軟弱地層旋挖灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)及事故處理分析

李玉才

(1. 廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊，廣東惠州 516008；2. 廣東省惠州地質(zhì)工程勘察院，廣東惠州 516008)

0 引言

旋挖灌注樁具有自動化程度高、成孔速度快、質(zhì)量好、綠色環(huán)保、適用地層廣等優(yōu)勢，已廣泛運用于工程項目灌注樁施工。由于鉆機性能和人員操作水平以及場地地層條件的影響，加之行業(yè)尚未編制相關(guān)旋挖鉆孔樁施工技術(shù)規(guī)范，沒有形成系統(tǒng)的工法研究，旋挖成樁施工過程中大量的質(zhì)量問題也隨之產(chǎn)生。本文以廣東省客家商會總部經(jīng)濟項目二期樁基工程為基礎(chǔ)，對復(fù)合軟弱地層條件下旋挖灌注樁施工難點及關(guān)鍵技術(shù)措施進行了分析與研究，提出各道工序的注意事項，總結(jié)了施工中常見事故及其處理方法。

1 工程概況

廣東省客家商會總部經(jīng)濟項目位于珠海市橫琴新區(qū)橫琴環(huán)島東路的北側(cè)，二期48、49號地塊基礎(chǔ)樁工程設(shè)計采用鉆(沖)孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑有1000 mm、1200 mm兩種，設(shè)計以中微風(fēng)化巖層作為樁端持力層，樁端進入持力層深度0.5 m。

施工場地土層分布及特征如下：①人工填土層，主要以花崗巖塊石及其風(fēng)化土新近回填而成，以黏性土為主，間中夾大量塊石，厚度為1.30～5.30 m，平均2.93 m；②淤泥，飽和，流塑，厚度6.10～15.50 m，平均11.12 m；③粉質(zhì)黏土，飽和，可塑為主，厚度2.00～13.30 m，平均厚度5.15 m；④粗/礫砂，含較多黏粒，飽和，松散—稍密，厚度1.25～22.10 m，厚度變化較大，平均8.76 m；⑤淤泥質(zhì)土，飽和，流塑，厚度1.70～8.90 m，平均4.50 m。上述地層以下為風(fēng)化花崗巖層。

由于需要穿過填土、淤泥及砂層等軟弱土層，成孔過程中容易發(fā)生孔壁坍塌，從而影響成樁的質(zhì)量及施工效率，施工過程中需采取有效的護壁措施確保成樁后孔壁穩(wěn)固。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 護筒的制作與埋設(shè)

考慮本項目施工場地人工填土層厚度約1.30～5.30 m，人工填土層受擾動后容易發(fā)生塌孔，因此該項目采用加長孔口鋼護筒。各樁開孔前，用旋挖鉆機下入長度不小于6 m的直徑1.2～1.4 m鋼護筒(圖1)。護筒采用壁厚5 mm鋼板制作，護筒埋設(shè)時高出施工地面0.35 m，護筒埋設(shè)時護筒外側(cè)與地層之間用黏土進行人工夯實，地層較軟弱時，在黏土中摻入適量水泥粉進行夯實，以保證護筒牢固，避免在鉆孔過程中由于水的浸泡發(fā)生“串皮”現(xiàn)象，護筒發(fā)生位移。護筒埋設(shè)過程中應(yīng)在護樁上拉上十字線，根據(jù)中心點隨時進行調(diào)整，保證樁位中心線與護筒中心線一致，誤差控制在50 mm以內(nèi)。

圖1 施工現(xiàn)場護筒埋設(shè)Fig.1 Tubes buried at construction site

2.2 泥漿性能要求

根據(jù)不同的地質(zhì)條件對泥漿進行調(diào)整，泥漿性能指標如表1所示。

表1 不同地層對泥漿性能指標的要求Table 1 The requirements on mud performance indicators for different formation

2.3 清孔

確定終孔后，用旋挖斗在孔底反復(fù)旋挖2～3次，將孔內(nèi)的沉渣清除干凈。清渣后對孔底的沉渣進行檢測，不得大于50 mm，為避免塌孔造成孔底沉渣過多，應(yīng)及時下入鋼筋籠并灌注混凝土。灌注混凝土前應(yīng)對樁底沉渣進行復(fù)測，如孔底沉渣較厚，則采用“泥漿正或反循環(huán)法”進行二次清孔，直至孔底沉渣厚度達到設(shè)計要求后方可灌注混凝土。清孔后澆筑混凝土前，孔底500 mm以內(nèi)的泥漿密度≤1.25 g/cm3，含砂率≤8%，黏度≤28 s。

2.4 安裝導(dǎo)管

首先，在導(dǎo)管外壁用明顯標志逐節(jié)編號，導(dǎo)管吊裝前先試拼，接口連接牢固，封閉嚴密，并進行導(dǎo)管水密性試驗，進行水密試驗的水壓不應(yīng)小于孔內(nèi)水深壓力的130%，也不應(yīng)小于導(dǎo)管壁和焊縫可能承受灌注砼時最大內(nèi)壓力的130%。

根據(jù)樁孔的深度確定導(dǎo)管的拼裝長度，導(dǎo)管下口至孔底的距離宜為300～500 mm，安裝時同時檢查拼裝后的垂直情況。

吊裝時導(dǎo)管位于井孔中央，根據(jù)配管計算的導(dǎo)管管節(jié)長度逐節(jié)安放，做好導(dǎo)管安裝記錄，防止卡掛鋼筋籠，并在澆注混凝土前進行升降試驗。

每次混凝土灌注完畢必須馬上清洗導(dǎo)管并保護導(dǎo)管端口螺紋，確保導(dǎo)管內(nèi)壁光滑圓順，螺紋表面干凈。因使用時間過長而變形、磨損的導(dǎo)管應(yīng)剔除。

2.5 水下混凝土灌注

本項目鉆孔樁水下混凝土設(shè)計標號為C30與C35。混凝土在攪拌站集中拌制，使用混凝土攪拌運輸車運至施工現(xiàn)場。灌注水下混凝土前，再次檢測孔底泥漿密度及沉渣厚度，當沉渣厚度大于驗收標準時，必須進行二次清孔，確?？椎壮猎穸确弦?guī)定要求。灌注前應(yīng)及時報請監(jiān)理單位進行檢驗，驗收合格后開始灌注水下混凝土?；炷凛斔偷焦嘧⒌攸c時，應(yīng)經(jīng)常抽檢其和易性、塌落度等情況。

灌注首批混凝土?xí)r應(yīng)注意下列事項：①首批混凝土的用量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度≥2.0 m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要；②灌注混凝土前需對混凝土漏斗和導(dǎo)管灑水潤濕；③混凝土灌入孔底后，立即檢測孔內(nèi)混凝土面高度，計算出導(dǎo)管的埋深，符合要求后方可正常澆注；④應(yīng)連續(xù)有節(jié)奏地進行混凝土灌注，并盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時間，導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時，混凝土應(yīng)沿料斗邊徐徐灌注，防止在導(dǎo)管內(nèi)造成高壓氣囊，導(dǎo)致導(dǎo)管破壞；⑤在灌注過程中，經(jīng)常保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔，隨時用測錘測量混凝土面的高度，以提供拆除導(dǎo)管的依據(jù)并保持導(dǎo)管底口經(jīng)常埋入混凝土中的長度不小于1 m，且不宜大于3 m；⑥灌注將要結(jié)束時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，混凝土落差降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土密度增大，在混凝土頂升困難時，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并換出部分沉淀土，也可提升混凝土料斗至一定高度，增大混凝土落差，使灌注工作順利進行，拔最后一節(jié)導(dǎo)管時要慢，防止泥漿擠入產(chǎn)生泥心；⑦為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計標高以上加灌混凝土1 m，混凝土初凝以前必須完成灌注；⑧灌注混凝土?xí)r，每根樁應(yīng)制作不少于4組(共12塊)的混凝土試件；⑨混凝土灌注完后應(yīng)立即撥出處于地面及樁頂以上的整體式鋼護筒。

3 常見事故及處理方法

3.1 常見鉆孔事故的預(yù)防和處理方法

旋挖灌注樁鉆孔過程中主要會產(chǎn)生坍孔、鉆孔傾斜、擴孔、縮孔、掉鉆落物、卡鉆等事故，其產(chǎn)生原因及處理措施如表2所示。

表2 常見鉆孔事故產(chǎn)生原因及處理方法Table 2 Causes and solutions for the common drilling accidents

3.2 常見混凝土工程質(zhì)量事故的預(yù)防和處理方法

混凝土灌注過程中主要會產(chǎn)堵管、沉渣、夾層斷樁、砼面高度不符合要求等事故，其產(chǎn)生原因及處理措施如表3所示。

表3 常見混凝土工程事故產(chǎn)生原因及處理方法Table 3 Causes and solutions for the common concrete engineering accidents

4 結(jié)語

軟弱地層旋挖灌注樁成孔過程中容易發(fā)生孔壁坍塌等事故，在鉆孔過程中針對不同的地層應(yīng)采用相應(yīng)性能指標的泥漿進行護壁，孔口采用長鋼護筒進行護壁。同時，施工前應(yīng)結(jié)合工程條件對潛在的施工問題進行分析，制定相應(yīng)預(yù)防及處理方案，發(fā)生事故時及時進行處理，減少損失，確保施工質(zhì)量。