長(zhǎng)螺旋灌注樁質(zhì)量控制技術(shù)

黃步高

（中交一公局西南工程有限公司，成都 610000）

1 引言

長(zhǎng)螺旋灌注樁是指在水泥粉煤灰碎石樁基礎(chǔ)上改進(jìn)得到的剛性樁，其在鋼筋混凝土樁基施工中運(yùn)用具有速度快、無(wú)泥漿污染、樁身強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)。從研究現(xiàn)狀來(lái)看，長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁在華南、西南等地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)應(yīng)用仍處于嘗試階段，缺少相關(guān)技術(shù)規(guī)范，易出現(xiàn)施工質(zhì)量不佳的情況。因此，從實(shí)踐出發(fā)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)研究，提出長(zhǎng)螺旋灌注樁質(zhì)量控制技術(shù)，能為加速長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

2 項(xiàng)目概況

某辦公建筑位于云南省昆明市，建筑面積約1.3萬(wàn)m2，高度約22 m，主體為混凝土框架結(jié)構(gòu)。工程地基基礎(chǔ)采用混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)樁為長(zhǎng)螺旋鉆孔管灌注樁，受力為端承摩擦樁，基礎(chǔ)等級(jí)為甲等，混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別為二a類。

3 樁基施工方案

在樁基施工階段，勘察確認(rèn)場(chǎng)地地基土分布復(fù)雜，地層分層為：①雜填土；②泥炭層；③粉土；④軟塑~可塑高壓縮性土層；⑤粉土。

雜填土以黏土為主，分布不均，夾隨時(shí)；泥炭層極其軟弱；粉土屬于液化層，液化等級(jí)中等；從總體來(lái)看，地基土呈軟弱態(tài)，壓縮不連續(xù)，夾雜軟塑、流塑等土層，強(qiáng)度變化異常。在綜合分析的基礎(chǔ)上，將粉土選為樁端持力層，極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)1 700 kPa。結(jié)合地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)長(zhǎng)螺旋灌注樁參數(shù)如表1所示，鋼筋籠采用φ6 mm@100/200 mm螺旋筋，內(nèi)設(shè)φ12 mm@2 000 mm加勁箍。

表1 項(xiàng)目長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁參數(shù)

場(chǎng)地地下水主要分布在粉土層，穩(wěn)定水位在地表下約0.2 m位置，包含上部孔隙水和下部承壓水，受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，中間無(wú)良好隔水層。在場(chǎng)地含水豐富的情況下，土體回縮較快，通過(guò)振動(dòng)沉管方式施工將對(duì)土體產(chǎn)生振動(dòng)力和擠壓力，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)較大擾動(dòng)[1]。在樁間距較小的情況下，易產(chǎn)生超孔隙水壓力，導(dǎo)致土體膨脹、變形，引發(fā)斷樁等問(wèn)題，因此，需采用鉆孔灌注樁施工方法，實(shí)現(xiàn)管內(nèi)泵壓混凝土后植鋼筋籠成樁施工，施工工藝流程如圖1所示。

圖1 長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工流程

4 灌注樁質(zhì)量控制技術(shù)

4.1 施工準(zhǔn)備

長(zhǎng)螺旋灌注樁施工應(yīng)提前進(jìn)行設(shè)備、機(jī)具和材料準(zhǔn)備，清理場(chǎng)地內(nèi)道路，確保鉆機(jī)、吊車等設(shè)備正常出入。對(duì)照施工圖紙，對(duì)鋼筋等材料進(jìn)行抽檢，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)C25，保證材料質(zhì)量合格。對(duì)施工使用的設(shè)備進(jìn)行安裝、調(diào)試。在鉆機(jī)準(zhǔn)備階段，考慮到樁處于松散土體中，周圍存在粉土層，土體受剪切擾動(dòng)易發(fā)生液化，在部分獨(dú)立承臺(tái)樁間距僅1.2 m的情況下，長(zhǎng)時(shí)間施工易出現(xiàn)穿孔問(wèn)題。為縮短鉆進(jìn)時(shí)間，盡可能減少對(duì)周圍土體帶來(lái)的擾動(dòng)，按由北向南、由西向東的順序施工，按擠土樁方式對(duì)樁距小的樁實(shí)施隔樁跳打，防止出現(xiàn)穿孔問(wèn)題。

4.2 測(cè)量放線

在測(cè)量放線階段，按設(shè)計(jì)單位提供的樁位平面圖等確定軸線系統(tǒng)，反復(fù)檢查確認(rèn)系統(tǒng)誤差滿足規(guī)范要求[2]。按施工圖現(xiàn)場(chǎng)丈量樁位，使用鋼尺在樁位圖中標(biāo)注全部樁點(diǎn)位置，并確認(rèn)具體位置?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放線，誤差控制在±10 mm范圍內(nèi)。使用水準(zhǔn)儀引測(cè)，將標(biāo)高控制點(diǎn)引至基坑內(nèi)，施工過(guò)程中加強(qiáng)標(biāo)高等參數(shù)測(cè)量和復(fù)核。

4.3 鉆孔施工

工程選用空心長(zhǎng)螺旋鉆桿鉆機(jī)作業(yè)，在鉆機(jī)就位后，確認(rèn)場(chǎng)地平穩(wěn)，然后使用磁性線墜對(duì)塔身垂直度進(jìn)行檢查，調(diào)整鉆桿中心對(duì)準(zhǔn)孔中心，保證鉆桿垂直度誤差不超1%，如圖2所示。鋪設(shè)導(dǎo)管后，通過(guò)泵送預(yù)拌砂漿對(duì)導(dǎo)管和鉆桿進(jìn)行潤(rùn)濕。在鉆進(jìn)前將鉆頭對(duì)中，確認(rèn)與樁位點(diǎn)偏差不超20 mm。重新測(cè)量鉆桿垂直度，保證機(jī)械高度上鉆桿垂直度誤差不超3‰。將鉆頭封口后，緩慢下鉆，速度控制在1.0~1.5 m/min。遭遇卡鉆、異響等情況需立即停鉆并確認(rèn)原因，排除問(wèn)題后才能重新作業(yè)。成孔期間禁止反轉(zhuǎn)或提升鉆桿，如需中斷需將鉆桿提升至地面，重新清洗鉆頭和封口后才能繼續(xù)作業(yè)。鉆桿長(zhǎng)度較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中易出現(xiàn)上部擺動(dòng)較大的問(wèn)題，應(yīng)增設(shè)導(dǎo)向架加強(qiáng)擺動(dòng)控制。下鉆過(guò)程中通過(guò)跟蹤測(cè)量，確保鉆桿保持垂直和平穩(wěn)，避免出現(xiàn)傾斜錯(cuò)位問(wèn)題。若檢查發(fā)現(xiàn)鉆桿彎曲，需及時(shí)利用千斤頂調(diào)正。發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜，將鉆頭吊住后，上下反復(fù)掃孔，實(shí)現(xiàn)糾正孔位的目標(biāo)。在鉆至持力層設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開(kāi)啟輸送泵灌入混凝土，將鉆桿預(yù)提100 mm左右，泵入混凝土后停頓10~20 s，加壓確認(rèn)鉆桿內(nèi)部充滿混凝土后緩慢提升鉆桿，確?？椎壮錆M混凝土。穿越流塑狀土需加強(qiáng)提鉆速度控制，確認(rèn)鉆桿內(nèi)混凝土量達(dá)0.1 m3以上。每次鉆進(jìn)前后應(yīng)加強(qiáng)鉆頭、鉆桿等部位檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修補(bǔ)或更換。

圖2 長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工

4.4 泵壓混凝土

利用設(shè)備高壓泵送混凝土?xí)r應(yīng)提前制作質(zhì)量合格的混凝土，保證成樁效果。在現(xiàn)場(chǎng)施工期間，通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)混凝土配比符合設(shè)計(jì)要求，并將坍落度控制在200~220 mm，確保混凝土和易性及流動(dòng)性良好，避免后續(xù)出現(xiàn)管道堵塞等問(wèn)題。使用碎石骨料進(jìn)行混凝土拌和，檢查確認(rèn)粒徑不超16 mm，制作時(shí)添加I級(jí)粉煤灰，用量至少達(dá)75 kg/m3。根據(jù)樁徑選擇地泵，在固定時(shí)應(yīng)選擇合適位置，縮短泵送距離的同時(shí)減少管路彎曲。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，將地泵和樁機(jī)距離控制在60 m以內(nèi)，灌注前利用清水清洗泵管，然后使用水泥砂漿潤(rùn)濕。開(kāi)始?jí)汗嗪螅瑢@頭閥門(mén)打開(kāi)，將鉆桿提升200~300 mm，并連續(xù)泵送混凝土，實(shí)現(xiàn)邊送邊提鉆，始終確認(rèn)料斗內(nèi)混凝土高度至少達(dá)400 mm，鉆頭埋入混凝土界面以下至少1.5 m。為防止泵管被泥漿堵塞，應(yīng)時(shí)刻檢查排氣閥，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，避免出現(xiàn)縮徑、斷樁等問(wèn)題。混凝土在鉆桿內(nèi)持續(xù)流動(dòng)的過(guò)程中，提鉆過(guò)晚將導(dǎo)致水泥漿液被擠出，引發(fā)管道堵塞問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)人工接續(xù)，加強(qiáng)提鉆時(shí)間控制。結(jié)合土層情況，鉆桿提升速度控制為1.2 m/min，在接近地面時(shí)放緩，清理孔口渣土，確保樁頭質(zhì)量合格。灌注高度略高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5 m，結(jié)束后及時(shí)清洗泵管、鉆桿內(nèi)殘留的混凝土。

4.5 后植鋼筋籠

完成混凝土灌注后，使用小型挖掘機(jī)將流出的泥漿清理干凈，將鋼筋籠轉(zhuǎn)入懸掛器，使用吊車吊起。將鋼筋籠做成錐形樁，在底部設(shè)置固定裝置，確保鋼筋籠插入后能及時(shí)找正樁中心位置，使拉繩充分受力。按設(shè)計(jì)要求制作鋼筋籠，外側(cè)設(shè)置50 mm厚保護(hù)層，采用C25混凝土墊塊，沿橫向圓周位置均勻布置4塊，豎向位置間隔2 m布置1處，頂端設(shè)置吊環(huán)。對(duì)縱向鋼筋進(jìn)行接長(zhǎng)焊接，確認(rèn)交接位置焊接牢固。采用尺量檢查法，確認(rèn)主筋間距和直徑允許偏差為±10 mm，長(zhǎng)度允許偏差為±100 mm，箍筋間距允許偏差為±20 mm[3]。對(duì)骨架進(jìn)行分節(jié)編號(hào)，下方使用方木鋪墊，禁止堆放，以免鋼筋籠發(fā)生變形。在混凝土灌入3 min內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)桿將鋼筋籠插入樁孔，速度控制在1.3~1.6 m/min，使鋼筋籠與地面保持垂直，對(duì)準(zhǔn)孔口，依靠重力自然沉降后，開(kāi)啟振動(dòng)器，使鋼筋籠緩慢下沉至設(shè)計(jì)高度。在鋼筋籠出現(xiàn)垂直偏差的情況下無(wú)法下插到位，需增加振動(dòng)器的振動(dòng)力度，確保下插到位。鋼筋籠下放應(yīng)為連續(xù)過(guò)程，中間避免停頓，并加強(qiáng)插入速度控制，避免過(guò)快。下插到指定深度后，將振動(dòng)器關(guān)閉。利用鉆機(jī)提升裝置時(shí)每隔3 m開(kāi)啟一次振動(dòng)器，增強(qiáng)混凝土密實(shí)性。在鋼筋籠就位固定后，緩慢提升振動(dòng)器，直至從孔口拔出，將周圍溢出浮漿清理干凈，將鋼筋上的鋼絲繩取下。虛樁長(zhǎng)度至少800 mm，在混凝土面低于工作面時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)料。在當(dāng)前樁施工結(jié)束后，將機(jī)械移動(dòng)至下根樁位?？紤]到提鉆時(shí)周圍堆積的土壤可能導(dǎo)致樁位被遮蓋，同時(shí)鉆進(jìn)支撐腿移動(dòng)時(shí)可能觸碰樁位點(diǎn)，引發(fā)樁位偏移問(wèn)題，因此，需做好樁位復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后才能繼續(xù)施工。

4.6 質(zhì)量檢驗(yàn)

為加強(qiáng)成樁質(zhì)量控制，選取連續(xù)6根樁進(jìn)行試驗(yàn)，在單體樁基施工28 d后對(duì)成樁效果進(jìn)行檢驗(yàn)。按照成樁質(zhì)量要求，混凝土充盈系數(shù)應(yīng)大于1，需通過(guò)樁身完整性測(cè)試。樁位偏差不能超出d/4（d為樁徑），且不超過(guò)150 mm，垂直度偏差不能超過(guò)1/100 mm，單樁承載力極差不超30%。如表2所示，從樁位偏差、垂直度偏差、單樁承載力等角度展開(kāi)分析，最終確認(rèn)6根樁均能通過(guò)樁身完整性測(cè)試，且單樁極限承載力均能達(dá)到1 700 kPa，驗(yàn)證了施工質(zhì)量控制技術(shù)的有效性。由此可知，編制的長(zhǎng)螺旋灌注樁施工方案具有推廣價(jià)值。項(xiàng)目按施工方案進(jìn)行樁基施工，加強(qiáng)長(zhǎng)螺旋灌注樁質(zhì)量控制，使工程一次性通過(guò)質(zhì)量驗(yàn)收，大幅提高施工效率，同時(shí)削減了擠土效應(yīng)和施工泥漿給周圍建筑和地下管網(wǎng)造成的不利影響，為工程帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

表2 項(xiàng)目長(zhǎng)螺旋灌注樁試樁結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

作為成熟的地基施工工藝，長(zhǎng)螺旋灌注樁應(yīng)用廣泛，但在復(fù)雜地層中運(yùn)用需加強(qiáng)質(zhì)量控制，確保取得較高的綜合效益。結(jié)合云南地區(qū)復(fù)雜地層工程施工實(shí)踐展開(kāi)研究，通過(guò)分析水文地質(zhì)條件，并結(jié)合地層特性提出長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)，通過(guò)內(nèi)部泵送混凝土和后植鋼筋籠方式解決施工難題。在明確施工工藝流程的基礎(chǔ)上，針對(duì)測(cè)量放樣、鉆孔施工等個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)質(zhì)量控制，把握施工技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，確保灌注樁充分發(fā)揮強(qiáng)度高、低污染等優(yōu)勢(shì)，最終成功通過(guò)單樁承載力等測(cè)試。可見(jiàn)，科學(xué)運(yùn)用長(zhǎng)螺旋灌注樁質(zhì)量控制技術(shù)能有效提高單樁成樁質(zhì)量，降低施工對(duì)環(huán)境的干擾。