?？谘啪訕?lè)健康教育新城項(xiàng)目鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用及探討

余黎秋

（上海閘北城市建設(shè)有限公司，上海 200072）

0 引言

隨著我國(guó)海南島全面建設(shè)自由貿(mào)易港的大力展開，島內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在加速進(jìn)行。根據(jù)海南的地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)單位普遍選用鉆孔灌注樁作為擬建房屋的工程樁，因此鉆孔灌注樁工藝在島內(nèi)被廣泛應(yīng)用[1]。按照樁基施工行業(yè)規(guī)范，鉆孔灌注樁工藝有不同的分類方法，按照成孔方法的不同可分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝、反循環(huán)回轉(zhuǎn)進(jìn)工藝、沖孔鉆進(jìn)工藝、旋挖鉆進(jìn)工藝、長(zhǎng)螺旋鉆孔工藝、全套管鉆進(jìn)工藝等。

本文以海口雅居樂(lè)金沙灣健康教育新城項(xiàng)目工程為例，分析了以該項(xiàng)目實(shí)際地質(zhì)土層情況、氣候情況及周邊環(huán)境情況，探討了順利應(yīng)用鉆孔灌注樁工藝的施工、組織技術(shù)[2]，分析了該項(xiàng)目在施工中的難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施，對(duì)沿海砂土地區(qū)的同類工程有一定的借鑒意義。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1.1 工程概況

1.2 地質(zhì)條件分析

該項(xiàng)目場(chǎng)地地貌單元為海成一級(jí)階地，微地貌單元為人工開挖形成的水塘，場(chǎng)地地形稍有起伏，地面標(biāo)高一般小于3.00m。大部分場(chǎng)地為水塘，水深一般1.00～3.00m，局部達(dá)6.00m。鉆孔各孔口標(biāo)高-5.20～4.61m，相對(duì)高差9.81m。根據(jù)地勘報(bào)告，該場(chǎng)地地層巖性揭露地層有第四系全新統(tǒng)（Q4m）海相沉積土、第四系上更新統(tǒng)火山碎屑沉積巖（βQ3）、第四系下更新統(tǒng)海相沉積土（Q1m）、第三系上新統(tǒng)?？诮M海相沉積土（N2m）。地層巖性特征從上而下劃分為①、②、③、④、⑤、⑥、⑦共7 個(gè)工程地質(zhì)層和⑥1工程地質(zhì)亞層。分別為：①粗砂：層厚3.50～13.90m，平均值8.71m。②粘土：層厚 1.20～5.60m，平均值 3.19m。③粘土：層厚 0.50～2.00m，平均值0.80m。④中風(fēng)化凝灰?guī)r：層厚0.50～1.20m，平均值0.88m。⑤粘土：層厚0.90～7.30m，平均值4.50m。⑥粗砂：層厚4.60～12.10m，平均值 9.23m。⑥1粘土：層厚 0.70～2.50m，平均值 1.90m。巖芯情況如圖1 所示。

圖1 巖芯情況

2 施工難點(diǎn)分析

2.1 基坑排水

由于該項(xiàng)目是在基坑內(nèi)施工，因此首先要解決的是排水問(wèn)題。初步估算該基坑內(nèi)現(xiàn)存水量約17 萬(wàn)m2，且本場(chǎng)地還處于海邊，由于該項(xiàng)目基坑支護(hù)還未施工，在基坑向外排水的同時(shí)還有大量的地下水深入基坑內(nèi)。另外，灌注樁施工階段正逢海南地區(qū)的雨季，降雨量非常大，所以必須要考慮在樁基施工過(guò)程中不間斷向基坑外排水，以保障整個(gè)施工場(chǎng)地在地下水位以上，施工才能正常開展[3]。

2.2 試樁施工

本項(xiàng)目7 棟主樓工程樁設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)均采用旋挖鉆孔灌注樁工藝，在試樁施工過(guò)程中進(jìn)場(chǎng)1 臺(tái)徐工XR240 型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：①由于本項(xiàng)目場(chǎng)地表層土為粗砂層，且平均層厚在9m 左右，在開孔前埋設(shè)常規(guī)2~3m的鋼護(hù)筒不能滿足樁孔上部的護(hù)壁作用，在成孔過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。要解決這一問(wèn)題須定制大量長(zhǎng)度10m，直徑1m 的鋼護(hù)筒，并在開孔前用大型振動(dòng)錘機(jī)械臂將鋼護(hù)筒振動(dòng)打入至地面標(biāo)高以上50cm 左右，再進(jìn)行旋挖成孔施工，方能滿足樁孔上部10m 范圍內(nèi)的護(hù)壁要求。如果全部采用該方法施工，需購(gòu)置大量鋼護(hù)筒，施工成本大幅度增加，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響較大，特別是場(chǎng)地西側(cè)的村民會(huì)受到較大的影響，容易引發(fā)矛盾。②旋挖樁工藝在成孔過(guò)程中還需購(gòu)置大量泥漿進(jìn)行護(hù)壁，且成孔完成后產(chǎn)生的大量土方須及時(shí)外運(yùn)至場(chǎng)外，以滿足施工場(chǎng)地需求；加上本項(xiàng)目是在基坑內(nèi)施工，如在施工過(guò)程中從坑底往外運(yùn)輸大量土方難度很大，且對(duì)施工的進(jìn)度會(huì)造成嚴(yán)重的影響。③從試樁實(shí)際施工下來(lái)的情況看，樁身混凝土充盈系數(shù)達(dá)到1.35，樁身混凝土充盈系數(shù)偏高，對(duì)成本控制不利。

3 施工難點(diǎn)解決措施

3.1 排水施工

有針對(duì)性開展排水事宜。排水分兩步走，首先是將5 臺(tái)37kW 的泥漿泵均設(shè)置在場(chǎng)地東南角低洼處，24h 不間斷抽排坑內(nèi)明水，每臺(tái)泥漿泵外設(shè)鋼筋籠用濾網(wǎng)包裹以防堵泵[4]。37kW 的泥漿泵的抗磨損能力強(qiáng)，吸進(jìn)少量泥沙也不會(huì)堵泵，不易損壞，能確保排水的連續(xù)性。其次，待明水抽排完畢后在打樁施工過(guò)程中的排水，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告提供的抽水試驗(yàn)成果如表1 所示。

表1 抽水試驗(yàn)成果

由于該場(chǎng)地表層土為平均層厚9m 左右的粗砂層，土的滲透系數(shù)非常高，再者本項(xiàng)目是坑內(nèi)低洼處施工，每天坑內(nèi)的排水量也非常大，如果采用常規(guī)沿基坑周圍一圈設(shè)置一排輕型井點(diǎn)排水，估計(jì)不能滿足排水要求；如果采用深井降水的方法，由于目前基坑圍護(hù)還未施工，深井必須滿場(chǎng)布設(shè)，對(duì)樁基施工會(huì)造成影響，而且造價(jià)偏高。經(jīng)過(guò)反復(fù)討論比較，采用了明溝排水的方法，即先沿坑呢場(chǎng)地一周開挖寬度0.8m、深度1.5m 的排水溝，溝內(nèi)先用碎石鋪設(shè)墊層，再在排水溝內(nèi)通長(zhǎng)放置直徑600mm 的半圓波紋管作為水槽，然后再間隔50~60m 設(shè)置集水井。每個(gè)井內(nèi)設(shè)置1 臺(tái)15v 的帶水位限位自動(dòng)抽水系統(tǒng)的水泵，24h 不間斷自動(dòng)抽水。根據(jù)實(shí)施下來(lái)的效果看非常有效，既在甲方規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成的坑內(nèi)明水的抽排，確保按時(shí)開工，又在打樁施工過(guò)程中確保了場(chǎng)地的干燥，整個(gè)打樁工程順利進(jìn)行。施工前場(chǎng)地原貌如圖2 所示。

圖2 施工前場(chǎng)地原貌

3.2 施工成孔工藝

有針對(duì)性地選擇不同成孔工藝，達(dá)到互補(bǔ)的效果。具體措施如下：場(chǎng)地東側(cè)4 棟主樓共364 根工程樁采用2 臺(tái)徐工XR240型旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，確保在50d 內(nèi)完成，場(chǎng)地西側(cè)3 棟主樓共591 根工程樁采用6 臺(tái)GPS-10 型鉆機(jī)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工，也確保在50d 內(nèi)完成。闡述理由如下：①旋挖樁工藝施工效率高，每臺(tái)機(jī)正常施工可成樁4 根，場(chǎng)地東側(cè)距離村民房較遠(yuǎn)，成樁施工時(shí)對(duì)村民影響較小，不會(huì)引起矛盾。為在確保工期的情況下減少施工機(jī)械數(shù)量以滿足場(chǎng)地需求，故作此安排。②沿場(chǎng)地西側(cè)3棟主樓工程樁位置距離村民房距離較近，采用GPS-10 型鉆機(jī)在成孔過(guò)程中對(duì)土體擾動(dòng)小，施工噪聲低，能確保施工給村民造成的各方面影響降到最低，但該工藝施工效率較低，每臺(tái)設(shè)備平均成樁不超過(guò)2 根，故須用機(jī)械設(shè)備數(shù)量來(lái)彌補(bǔ)效率低的問(wèn)題，以滿足工期需求同時(shí)也要考慮到整個(gè)施工場(chǎng)地的布置問(wèn)題，配置6臺(tái)設(shè)備比較合理。③從工藝角度出發(fā)，旋挖樁成孔施工需要泥漿，而正循環(huán)鉆機(jī)施工工藝恰恰能產(chǎn)生泥漿，將正循環(huán)鉆機(jī)產(chǎn)生的泥漿用于旋挖機(jī)施工正好互補(bǔ)，既方便了施工，又降低了成本。④正循環(huán)施工工藝的樁身混凝土充盈系數(shù)較小，一般在1.15左右，旋挖的樁身混凝土充盈系數(shù)在1.35 左右，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的混凝土用量而言，兩者相平衡總體混凝土充盈系數(shù)在1.22 左右，在確保樁身質(zhì)量的同時(shí)也可以節(jié)約一些施工成本。

旋挖樁機(jī)施工下10m 長(zhǎng)護(hù)筒，沿村民民房側(cè)采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工圖如圖3 所示。

圖3 沿村民民房側(cè)采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工

3.3 鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)

3.3.1 定位

黑木耳棚室掛袋栽培技術(shù)具有省地、省水、省工和出耳早、防流耳、易管理等優(yōu)點(diǎn)，在相同面積下，“掛袋耳”菌袋擺放數(shù)量是傳統(tǒng)地栽木耳的6倍。棚室生產(chǎn)環(huán)境可控，一個(gè)生產(chǎn)周期可省水70%以上。采摘期提前一個(gè)月，產(chǎn)出的木耳潔凈、無(wú)泥沙、品質(zhì)好、售價(jià)高，是一項(xiàng)最新的栽培技術(shù)。該技術(shù)的示范推廣，對(duì)促進(jìn)我鎮(zhèn)黑木耳產(chǎn)業(yè)素質(zhì)提升，實(shí)現(xiàn)健康高效發(fā)展將起到積極的推動(dòng)作用。主要技術(shù)要點(diǎn)如下：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已定出的測(cè)量控制點(diǎn)，采用全站儀定出樁位，樁位定出后，要做好樁位的軸線標(biāo)記。隨后會(huì)同相關(guān)人員進(jìn)行復(fù)核，并做好復(fù)核記錄，確認(rèn)樁位的軸線無(wú)誤后，方可埋設(shè)護(hù)筒。在護(hù)筒埋設(shè)前旋挖鉆機(jī)與GPS-10 型鉆機(jī)對(duì)樁定位的保護(hù)方式有所區(qū)別，旋挖鉆機(jī)要以已放設(shè)好的樁中心為圓心，以現(xiàn)場(chǎng)已制作好的鋼護(hù)筒半徑為半徑實(shí)地畫圓，并用白灰灑出圓圈，在沿圓邊線上均勻距離分布盯入6~8 根鋼筋，以確保在鋼護(hù)筒下沉前定位準(zhǔn)確。GPS-10 型鉆機(jī)的樁位按常規(guī)十字交叉法即可。

3.3.2 護(hù)筒埋設(shè)

定好樁位后，做好護(hù)筒埋設(shè)工作，本工程施工中由于選擇兩種成孔工藝，護(hù)筒埋設(shè)也有所不同，旋挖鉆機(jī)的護(hù)筒長(zhǎng)度較長(zhǎng)（10~12m），須用機(jī)械手振動(dòng)錘下沉施工，護(hù)筒采用12mm 鋼板卷制，確保護(hù)筒具有足夠剛度。護(hù)筒直徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，護(hù)筒埋入原土1.0m，護(hù)筒口高出地面0.5m 左右，護(hù)筒中心線的允許偏差不大于20mm，護(hù)筒埋設(shè)應(yīng)垂直。GPS-10 型鉆機(jī)施工的護(hù)筒用3mm 鋼板卷制，護(hù)筒直徑應(yīng)比設(shè)計(jì)樁徑大100mm，護(hù)筒埋入砂土中1.0~1.5m，高出地面200~300mm，四周用黏土填實(shí)，特別要注意的是由于本項(xiàng)目地表為砂土，采用開挖埋設(shè)護(hù)筒的方法時(shí)，護(hù)筒埋設(shè)深度不宜太深，已防止護(hù)筒埋設(shè)前就出現(xiàn)塌孔。護(hù)筒埋設(shè)施工圖如圖4 所示。

圖4 護(hù)筒埋設(shè)施工

3.3.3 成孔施工

由于本項(xiàng)目采用旋挖鉆與正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆兩種成孔工藝，利用回轉(zhuǎn)鉆產(chǎn)生的泥漿提供給旋挖鉆成孔時(shí)的泥漿護(hù)壁之需，但由于現(xiàn)場(chǎng)為砂土地質(zhì)，回轉(zhuǎn)鉆產(chǎn)生的泥漿中的含砂率較高，所以現(xiàn)場(chǎng)旋挖鉆機(jī)的泥漿池須設(shè)至沉淀池和循環(huán)池，泥漿先經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀后再到循環(huán)池循環(huán)使用。期間要經(jīng)常檢查泥漿的比重、粘度、含砂率是否符合要求，通過(guò)加水或加泥粉來(lái)調(diào)節(jié)，以確保旋挖鉆護(hù)壁之需。

3.3.4 清孔

回轉(zhuǎn)鉆應(yīng)以一次清孔為主，二次清孔為輔。當(dāng)鉆頭到達(dá)預(yù)定樁底標(biāo)高后，停止往下繼續(xù)鉆進(jìn)，并及時(shí)調(diào)整泥漿性能進(jìn)行一清，即首先將鉆頭提起至距離孔底20~30cm 的高度，鉆具掛慢檔繼續(xù)保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行空鉆，其目的是利用鉆頭攪動(dòng)孔底沉渣，以增加一次清孔的效率。在砂土地層一次清孔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，防止因清孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起塌孔現(xiàn)象。清孔泥漿的粘度宜適當(dāng)提高至24~25s，返處孔口的泥漿比重不宜大于1.30，用手撈摸孔口流出的泥漿應(yīng)無(wú)顆粒感，且沉渣厚度控制在10~15cm，即作為一次清孔的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。在砂土地層施工二次清孔時(shí)間更不宜過(guò)長(zhǎng)，避免發(fā)生塌孔現(xiàn)象。

3.3.5 鋼筋籠制作與安裝

旋挖鉆機(jī)用吊車安放鋼筋籠，鋼筋下料長(zhǎng)度以12m 鋼筋為主，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)則利用鉆機(jī)自身的起吊設(shè)備安放鋼筋籠，由于鉆機(jī)高度在8m 左右，鋼筋下料長(zhǎng)度以9m 鋼筋為主。鋼筋籠按照?qǐng)D紙尺寸分節(jié)制作吊放，進(jìn)行孔口焊接，主筋與主筋的搭接應(yīng)50%錯(cuò)開至少1m，主筋孔口焊接宜采用單面搭接焊，操作更為方便，為盡量縮短鋼筋籠孔口焊接過(guò)程的時(shí)間，至少配置2 名焊工對(duì)稱操作，因?yàn)樵谏巴恋貙邮┕?，時(shí)間最為重要，所以在確保每道工序質(zhì)量的情況下，應(yīng)盡量減少成孔完成至灌注樁身混凝土之間的過(guò)程時(shí)間。

3.3.6 水下混凝土灌注

樁身混凝土灌注是成樁的關(guān)鍵工序，要求用導(dǎo)管水下灌注，一氣呵成。不同的樁徑選用不同直徑的導(dǎo)管，本項(xiàng)目樁徑800mm，選用直徑250mm 的導(dǎo)管比較合適，混凝土初灌料是確保成樁質(zhì)量的第一步，非常關(guān)鍵，混凝土初灌量計(jì)算如圖5 所示。

圖5 初灌料

式中：V——混凝土初灌量，m3；h——樁孔深度，m；h1——導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與管外泥漿柱平衡所需高度，m；h2——初管混凝土下灌后導(dǎo)管外混凝土面高度，取1.3~1.8m；d——導(dǎo)管內(nèi)徑，m；D——樁孔直徑，m；k——充盈系數(shù)，取1.3；γw——泥漿密度，孔深＜60m 取 1.15×103kg/m，孔深≥60m 取 1.20×103kg/m；γc——泥漿密度，混凝土密度，取2.3×103kg/m。

在樁身混凝土初灌完成后應(yīng)連續(xù)進(jìn)行混凝土的水下灌注，水下混凝土灌注的關(guān)鍵就是導(dǎo)管不得撥出水下混凝土面，造成夾泥甚至是斷樁，導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的深度要保持在2~10m，深度太淺斷樁風(fēng)險(xiǎn)增加，深度太深容易發(fā)生堵管現(xiàn)象，只能在灌注過(guò)程中勤提管、勤拆管，不能為了方便一次性提拆6m 以上的導(dǎo)管，因此在下導(dǎo)管之前要準(zhǔn)確丈量導(dǎo)管長(zhǎng)度，在灌注樁身混凝土卸導(dǎo)管之前用帶吊錘的測(cè)繩測(cè)量樁孔內(nèi)導(dǎo)管外的混凝土面深度，計(jì)算出導(dǎo)管底面與孔內(nèi)混凝土面的高差值，以確保在卸導(dǎo)管時(shí)不出現(xiàn)導(dǎo)管撥出混凝土面的現(xiàn)象發(fā)生，造成斷樁的質(zhì)量事故。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文通過(guò)采取以上措施，整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)展得非常順利，保質(zhì)、保量、按期完成了合同施工任務(wù)，樁基子分部已全部通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收，得到了參建各方的一致認(rèn)可。本文以?？谘啪訕?lè)金沙灣健康教育新城樁基工程為例，針對(duì)在海島地區(qū)砂土地質(zhì)、地下水位豐富、降雨量大的情況下如何合理地應(yīng)用灌注樁工藝，以達(dá)到節(jié)能減排，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響的目的。通過(guò)本工程，希望能為沿海地區(qū)類似項(xiàng)目的實(shí)施提供一定的參考依據(jù)。