緊鄰機(jī)場(chǎng)滑行道的鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)

王建東

山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司（030009）

0 前言

我國(guó)某地區(qū)一處國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程項(xiàng)目建立起T1-S1 下穿通道。該通道位于機(jī)場(chǎng)航站區(qū)域和北建行站區(qū)的中間位置，南部新建S1 衛(wèi)星廳，北指廊東側(cè)區(qū)域北到T1 航站樓小機(jī)坪，整體呈南北方向設(shè)置總長(zhǎng)度1 175 m。本次下穿通道主要包含暗埋段和敞開(kāi)段兩個(gè)部分，其中按每段總長(zhǎng)度795 m，從飛機(jī)的滑行到下方直接穿越。根據(jù)機(jī)場(chǎng)三期工程項(xiàng)目擴(kuò)建施工部署，本次下穿通道使用的是基坑明挖施工方式，明挖之后基坑會(huì)造成飛機(jī)滑行到中間位置出現(xiàn)中斷情況。該機(jī)場(chǎng)在運(yùn)營(yíng)工作過(guò)程中，要求保證在整個(gè)下穿通道施工中，至少存在兩條滑行道保持正常使用，以此滿足飛機(jī)的雙向通行要求，有效保證機(jī)場(chǎng)內(nèi)部的東西兩側(cè)區(qū)域，飛行區(qū)相互之間的聯(lián)通。

根據(jù)機(jī)場(chǎng)內(nèi)部的設(shè)計(jì)要求，在飛機(jī)滑行道的兩側(cè)安全區(qū)域范圍內(nèi)施工，作業(yè)視為禁區(qū)施工。因此，在第一階段施工區(qū)域的北段需要深入滑行到安全距離范圍內(nèi)27.5 m，屬于禁區(qū)施工區(qū)域。通過(guò)對(duì)上述原因進(jìn)行總結(jié)和分析，本次下穿通行道需要設(shè)置在T4 滑行道不停航、T3 滑行道間歇式關(guān)停的條件下，使用T0 滑行道完成T3 滑行道以及南部區(qū)域的第一階段施工。

1 項(xiàng)目工程施工要求

為了有效保證機(jī)場(chǎng)內(nèi)部各項(xiàng)工作的正常開(kāi)展，T3 滑行道可在夜間飛機(jī)起降頻率較低的情況下進(jìn)行間接性的關(guān)停。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)信息分析，在T3 滑行道關(guān)停的條件下，T4 滑行到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)可以達(dá)6 h。因此，在第一階段每晚禁區(qū)施工的時(shí)間需要控制在6 h 之內(nèi)。相比于正常的施工工藝，鉆孔灌注樁施工所需要的時(shí)間更少。除此之外，機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)指揮中心根據(jù)每晚的天氣條件情況，決定是否在禁區(qū)內(nèi)進(jìn)行施工。如果天氣條件較差，為了保證飛機(jī)的滑行安全，指揮中心取消晚上的施工計(jì)劃。如果出現(xiàn)大霧雷雨天氣等，機(jī)場(chǎng)指揮中心可以要求進(jìn)入禁區(qū)的施工人員以及相關(guān)的設(shè)備，在最短的時(shí)間范圍撤離施工現(xiàn)場(chǎng)，并且恢復(fù)滑行道的正常運(yùn)行。

本次項(xiàng)目工程施工過(guò)程中，T1-S1 下穿通道在第一階段禁區(qū)范圍內(nèi)，總共設(shè)置出99 根維護(hù)樁、工程樁38 根，使用的是800 mm 混凝土灌注樁結(jié)構(gòu)，其中維護(hù)樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度21.5 m，工程樁設(shè)計(jì)長(zhǎng)度25 m。考慮到禁區(qū)內(nèi)部9.45 m 的基坑，最大開(kāi)挖深度工程樁的實(shí)際成孔深度達(dá)到35.5 m[1]。

2 鉆孔灌注樁施工技術(shù)選擇分析

混凝土灌注樁施工過(guò)程中，主要分為成孔和承裝兩個(gè)施工階段。成樁施工主要包含鋼筋籠的施工就位、下導(dǎo)管、混凝土澆筑施工等多項(xiàng)流程，施工效率和施工質(zhì)量的可控程度相對(duì)較高。但是在該機(jī)場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)，軟弱土層的厚度相對(duì)較大，地質(zhì)條件構(gòu)成比較復(fù)雜，因此會(huì)對(duì)鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量造成不同程度的影響。施工質(zhì)量影響因素主要包含土質(zhì)條件、設(shè)備類型、工藝參數(shù)、泥漿材料的相對(duì)密度等。設(shè)備的選型直接決定著整個(gè)成孔口施工技術(shù)的應(yīng)用路線以及施工工藝，對(duì)于項(xiàng)目工程施工起到了重要的控制作用。

2.1 普通水文鉆機(jī)正循環(huán)成孔施工工藝技術(shù)

該項(xiàng)施工工藝在使用過(guò)程中，選用的是CPS-10、GPS-15 型號(hào)的普通水溫鉆機(jī)設(shè)備。根據(jù)施工區(qū)域的地質(zhì)條件不同，應(yīng)合理控制鉆進(jìn)工作參數(shù)，控制泥漿材料的相對(duì)密度。通過(guò)正循環(huán)的方式利用水泥砂漿，將沉渣從孔口位置排放，攜渣泥漿在經(jīng)過(guò)沉淀和成渣分離處理之后，實(shí)現(xiàn)泥漿的循環(huán)使用單向工藝技術(shù)。該施工工藝的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在操作流程比較簡(jiǎn)單、有成熟的經(jīng)驗(yàn)，在機(jī)場(chǎng)的禁區(qū)特殊工作條件下，施工機(jī)械的形體大小比較適中，更方便調(diào)運(yùn)和緊急撤離。該施工工藝的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)最終的成孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，在正常轉(zhuǎn)速條件下容易出現(xiàn)擴(kuò)徑狀況，局部位置的樁體直徑超過(guò)了設(shè)計(jì)樁體形的150%，而這些擴(kuò)徑位置大多數(shù)和基坑內(nèi)部的支撐標(biāo)高之間形成重疊，因此這也意味著基坑開(kāi)挖之后，無(wú)法及時(shí)進(jìn)行鋼圍檁施工，無(wú)法及時(shí)形成基坑內(nèi)部的受力支撐結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于周邊的飛機(jī)滑行道的使用安全造成比較嚴(yán)重的影響。通過(guò)增加水泥材料的使用量、合理調(diào)節(jié)泥漿相對(duì)密度、添加膨潤(rùn)土人工造漿等方法之后，擴(kuò)徑問(wèn)題盡管有了明顯的改善，但是仍然需要配合鉆頭的緩慢鉆進(jìn)，造成成孔的工作時(shí)間大幅度增加[2]。

2.2 壓罐樁成孔工藝方法

在近幾年的發(fā)展過(guò)程中，壓灌樁施工工藝在混凝土灌注樁施工中應(yīng)用越來(lái)越普遍。該工藝主要指的是使用專用的螺旋鉆具設(shè)備，直接鉆進(jìn)到樁體的底部形成樁徑，然后在使用鉆具中空管道，由底部向上連續(xù)進(jìn)行高壓泵灌注混凝土，保證混凝土達(dá)到樁體結(jié)構(gòu)的頂部位置，形成穩(wěn)定性更強(qiáng)素混凝土樁。與此同時(shí)，使用螺旋葉片將置換出來(lái)的原狀土直接取出，然后將整根鋼筋籠振動(dòng)插入到素混凝土樁內(nèi)部，形成鋼筋混凝土灌注樁。該工藝的主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在成孔的時(shí)間更短、質(zhì)量更加穩(wěn)定、單樁的施工效率更高。缺陷表現(xiàn)在施工機(jī)械設(shè)備的體積相對(duì)較大，設(shè)備的運(yùn)輸存在困難，緊急工作條件下無(wú)法在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成撤離，因此無(wú)法保證機(jī)場(chǎng)的整體運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。除此之外，在混凝土灌注施工過(guò)程中，必須保證混凝土灌注施工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，灌注工作階段導(dǎo)管的深度需要按要求控制，有效提高混凝土材料的灌注效率和穩(wěn)定性

2.3 汽車鉆反循環(huán)成孔工藝方法

該工藝主要指的是環(huán)介質(zhì)流向從地面沿著鉆具和孔壁的環(huán)狀間隙直接進(jìn)入到鉆孔，至孔洞底部攜帶鉆渣從鉆桿內(nèi)返回地面的鉆進(jìn)工藝。反循環(huán)鉆進(jìn)通常用于大直徑的鉆孔施工，適用于填土層、沙性土層、黏土層以及卵礫石層等。鉆進(jìn)工作效率相對(duì)較高，擴(kuò)徑現(xiàn)象更少，噪聲相對(duì)較低，可以節(jié)省大量的電費(fèi)。因?yàn)榉囱h(huán)汽車鉆機(jī)設(shè)備主要使用的是直接吸出的方法，將土渣快速吸出，因此在成孔速度比正循環(huán)施工工藝快。將反循環(huán)鉆機(jī)和汽車相結(jié)合，可以有效實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)設(shè)備自身的可移動(dòng)性能[3]。

鉆孔灌注樁施工技術(shù)的使用，可以有效控制工程施工過(guò)程中的噪聲，并且可以延長(zhǎng)各種施工機(jī)械設(shè)備的使用壽命。除此之外，該項(xiàng)工藝可以節(jié)省大量的施工成本投入量，提高建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工效率和穩(wěn)定性，進(jìn)一步縮短項(xiàng)目工程施工周期

3 反循環(huán)成孔施工主要關(guān)鍵性工藝流程

3.1 護(hù)筒埋設(shè)

孔口位置埋設(shè)鋼質(zhì)護(hù)筒，用以護(hù)筒護(hù)柱孔口。護(hù)筒內(nèi)徑大于鉆頭直徑150 mm，孔壁厚度在4～8mm，護(hù)筒的埋設(shè)深度為2 m，其上部設(shè)置1～2 個(gè)溢漿孔。在護(hù)筒埋設(shè)工作過(guò)程中，需要以樁體基礎(chǔ)作為參照標(biāo)準(zhǔn)，中心偏移量不能超過(guò)30 mm，護(hù)筒周圍用黏土分層夯實(shí)，在經(jīng)過(guò)測(cè)量人員反復(fù)測(cè)量分析之后，不存在明顯的誤差，方可進(jìn)入下一個(gè)施工環(huán)節(jié)。

3.2 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位后確?；椒€(wěn)，轉(zhuǎn)盤的中心和樁體之間的偏差不能超過(guò)20 mm，要保證做到三點(diǎn)一線。天車中心、回旋器中心和鉆頭的中心，要處于同一條垂線上，否則需要及時(shí)調(diào)整桅桿和鉆桿的角度。鉆機(jī)安裝就位完成之后，要做好調(diào)頻工作，保證成孔不會(huì)產(chǎn)生明顯的傾斜和位移[4]。

3.3 鉆進(jìn)施工

鉆進(jìn)過(guò)程中為了有效保證孔壁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要根據(jù)表層松散土的厚度，在孔口區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的護(hù)筒結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要測(cè)量水泥砂漿材料柱面高度。如果泥漿材料出現(xiàn)泄漏，應(yīng)及時(shí)向孔洞內(nèi)部補(bǔ)充砂漿。

3.4 泥漿外排

在成孔和回填土施工過(guò)程中，孔洞內(nèi)部的泥漿材料需要根據(jù)事先挖好的泥漿溝進(jìn)行排放，并由專業(yè)人員負(fù)責(zé)疏導(dǎo)。泥漿池中的泥漿要及時(shí)清理，保證鉆孔內(nèi)部的泥漿快速補(bǔ)充。

3.5 鉆進(jìn)過(guò)程中施工技術(shù)要點(diǎn)

第一，需要有效控制鉆進(jìn)壓力、鉆進(jìn)速率，保證平穩(wěn)鉆進(jìn)，同時(shí)需要保證鉆孔的垂直度。

第二，要基于地質(zhì)條件的變化情況，調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，檢查鉆孔內(nèi)部的構(gòu)成情況，避免出現(xiàn)鉆機(jī)傾斜等問(wèn)題。

第三，充分保證泥漿頭水平高度符合鉆進(jìn)施工要求，避免孔口位置產(chǎn)生嚴(yán)重坍塌情況[5]。

第四，接近設(shè)計(jì)孔洞深度的條件下需要有效控制鉆進(jìn)深度，做好鉆進(jìn)深度參數(shù)記錄工作。在鉆進(jìn)到標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)深度之后，可以進(jìn)行后續(xù)的清孔工作，有效保證孔洞底部的沉渣量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。泥漿護(hù)壁使用的是孔洞內(nèi)部自然造漿的施工方法，泥漿材料的相對(duì)密度控制在1.05～1.15。

4 結(jié)語(yǔ)

本次項(xiàng)目工程施工順利完成，鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量符合工程的施工標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔灌注樁施工中，沒(méi)有對(duì)緊鄰機(jī)場(chǎng)的滑行道造成明顯的影響，整個(gè)工程項(xiàng)目施工效果非常高，達(dá)到了工程施工單位的預(yù)期目標(biāo)，保證了機(jī)場(chǎng)各項(xiàng)工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。