干性砂卵石層灌注樁施工工藝研究

藍文浩

（中煤地質(zhì)集團有限公司，北京 100040）

長螺旋鉆孔壓灌施工技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，目前已經(jīng)較為成熟[1-7]。由于該技術(shù)沒有泥漿污染、效率高、速度快的特點而應(yīng)用廣泛。然而,隨著該技術(shù)的普及,其伴隨著的一些施工質(zhì)量問題也越發(fā)凸顯。北京干性砂卵石地層中成樁時鋼筋籠插不到位的問題困擾著眾多在該地區(qū)施工的企業(yè)。干性砂卵石地層一般砂子含量較高,混凝土灌注后,樁孔壁混凝土由于受到干砂的吸附,致使孔壁混凝土漿液流失加快,使混凝土坍落度迅速減小,流動性減弱,使得鋼筋籠插入時阻力急劇增加,以致鋼筋籠無法插至設(shè)計標(biāo)高。而旋挖鉆機泥漿護壁工藝在干性砂卵地層施工時，存在泥漿滲漏嚴重、塌孔。嚴重影響后續(xù)預(yù)應(yīng)力錨桿施工，甚至因為出現(xiàn)護坡樁鼓肚而影響結(jié)構(gòu)施工[8-14]。因此,為了彌補這個缺陷,在原有施工工藝的基礎(chǔ)上提出了新的長螺旋成孔壓灌水泥凈漿護壁后旋挖成孔工藝。該工藝是在多年長螺旋鉆孔壓灌樁及旋挖鉆機施工基礎(chǔ)上總結(jié)出的新的施工方法,并在工程實際應(yīng)用中進行了驗證,施工效果較好。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)條件

擬建工程西局村集體土地租賃住房項目一臨近14號線地鐵圍護工程，項目占地面積約為6614.05m2，本工程基坑北側(cè)為西局欣園小區(qū)的住宅樓（地上13層，地下2層）；西側(cè)為方恒萬澤中心（地上14層，地下3層）；東側(cè)為鼎恒中心商務(wù)樓，其結(jié)構(gòu)形式為地下三層的高層框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)。本工程為西局村集體土地租賃住房項目一基坑工程，其中1#樓±0.00 為46.800m，其它±0.00 為47.100mm，基坑平面尺寸為南北約55～63m 不等，東西長度約120m，基坑深度約14.15m。

根據(jù)對現(xiàn)場勘探、原位測試與室內(nèi)土工試驗成果的綜合分析，將勘探深度(最深35.00m) 范圍內(nèi)的地層，按成因年代可劃分為人工堆積層、新近沉積層及第四紀(jì)沉積層三大類，并按巖性及工程特性進一步劃分為5個大層及亞層。如圖1所示。

表層為人工堆積之厚度1.40～3.70m 的房渣土①層，粘質(zhì)粉土素填土、砂質(zhì)粉土素填土①1 層及卵石素填土①2層；

人工堆積層以下為新近沉積的卵石②層，細砂、中砂②1層及砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土②2層；

新近沉積層以下為第四紀(jì)沉積的卵石③層及中砂、細砂③1層；卵石④層；卵石⑤層，中砂、細砂⑤1層及砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土⑤2層。

1.2 水文地質(zhì)條件

勘探期間于鉆孔內(nèi)(35.00m 深度范圍)實測到1 層地下水，地下水類型為潛水，其穩(wěn)定標(biāo)高為23.03～23.63m(埋深為22.90～23.50m)。

1.3 支護設(shè)計

基坑深度約14.15m。采用樁錨支護形式，樁長20.3m，樁徑800mm，樁間距1.6m。長螺旋壓灌反插鋼筋籠工藝。

2 現(xiàn)場施工情況

按照原施工方案采用長螺旋壓灌反插鋼筋籠施工工藝。護坡樁施工開始后，即遇到鋼筋籠插不到位情況。經(jīng)協(xié)商，采用旋挖鉆機泥漿護壁施工工藝。但是在施工過程中出現(xiàn)混凝土嚴重超方，同時泥漿漏漿嚴重。本著經(jīng)濟、安全、環(huán)保的原則，經(jīng)過充分研究決定采用提出了長螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機二次成孔工藝。

3 施工工藝及操作要點

3.1 施工工藝流程

長螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機二次成孔工藝流程如圖2所示。

3.2 操作要點

3.2.1 鉆機就位（1）鉆機坐落面應(yīng)堅實、平整、不塌陷。

（2）鉆機就位時必須保持機身平穩(wěn)、不傾斜，如施工平臺凹凸不平必須提前平整場地，對于地面微小起伏可用方木鋪墊。

（3）鉆頭對位前應(yīng)先用鐵鍬挖出樁位白灰，鉆尖與樁位對齊后通過調(diào)平裝置調(diào)整鉆桿垂直度，調(diào)整鉆桿垂直度和對樁位應(yīng)反復(fù)進行，鉆尖與樁位偏差不大于20mm。

3.2.2 一次鉆至設(shè)計深度

鉆孔應(yīng)連續(xù)進行，一次鉆至孔底設(shè)計標(biāo)高。

3.2.3 壓灌水泥凈漿

長螺旋鉆機鉆至設(shè)計標(biāo)高后略提一下鉆桿，開始壓灌水泥凈漿（配比為0.45），在壓灌過程中鉆桿不動，直到水泥凈漿溢出鉆孔孔口，靜待30～40min后將鉆桿提出，鉆機移至下一孔位。

3.2.4 旋挖鉆機就位

鉆機按指定位置就位，并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下，調(diào)整桅桿及鉆桿的角度。鉆機安裝就位之后，應(yīng)精心調(diào)平，確保施工中不發(fā)生傾斜、移位。對孔位時，采用十字交叉法對中孔位。在對完孔位后，操作手啟動定位系統(tǒng)，予以定位記憶。對中孔位后，鉆機不得移位，鉆臂也不得隨意改變角度。

3.2.5 二次鉆進至設(shè)計標(biāo)高

水泥凈漿灌注完畢需等待3～4h，水泥開始終凝后旋挖鉆機開始施工，旋挖鉆機二次鉆進施工至設(shè)計標(biāo)高。

4 結(jié)果分析

4.1 技術(shù)分析

該工藝的核心在向問題地層注入水泥漿液，水泥漿液被干性砂卵石層快速吸收，形成強度相對較高的混凝土保護層，防止旋挖鉆機二次鉆進時塌孔，保證旋挖鉆機可以干孔作業(yè)，避免因為使用泥漿造成漏漿、污染現(xiàn)場的諸多問題，實現(xiàn)綠色文明施工。在鉆機干孔作業(yè)后下放鋼筋籠、灌注混凝土，有效地避開了長螺旋壓灌反插鋼筋籠因為混凝土漿液流失使混凝土坍落度迅速減小,流動性減弱,使得鋼筋籠插入時阻力急劇增加,以致鋼筋籠無法插至設(shè)計標(biāo)高的問題。

該工藝不單可以解決本工程護坡樁施工中出現(xiàn)的問題，相較傳統(tǒng)施工方法，在一定程度上也提升了該工程護坡樁施工質(zhì)量，為后期的基坑支護工作增添了一分安全系數(shù)。

4.2 經(jīng)濟分析

該工藝充分考慮了經(jīng)濟因素：

一方面，該工藝具有一定提前性，避免了前文所述鋼筋籠插不到位出現(xiàn)后的二次處理，由此節(jié)省了大量人員、材料和機具使用費用；更重要的是，使用該工藝后成功規(guī)避了與監(jiān)理、業(yè)主因護坡樁施工質(zhì)量的糾紛，避免了后期結(jié)算時的索賠；

另一方面，該工藝流水作業(yè)安排合理，最大程度地縮減了人員、設(shè)備閑置時間，進度目標(biāo)得到了極大保證；

同時，材料使用目前較為廉價的P.S32.5 水泥，相應(yīng)施工機具也都是現(xiàn)場常備，不需要更換設(shè)備和調(diào)運新設(shè)備入場；再者，由于技術(shù)可行，在一定程度上節(jié)省了大量混凝土。

4.3 適用性分析

本工藝針對性較強，主要適用于干性砂卵石地層，由于基礎(chǔ)樁對樁身側(cè)壁粘結(jié)和孔底殘渣清除這兩項要求更高，在相同施工條件下的較短樁型的基礎(chǔ)樁施工效果會優(yōu)于護坡樁；

本工藝不直接適用于地下水位較高的同類地層場地，但是，在經(jīng)濟可控的前提下，通過壓灌混凝土代替注入水泥漿液后也可解決相同問題。

5 結(jié)語

長螺旋壓灌水泥漿與旋挖鉆機二次成孔工藝適用于粘性土、粉土、填土等各種地層，與其他成樁技術(shù)相比，其施工效率高，無污染，旋挖鉆機施工時間短，能極大減少施工對周邊的影響，相對降低施工危險性，并可節(jié)省工期，節(jié)約施工成本。

經(jīng)實驗驗證，在充分了解施工場地工程地質(zhì)條件后，采取技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的工藝后，能夠較好地解決復(fù)雜地層條件下長螺旋壓灌反插鋼筋籠施工時鋼筋籠插不到位問題，同時避免了旋挖鉆機泥漿護壁施工的坍孔、漏漿等問題。