥漿完成清孔，最大限度消除泥皮。

4 較長樁基灌注樁施工技術要點

4.1 灌注樁施工的泥漿控制要點

泥漿配制與控制是較長樁基灌注樁施工的基礎性工作，且會對較長樁基灌注樁施工質量產(chǎn)生直接的影響。通常情況下，泥漿的主要作用是護壁、排渣和冷卻鉆頭，當泥漿性能良好時，其失水量會大大降低，可以確保泥漿具有較高的粘結力，這對于維護孔壁施工質量具有十分重要的意義。因此，必須給予泥漿配制充分的重視?？偟膩碚f，在泥漿配制與控制過程中需要重點遵循以下技術原則。

（1）施工人員要及時對鉆孔過程中出現(xiàn)的廢棄泥漿進行清除，組織專人的施工人員撈取沉淀池中的沉渣，補充優(yōu)質泥漿。

（2）可以采用優(yōu)質的膨潤土與化學外加劑來提升泥漿瓢，比如可以選擇純堿作為化學外加劑，實踐應用發(fā)現(xiàn)，通過這種方式可以有效減緩砂粒的沉淀速度。

（3）在施工過程中施工人員要確保鉆桿接頭的密封性，確保泥漿可以徹底有效的從孔底返出。

（4）及時打開泥漿分離器，以此來實現(xiàn)降低含砂率的目的。除此之外，研究發(fā)現(xiàn)，在泥漿的水化作用下，粘土和泥漿的分散效果可以得到有效的強度，粘土的造漿率也可以得到提升，這對于整個鉆孔施工十分有利，因而給予泥漿配制足夠的重視十分有必要的。

4.2 鉆機就位與鉆進技術

鉆機的有效應用可以大大提升較長樁基灌注樁施工的效率與質量，近年來得到了廣泛的應用。在鉆機及時就位過程中，施工人員重點需要做好兩方面的工作，一方面要科學調整天車中心和轉盤中心，確保兩者可以與樁位中心處于同一垂直線之上，另一方面待鉆機安裝工作完成后，施工人員要及時通過水平尺、測錘等設備對鉆機的安裝位置進行二次檢查，對于不符合安裝要求的內(nèi)容及時進行調整，確保鉆機安裝質量滿足相關的規(guī)范要求。

待鉆機安裝工作完成后，即可以利用鉆機技術開展施工。鉆進技術應用過程中需要把控好以下要點。

（1）為確保鉆進技術的順利應用，施工人員需要在鉆進施工前對施工現(xiàn)場的地層情況進行全面的勘察，并根據(jù)試驗成孔的情況分析鉆進曲線，確定鉆進技術參數(shù)。

（2）務必保證鉆機頂部的起吊混輪緣、樁孔中心與轉盤中心均處于同一鉛垂線之上，并保證偏差不大于 2 cm，采用減壓鉆進技術來保證超深鉆孔的垂直精度。

（3）應當最大限度減少泵量的鉆進，同時要防止因為泥漿沖刷孔壁而導致塌孔擴徑現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（4）鉆進施工時可以在鉆頭上部安裝導正器，對于淺孔施工則要適當配重導正器，上部可以采用鉆機的液壓頂來承受鉆具的重力，以此確保鉆桿可以呈鉛垂態(tài)旋轉。

（5）為確保鉆孔的垂直度，施工人員需要在護筒鉆桿上設置 2 個鉆具扶正器，通常間距可以控制在 20～30 m。需要注意的一點是，要盡量減少鉆具的自由變形長度，確保鉆具可以在重力作用下始終處于垂直向下，實踐應用發(fā)現(xiàn)這種施工方法可以最大限度保證鉆孔的垂直度，值得推廣應用。除此之外，如果發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場的土壤無法滿足鉆進技術要求，則可以根據(jù)土壤特點合理添加膨潤土和化學處理劑，尤其是粘性差、防水能力不強的土壤更要給予充分的重視，以此確保土壤可以滿足鉆進技術要求。

4.3 清孔操作的技術要點

清孔操作可以確保較長樁基灌注樁施工技術的有效應用，不過鑒于清孔工作對專業(yè)性有較高的要求，因而實際開展操作時要嚴格遵循相關的技術規(guī)范，具體需要做好以下工作。

（1）施工人員在進行一次清孔操作時可以優(yōu)先選擇雙泵并聯(lián)式循環(huán)清孔工藝，同時借助相關的輔助鉆具來提升清孔效率。比如在清孔過程中施工人員要對鉆機的轉動情況開展檢查，確保鉆機處于慢速轉動狀態(tài)，確?？梢栽?5 min 內(nèi)有效破碎泥塊。

（2）清孔過程中施工人員要對泥漿循環(huán)進行改變，確保各個斷面的泥塊可以有效返出，并清除泥屑。

（3）二次清孔過程中施工人員可以通過導管反復活動替漿法和雙泵正循環(huán)法來替換之前的高濃度泥漿，確保沉渣整體厚度控制在 120 mm。

4.4 鋼筋籠加工與吊裝要點

因為較長樁基灌注樁所需要的鋼筋籠較長，鋼筋的直徑較大，一次無法完成，通常需要分段制作和分段吊裝，而且常規(guī)的焊接技術無法有效滿足較長樁基灌注樁施工工藝要求，因而可以選擇套筒連接技術。鋼筋籠加工與吊裝過程中需要重點把控以下要點：（1）鋼筋籠加工臺通常要選擇在較為寬敞的場地，加工臺長度要同時可以滿足3節(jié)鋼筋籠的加工制作要求，盡量保證鋼筋加工臺的長度與鋼筋籠長度相等。（2）在鋼筋籠制作時，需要先制作主筋和加勁筋，主筋通過鋼套筒連接，確保套筒兩端均為順絲或反絲。同時應該對主筋進行標號，標注樁號和鋼筋籠節(jié)號。（3）待鋼筋籠制作工作完成后，施工人員可以卸除鋼套筒，將已經(jīng)分段完成的鋼筋籠推離鋼筋加工臺，分批次進行吊裝，并在孔口部位進行接長，可以通過鋼套筒實現(xiàn)接長目的，滿足施工需求。

4.5 混凝土灌注問題及解決對策

混凝土灌注可以直接影響較長樁基灌注樁施工技術的應用質量，對基樁承受程度有較大的影響，因而必須給予混凝土灌注施工充分的重視。實際開展施工過程中需要注意以下要點

（1）鑒于較長樁基灌注樁施工過程中需要大量的混凝土，而且往往混凝土灌注深度較深，因而在開展水下混凝土灌注施工時務必合理確定混凝土配合比。同時保證混凝土的質量。

（2）首灌量對混凝土灌注質量也有一定的影響，比如在混凝土注入過程中，極易出現(xiàn)首灌球塞和混凝土無法同時到達孔底的情況，這種情況往往會出現(xiàn)混漿的不利情況，直接對混凝土注入質量產(chǎn)生影響。針對這一問題，可以從兩方面著手，一方面相關的施工人員要嚴格按照相關的技術規(guī)范開展混凝土灌注施工，給予混凝土灌注施工充分的重視，另一方面在混凝土灌注施工過程中，要合理確定和把控首灌時間，尤其是要對一些灌注時間較長的樁給予充分的重視，加強灌注施工過程中的質量控制，做好混凝土灌注施工質量的全過程和動態(tài)監(jiān)管。

5 結 語

較長樁基灌注樁施工技術具有良好的應用前景，但同時也極易受到地下水和土層的影響而降低施工質量。針對較長樁基灌注樁施工技術中存在的不足，后續(xù)要進一步加大研究力度，對相關的技術進行完善與創(chuàng)新，掌握更多的技術應用要點與策略，以此推動較長樁基灌注樁施工技術的更廣泛應用。