復(fù)雜地質(zhì)下超大鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制

李明宇 李戰(zhàn)彬 林義峰

（中建-大成建筑有限責(zé)任公司）

1 工程概況

西安市北辰大道快速路改善工程采用“主線高架、地面輔道”的建造形式，一標(biāo)段主線共計(jì)118 根樁，其基礎(chǔ)形式采用灌注樁，樁徑分別為1.6m、1.8m，樁長(zhǎng)分別為45m、55m、60m、65m。根據(jù)設(shè)計(jì)勘探單位提供的地勘報(bào)告顯示，在K0+692-K0+920(BC5-BC11)施工范圍內(nèi)，共計(jì)40 根樁，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)為雜填土層較厚，較厚處達(dá)22.4m，并夾雜多處砂層，地質(zhì)情況如圖1所示。另外該范圍原處臨街路口，地下既有廢棄管道分布較多，如圖2、圖3 所示。

圖1 地質(zhì)情況

圖2 BC11 孔壁內(nèi)管道孔隙圖

圖3 BC7 地下管道平面示意圖

2 施工工藝

本工程采用正循環(huán)鉆機(jī)鉆孔施工，其施工工藝流程如圖4 所示。

圖4 施工工藝流程圖

3 施工難點(diǎn)及分析

3.1 泥漿滲漏

在該段范圍內(nèi)的樁基工程施工過(guò)程中，80%的樁基均發(fā)生不同程度滲漏漿的現(xiàn)象。在BC11 的四根樁鉆進(jìn)過(guò)程中，每根樁先后共發(fā)生3～5 次不同程度的漏漿，基本處在距地面20m 范圍內(nèi)。滲漏漿形式及發(fā)生原因主要有以下兩類(lèi)情形：

⑴由于回填層松散導(dǎo)致的滲漏漿。此類(lèi)滲漏漿多表現(xiàn)為速度慢，并存在部分部位塌孔的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

⑵回填層存在管道導(dǎo)致的滲漏漿。該施工范圍存在廢棄管道，管道穿過(guò)樁位，鉆孔到該位置后，漿體從管道位置流出，表現(xiàn)為突發(fā)漏漿漏空現(xiàn)象，該情形通過(guò)增加泥漿濃度并及時(shí)補(bǔ)漿等辦法都不能滿足要求。

3.2 坍孔

由地勘報(bào)告顯示，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，主要體現(xiàn)在樁孔內(nèi)存在較厚雜填土層，以及多處砂層，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，通過(guò)分析，造成坍孔的原因主要有四個(gè)方面：

⑴泥漿的粘度與比重不滿足要求。泥漿的比重大于水，在靜水壓力影響下，較大比重的泥漿可在孔壁形成泥皮，起到阻孔外滲的效果，當(dāng)泥漿比重不足，會(huì)引起內(nèi)外不平衡而塌孔[2]。

⑵鉆孔的速度過(guò)快導(dǎo)致坍孔，尤其鉆進(jìn)到砂層位置，過(guò)快的鉆孔速度將擾動(dòng)砂層，孔壁因振動(dòng)導(dǎo)致疏松塌陷，繼而誘發(fā)坍孔。

⑶在清孔的過(guò)程中，未采取循序漸進(jìn)降低泥漿比重的方式，使得孔內(nèi)泥漿的粘稠度驟減，引起泥漿護(hù)壁效果變差，造成孔壁坍塌。另外，清孔完成后停歇的時(shí)間較長(zhǎng)也會(huì)引發(fā)坍孔。

⑷鋼筋骨架的下放操作不當(dāng)。在鋼筋籠下放過(guò)程中，鋼筋骨架碰撞摩擦孔壁，造成坍孔。

3.3 沉渣厚度較大

沉渣一方面來(lái)源于護(hù)壁效果較差造成的砂層沉淀物累積，另一方面來(lái)源于鋼筋籠下放過(guò)程中從孔壁刮落下來(lái)的泥塊。孔底的沉渣厚度直接影響到樁基的承載力[3]，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，沉渣厚度不得超過(guò)20cm。

4 施工關(guān)鍵技術(shù)及措施

4.1 改善泥漿滲漏關(guān)鍵技術(shù)

⑴優(yōu)化泥漿配比

優(yōu)良的泥漿性質(zhì)將產(chǎn)生較好的護(hù)壁效果，然而制漿材料的選擇，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件并綜合考慮施工成本及便利來(lái)確定。本樁基工程選擇黏土作為制漿材料。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，在雜填土較厚的區(qū)段內(nèi)，選取三根無(wú)廢棄管道通過(guò)的樁孔BC11-1、BC11-3、BC9-2 來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，比較相同鉆進(jìn)深度所使用不同比重的泥漿作為鉆進(jìn)介質(zhì)時(shí)的泥漿損失量，結(jié)果如表1 所示。

酒店企業(yè)文化，就是酒店根據(jù)自己的特點(diǎn)，為達(dá)到一個(gè)共同認(rèn)可的目標(biāo)，為酒店的生存和發(fā)展而樹(shù)立的一種價(jià)值取向。它是以酒店價(jià)值觀為核心的諸多內(nèi)容組成的有機(jī)統(tǒng)一體，包括精神、觀念、作風(fēng)、習(xí)慣、行為準(zhǔn)則等。我國(guó)酒店業(yè)對(duì)企業(yè)文化重視不夠，沒(méi)有形成主體的企業(yè)價(jià)值觀。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，從職業(yè)的熱愛(ài)程度講，存在較大的差距。酒店業(yè)無(wú)論是經(jīng)理人員，還是普通員工，多數(shù)都缺乏“職內(nèi)滿足感”，沒(méi)有發(fā)自內(nèi)心地把酒店工作當(dāng)作一種事業(yè)來(lái)熱愛(ài)，歸根結(jié)底是缺少企業(yè)文化的熏陶，沒(méi)有形成主體的價(jià)值觀。

表1 不同比重泥漿鉆進(jìn)時(shí)損失量比較

通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)采取不同泥漿比重對(duì)泥漿損耗量會(huì)產(chǎn)生較大影響。從表1 中可以看出，就單根樁而言，在相同的鉆進(jìn)深度下，樁孔的漏漿量隨著泥漿比重的增加而減小。其主要原因是較大比重的泥漿，在鉆進(jìn)過(guò)程中，有效封堵雜填土中的裂縫，產(chǎn)生了較好的護(hù)壁效果。當(dāng)漿液密度提高至1.2g/cm3時(shí)，滲漏漿程度明顯降低；當(dāng)高于1.25g/cm3時(shí)，泥漿漏漿損失并沒(méi)有減少太多。考慮到較厚的泥漿比重對(duì)鉆進(jìn)產(chǎn)生的不利影響，因此在雜填土層漏漿速度較慢的情況下，鉆進(jìn)漿液密度應(yīng)適當(dāng)加大，鉆進(jìn)過(guò)程中需要根據(jù)孔口漿液濃度變化及時(shí)調(diào)整循環(huán)。就該施工段而言，鉆進(jìn)漿液密度宜控制在1.2～1.25g/cm3之間。

⑵原土回填

在BC10-2 鉆進(jìn)的過(guò)程中，通過(guò)成孔記錄發(fā)現(xiàn)在地下8m 左右位置泥漿滲透較為嚴(yán)重，通過(guò)增大泥漿比重仍有漏漿情況出現(xiàn)，說(shuō)明該層段有較大孔隙或滲漏通道。通過(guò)成孔記錄確定漏漿段的層面起始高程，然后對(duì)漏漿段上下1～2m 范圍內(nèi)采用黏土回填后重新鉆進(jìn)。為防止上層黏土封堵功能逐漸失效而造成護(hù)壁泥漿大量滲漏、回填部分出現(xiàn)塌落的現(xiàn)象，需嚴(yán)格控制成孔及灌樁時(shí)間。

⑶改善施工方案

鑒于雜填土層孔壁的不穩(wěn)定性，以及樁位內(nèi)較大管徑的地下管線施工漏漿等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)較好的護(hù)壁效果并防止塌孔是樁基施工成敗的關(guān)鍵。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，可采用加長(zhǎng)護(hù)筒的施工方案進(jìn)行施工。

采用加長(zhǎng)護(hù)筒施工方案時(shí)，要控制好加長(zhǎng)護(hù)筒位置及垂直度。埋設(shè)護(hù)筒之前，可通過(guò)埋設(shè)護(hù)樁等方法做好定位。由于護(hù)筒較長(zhǎng)且壁薄，要求規(guī)范吊裝與埋設(shè)過(guò)程。必要時(shí)，需要對(duì)鋼護(hù)筒增加穩(wěn)定措施。護(hù)筒埋設(shè)后須嚴(yán)格檢查垂直度，防止護(hù)筒下放后出現(xiàn)傾斜。

在穿過(guò)地下管線部位，加長(zhǎng)護(hù)筒有效阻止了泥漿與孔壁中管線通道的接觸，避免了泥漿滲漏，且鋼護(hù)筒也起到了支撐孔壁的作用，降低了孔壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 避免塌孔關(guān)鍵技術(shù)及措施

由于塌孔產(chǎn)生的原因較多，因此避免塌孔提高樁基質(zhì)量，要對(duì)樁基施工進(jìn)行過(guò)程控制。

⑴機(jī)械選型

根據(jù)施工情況，分別有正循環(huán)與反循環(huán)兩種鉆機(jī)。相比反循環(huán)鉆孔，正循環(huán)對(duì)孔壁的沖刷影響更小。其工作原理是泥漿由鉆桿內(nèi)壓入，繼而由鉆桿外壁上升到孔口位置，該方法可形成流動(dòng)分力，可確?？妆诜€(wěn)定。而后者是泥漿由孔口自行流至孔底，通過(guò)鉆桿中心將其吸上，而泥漿在下流過(guò)程中會(huì)對(duì)孔壁形成沖刷作用，因而導(dǎo)致坍孔。就對(duì)孔壁的保護(hù)作用而言，正循環(huán)比反循環(huán)鉆孔方法更適合這類(lèi)復(fù)雜地質(zhì)情況。

⑵優(yōu)化清孔泥漿

為保證清孔效果，需降低泥漿比重，為避免清孔泥漿粘稠度驟減而引起護(hù)壁效果變差，在清孔過(guò)程中，需循序漸進(jìn)降低泥漿比重，保持孔壁的穩(wěn)定，降低孔壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。

⑶鋼筋籠質(zhì)量控制

保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止其變形。起吊時(shí)，采用兩點(diǎn)起吊或者三點(diǎn)起吊，平穩(wěn)起吊，防止吊裝過(guò)程中造成鋼筋籠變形。吊放時(shí)鋼筋籠要對(duì)準(zhǔn)孔位，下放時(shí)，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁[4]。

⑷控制沉渣厚度

鉆到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行清孔，并及時(shí)下放鋼筋籠以及導(dǎo)管，為減少該過(guò)程造成懸浮沙礫沉淀，安排二次清孔，盡可能加快灌注速度、縮短灌注時(shí)間[5]。

5 結(jié)論

本工程中，泥漿護(hù)壁是灌注樁施工中的重點(diǎn)，其能有效地遏制塌孔、漏漿發(fā)生。另外，在機(jī)械選型、鉆孔、清孔、下鋼筋籠、安裝導(dǎo)管、混凝土灌注等整個(gè)施工過(guò)程中須加強(qiáng)質(zhì)量管理控制，對(duì)減少孔內(nèi)事故發(fā)生、降低施工風(fēng)險(xiǎn)以及節(jié)省成本具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及社會(huì)意義。