已回填后樁網(wǎng)條件下樁基施工工藝與質(zhì)量控制

齊志QI Zhi；許凌峰X(qián)U Ling-feng；吳瑞旭WU Rui-xu；董文輝DONG Wen-hui

（中鐵建工集團(tuán)有限公司南京分公司，南京 210000）

0 引言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展，為保障房屋建筑及道路基礎(chǔ)安全，對(duì)基礎(chǔ)的沉降要求越來(lái)越高。軟土地基加固常采用預(yù)應(yīng)力管樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合地基處理、CFG 樁地基處理等方式，但在采用了預(yù)應(yīng)力管樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合地基處理加固的軟土地基地質(zhì)條件下，其管樁及樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)作為地下障礙物被回填層隱蔽在地下，管樁將與后期樁基發(fā)生位置沖突，對(duì)后期樁基施工造成極大困難。

本文以無(wú)線谷科技園項(xiàng)目為例，提出一種針對(duì)已回填區(qū)無(wú)法采用挖機(jī)開(kāi)挖探明管樁及樁帽位置的工程樁施工的新工藝。本工藝?yán)脹_擊鉆與回旋鉆在各土層鉆進(jìn)優(yōu)勢(shì)和對(duì)二次成孔質(zhì)量的管控，實(shí)現(xiàn)了高效循環(huán)的施工流程，節(jié)約了施工成本，提高了成樁質(zhì)量。

該工程位于南京市江寧區(qū)蘇源大道東側(cè)、秣周東路北側(cè)，地面高-1.35～-0.85m，基底相對(duì)標(biāo)高-11.45～-11.05m，基坑開(kāi)挖深度10.00～10.60m。項(xiàng)目總建筑面積170623.1平方米，總用地面積61806.35 平方米。該項(xiàng)目已回填區(qū)無(wú)法采用挖機(jī)開(kāi)挖探明管樁及樁帽位置的工程樁在施工過(guò)程中存在以下難點(diǎn)：

①工程樁與管樁、樁帽及樁帽間連接鋼筋存在沖突現(xiàn)象，成樁困難，常規(guī)機(jī)械無(wú)法施工，必須先破除樁帽及連接鋼筋。常規(guī)處理方案可采用人工挖孔樁挖至樁帽位置，再破除樁帽及連接鋼筋，或采用沖擊鉆機(jī)直接沖擊破除樁帽及連接鋼筋兩種方案，但因站前單位仍有土方機(jī)械車(chē)輛在路基上行走，人工挖孔樁安全隱患極大，不可采用，僅能選擇沖擊鉆機(jī)沖孔方式破除樁帽及連接鋼筋。

②路基回填60cm 高碎石層及土工格柵層，鉆孔過(guò)程中會(huì)發(fā)生塌孔、漏漿及混凝土超方嚴(yán)重現(xiàn)象。

③工程樁施工與路基回填及附屬工程存在交叉施工，影響大，工期緊，單獨(dú)采用沖擊鉆機(jī)成孔，成孔耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，且用電負(fù)荷大，在電力滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下已無(wú)法通過(guò)增加樁機(jī)數(shù)量加快成樁速度，無(wú)法滿(mǎn)足工期要求。

1 施工流程與工藝優(yōu)勢(shì)

本工藝包括鉆孔施工和樁體施工兩部分，施工流程如圖1 所示。本工藝適用于經(jīng)預(yù)應(yīng)力管樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)處理的軟土地基區(qū)域內(nèi)超長(zhǎng)樁基施工，具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

圖1 工藝流程圖

圖2 關(guān)鍵施工步驟

①利用沖擊鉆機(jī)可破除堅(jiān)硬障礙物特點(diǎn)破除樁帽及連接鋼筋[1]，為后續(xù)回旋鉆機(jī)鉆孔破除地下障礙物，引孔完成后可繼續(xù)移至下一樁位，流水施工，縮短施工周期，提高工作效率[2]。引孔完成后再利用回旋鉆在黏土等軟弱土層鉆進(jìn)效率高優(yōu)勢(shì)進(jìn)行鉆進(jìn)，加快成孔速度，節(jié)省工期。

②采用成品超長(zhǎng)鋼管成品超長(zhǎng)鋼護(hù)筒穿過(guò)碎石回填層并埋入黏性土層不小于1m，形成封閉不透水鋼護(hù)壁解決塌孔[3]、泥漿外漏及混凝土超方嚴(yán)重問(wèn)題。

2 施工要點(diǎn)與質(zhì)量控制要求

2.1 鉆孔施工流程與質(zhì)量控制要求

鉆孔施工過(guò)程與質(zhì)量控制要點(diǎn)包括：

①場(chǎng)地平整。施工前應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整壓實(shí)，滿(mǎn)足沖擊鉆機(jī)、回旋鉆機(jī)操作空間及對(duì)場(chǎng)地承載力的要求，并保證樁機(jī)在正常工作中運(yùn)行穩(wěn)定。施工前應(yīng)進(jìn)行充分的地勘工作，并計(jì)算場(chǎng)地承載力。

②測(cè)量定位。依據(jù)樁基中心軸線坐標(biāo)值，標(biāo)出樁位，打入鋼筋頭并標(biāo)明樁號(hào)。樁位中心點(diǎn)經(jīng)測(cè)量放樣確定后，中心點(diǎn)在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)會(huì)被破壞，必須按照要求設(shè)置4 個(gè)保護(hù)樁。需嚴(yán)格校核護(hù)筒埋設(shè)中心、樁機(jī)鉆頭中心以及鋼筋籠安裝中心的準(zhǔn)確性。

③護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)采用挖埋法，即用機(jī)械挖除所要埋護(hù)筒的土層后，將護(hù)筒放入其中，其底部埋置在地表下1.7m 中，護(hù)筒頂高出地面0.3m。護(hù)筒埋設(shè)需準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固，護(hù)筒中心與設(shè)計(jì)樁位中心的偏差不得大于20mm，鋼護(hù)筒垂直度偏差不允許大于1.0%，保證鉆機(jī)沿著樁位中心方向順利工作。

④泥漿制備與循環(huán)。泥漿制備采用膨潤(rùn)土造漿，沖鉆孔過(guò)程中及時(shí)合理調(diào)整泥漿性能，以保證鉆進(jìn)過(guò)程中不塌孔，將孔底渣樣排出孔外。每臺(tái)樁機(jī)設(shè)置1 個(gè)成品鋼板泥漿池，尺寸3×8×2m，容積共48 方，約為單根樁容積1.5倍，泥漿池中部設(shè)置一道鋼制隔板，頂部開(kāi)設(shè)溢漿孔，加設(shè)過(guò)濾網(wǎng)，分隔成泥漿池與沉淀池，循環(huán)全部采用泥漿泵、泥漿管抽運(yùn)循環(huán)。根據(jù)施工區(qū)域劃分設(shè)置3 個(gè)成品廢漿池，廢漿池尺寸3×8×3m，容積共72 方，約為單根樁容積2 倍，混凝土澆筑過(guò)程中溢出泥漿全部排至廢漿池，避免泥漿污染路基，影響路基質(zhì)量。

⑤沖擊鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)。沖擊鉆機(jī)鉆頭直徑選用0.9m，與長(zhǎng)護(hù)筒一致。鉆機(jī)就位應(yīng)采用護(hù)樁定位法進(jìn)行，就位完成后由測(cè)量員采用全站儀對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核偏差需在允許范圍內(nèi)。正常沖孔過(guò)程中及時(shí)根據(jù)地層調(diào)整泥漿性能，勤取渣樣，如取出渣樣內(nèi)存在鋼筋碎屑及混凝土碎渣且沖孔進(jìn)尺緩慢說(shuō)明正在破除樁帽及連接鋼筋，并及時(shí)量測(cè)孔深記錄原始數(shù)據(jù)，推算孔底標(biāo)高與樁帽底標(biāo)高之間關(guān)系，一般引孔深度9m 即說(shuō)明已破除樁帽及其連接鋼筋，穿過(guò)碎石層及樁帽層。待達(dá)到引孔深度后即下放探籠。

⑥下放探籠。探籠對(duì)引孔進(jìn)行下放以檢測(cè)沖擊鉆引孔直徑、垂直度以及有無(wú)塌孔現(xiàn)象。保證下道工序長(zhǎng)護(hù)筒順利下放，如引孔未達(dá)到要求，需反復(fù)提升沖擊鉆鉆頭上下沖孔直至滿(mǎn)足要求為止。

⑦回旋鉆機(jī)就位。單一沖擊鉆成孔施工工藝很難保證成樁效果，結(jié)合工程地質(zhì)條件復(fù)雜、境外項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)的苛刻要求，考慮到施工工期、施工質(zhì)量、施工投入以及境外項(xiàng)目市場(chǎng)資源有限等因素，結(jié)合二者[4]，回旋鉆鉆機(jī)就位采用汽車(chē)吊吊至孔位再利用十字線法測(cè)定樁位利用自身動(dòng)力裝置微調(diào)精準(zhǔn)就位，就位完成后需由測(cè)量員、監(jiān)理工程師進(jìn)行復(fù)測(cè)，合格后再進(jìn)行護(hù)筒下放，鉆孔工作。

⑧長(zhǎng)護(hù)筒下放?；匦@機(jī)的護(hù)筒采用由加工廠定制加工制作的成品鋼護(hù)筒[5]，采用平板車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，再采用回旋鉆機(jī)下放長(zhǎng)護(hù)筒，待下放到引孔深度后再采用挖機(jī)配合將護(hù)筒壓入黏土層不小于1m。

⑨鉆孔與成孔檢驗(yàn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，需檢查鉆斗尺寸，根據(jù)土層情況調(diào)整泥漿指標(biāo)，排出孔口的循環(huán)泥漿的性能指標(biāo)應(yīng)符合表1 規(guī)定。鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)注意觀察巖性變化，留取碴樣，每個(gè)地層取兩袋渣樣，注明孔深、孔底標(biāo)高等信息便于與設(shè)計(jì)地質(zhì)勘探點(diǎn)核對(duì)地層情況，并做好施工記錄，達(dá)到持力層后通知勘察單位及時(shí)鑒定。

表1 鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿性能指標(biāo)

成孔檢驗(yàn)[6]內(nèi)容包括孔深、孔徑、孔身垂直度，有無(wú)塌孔、縮頸等。終孔時(shí)通知勘察、監(jiān)理共同確認(rèn)，孔深深度可用專(zhuān)用測(cè)繩進(jìn)行量測(cè)，樁長(zhǎng)既要滿(mǎn)足樁端入持力層要求，又要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)要求，為雙控指標(biāo)?？讖郊翱咨泶怪倍瓤捎锰交\檢測(cè)，探籠直徑為0.8m，長(zhǎng)度為樁徑4～6 倍，選為4m。待驗(yàn)收合格后即進(jìn)行一次清孔。

2.2 樁體施工流程及質(zhì)量控制要求

樁體施工的流程及質(zhì)量控制措施如下：

①清孔。清孔[7]采用換漿法[8，9]清孔，清孔時(shí)注意保持孔內(nèi)水位。清孔的目的是清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過(guò)厚沉渣而降低樁的承載力。清孔分兩次進(jìn)行，第一次清孔在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行，第一次清孔就應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求，否則不應(yīng)下放鋼筋籠。

②鋼筋籠運(yùn)輸及安裝。鋼筋籠在加工場(chǎng)制作，應(yīng)對(duì)每節(jié)鋼筋籠進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，合格后方可掛牌同意使用，鋼筋籠采用平板車(chē)運(yùn)輸至樁孔旁，做好下墊上蓋工作，避免被泥土污染。利用回旋鉆機(jī)或吊車(chē)對(duì)加工好的鋼筋籠分節(jié)吊裝對(duì)焊，鋼筋籠對(duì)焊滿(mǎn)足搭接焊要求，并按規(guī)范要求現(xiàn)場(chǎng)取樣送檢。主筋焊完后，恢復(fù)螺旋箍，繼續(xù)吊裝焊接下一節(jié)。

③導(dǎo)管安裝及二次清孔。采用的導(dǎo)管內(nèi)壁必須光滑圓順，內(nèi)徑一致，導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼，經(jīng)過(guò)通球和壓水試驗(yàn)，不得漏水。導(dǎo)管安裝好后，應(yīng)進(jìn)行二次清孔，清孔采用反循環(huán)清孔方式，過(guò)程中勤測(cè)孔底沉渣厚度、測(cè)試泥漿性能。確認(rèn)孔深、沉渣、泥漿性能等符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，如表2 所示，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后，即可開(kāi)始水下混凝土灌注。

表2 二次清孔后質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

④灌注準(zhǔn)備。在清孔的同時(shí)，對(duì)各類(lèi)設(shè)備進(jìn)行檢查，備足原材料；同時(shí)配備水泵、空壓機(jī)及高壓射水管等設(shè)備，以保證孔內(nèi)水頭和及時(shí)處理灌注故障。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員計(jì)算導(dǎo)管的配置，安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有300～500mm 的空間，以利首批灌注混凝土順利灌注；儲(chǔ)料與導(dǎo)管相連，儲(chǔ)料斗的容積按2.0m3設(shè)計(jì)。

⑤水下混凝土灌注。水下混凝土灌注開(kāi)始時(shí)，首批灌注混凝土數(shù)量應(yīng)滿(mǎn)足導(dǎo)管初次埋置深度不小于1m 并不宜大于3m 的要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員計(jì)算，首盤(pán)封底混凝土的方量。在水下混凝土灌注過(guò)程中，由工程技術(shù)人員經(jīng)常采用帶重錘的測(cè)繩探測(cè)孔內(nèi)混凝土面的標(biāo)高，及時(shí)調(diào)整埋管深度。一般埋管深度控制在2～6m，以防導(dǎo)管提離混凝土面發(fā)生斷樁。水下混凝土灌注應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂0.8m，以保證鉆孔樁與上部結(jié)構(gòu)之間的混凝土連接質(zhì)量。鉆孔樁高出設(shè)計(jì)樁頂?shù)亩嘤嗖糠只炷猎诔信_(tái)施工前鑿除，樁頭無(wú)松散層。

3 安全與環(huán)保措施

3.1 安全措施

為保障施工人員與機(jī)械安全，應(yīng)采取以下措施：①進(jìn)場(chǎng)樁機(jī)需提前檢修，驗(yàn)收合格后張掛四牌即樁機(jī)號(hào)碼牌、安全操作規(guī)程、樁機(jī)驗(yàn)收標(biāo)識(shí)牌、樁基信息牌方能允許作業(yè)。挖機(jī)司機(jī)、吊車(chē)司機(jī)、沖擊鉆、回旋鉆操作工、焊工等特種操作人員都必須持證上崗，嚴(yán)格按照相應(yīng)安全規(guī)程進(jìn)行操作。②進(jìn)場(chǎng)樁機(jī)需提前檢修，驗(yàn)收合格后張掛四牌即樁機(jī)號(hào)碼牌、安全操作規(guī)程、樁機(jī)驗(yàn)收標(biāo)識(shí)牌、樁基信息牌方能允許作業(yè)。挖機(jī)司機(jī)、吊車(chē)司機(jī)、沖擊鉆、回旋鉆操作工、焊工等特種操作人員都必須持證上崗，嚴(yán)格按照相應(yīng)安全規(guī)程進(jìn)行操作。③樁孔四周不得堆放土或其他雜物，以免引起塌方，沖擊鉆引孔完成后，回旋鉆就位前需對(duì)樁孔進(jìn)行立面及水平防護(hù)，并張掛安全警示牌，且不得隨意私自拆除。

3.2 環(huán)保措施

為滿(mǎn)足環(huán)保要求，需采取以下措施：①泥漿不得隨意排放，由有資質(zhì)泥漿外運(yùn)單位采用專(zhuān)用泥漿車(chē)運(yùn)至規(guī)定排放場(chǎng)地，不得亂倒。②施工場(chǎng)地離居民較近，要采取降噪措施，合理安排作業(yè)時(shí)間，盡量避開(kāi)夜間施工，夜間施工過(guò)程時(shí)要有夜間施工審批手續(xù)，不得擾民。

4 結(jié)語(yǔ)

本工藝針對(duì)已回填區(qū)無(wú)法采用挖機(jī)開(kāi)挖探明管樁及樁帽位置的工程樁在施工過(guò)程中存在的難點(diǎn)，充分利用沖擊鉆與回旋鉆在各土層鉆進(jìn)優(yōu)勢(shì)，形成了預(yù)應(yīng)力管樁樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)合地基處理的軟土路基地質(zhì)條件下樁基施工工藝，并提出質(zhì)量控制要點(diǎn)。本工藝具備鉆引孔循環(huán)流水作業(yè)、鉆進(jìn)快的特點(diǎn)，在南京江寧開(kāi)發(fā)區(qū)無(wú)線谷科技園和福州至平潭鐵路站房工程中加以應(yīng)用，平均節(jié)約工期10 日以上，節(jié)約施工成本百余萬(wàn)元，取得了優(yōu)秀的工程效果。