鉆孔咬合樁技術(shù)在建筑基坑圍護(hù)施工中的應(yīng)用研究

0 引言

在城市化建設(shè)不斷推進(jìn)的背景下，建筑行業(yè)越來(lái)越關(guān)注建筑工程的安全和穩(wěn)定等問(wèn)題。在復(fù)雜地質(zhì)條件下，深基坑圍護(hù)施工通常是建筑工程項(xiàng)目的重要內(nèi)容。而鉆孔咬合樁是深基坑圍護(hù)常用的施工技術(shù)，其與地下連續(xù)墻等施工技術(shù)相比，在占地面積、適用范圍、施工速度、整體高度等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。盡管鉆孔咬合樁施工可能投入較多成本，但對(duì)建筑工程的積極影響更加顯著。因此在建筑物深基坑圍護(hù)施工中研究鉆孔咬合樁施工技術(shù)，對(duì)提升深基坑圍護(hù)施工質(zhì)量具有實(shí)際意義。

1工程概況

某商業(yè)綜合體建筑項(xiàng)目的總面積為 116258m² ，采用地上12層、地下3層設(shè)計(jì)，建筑總高度為 62m 。該項(xiàng)目位于城市新區(qū)，周邊建筑密度較小。該工程項(xiàng)目前期地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，其地基土層自上而下為雜填土、含礫粉質(zhì)黏土、中風(fēng)化礫巖、中風(fēng)化粉砂巖，為典型的軟土地基，土體含水量較高、顆粒松散，其深基坑圍護(hù)工程面臨著復(fù)雜的地質(zhì)條件。為此設(shè)計(jì)要求該深基坑采用鉆孔咬合樁施工技術(shù)進(jìn)行圍護(hù)。

2鉆孔咬合樁施工流程

鉆孔咬合樁的排列順序?yàn)樗鼗炷翗叮ˋ樁）→鋼筋混凝土樁（B樁）→混凝土樁（A樁），以此順序互相更替咬合。在鉆孔咬合樁開(kāi)始施工時(shí)，先在相鄰樁位完成兩根A樁的鉆設(shè)，然后在其中間的樁位完成B樁的鉆設(shè)，以此類推。鉆孔咬合樁工藝流程如圖1所示。

根據(jù)該工程項(xiàng)目的地質(zhì)條件和深基坑圍護(hù)施工要求，確定樁體開(kāi)挖深度為 11.0m 。相鄰的兩根A樁澆筑混凝土后，在其初凝前后，使用套管鉆機(jī)的切割功能切割掉相鄰兩根A樁的部分混凝土，同時(shí)完成B樁的鉆孔、布設(shè)鋼筋籠和澆筑混凝土作業(yè)。

選擇C30超緩凝混凝土澆筑鉆孔咬合樁樁體。在配合比為C30的混凝土中添加 1% 的超緩凝劑，使其初凝時(shí)間延長(zhǎng)到 56h 、終凝時(shí)間延長(zhǎng)到 62h 。這樣可以在每?jī)筛鵄樁混凝土初凝前后，完成B樁鋼筋混凝土澆筑施工，使A、B樁樁體同時(shí)完成混凝土終凝，并實(shí)現(xiàn)A、B樁緊密咬合。按照該施工工藝流程依次完成后續(xù)鉆孔咬合樁施工，形成A、B樁樁體間隔排布、無(wú)縫連接的咬合樁墻體結(jié)構(gòu)[2]。

3鉆孔咬合樁施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在鉆孔咬合樁施工前，使用全站儀等設(shè)備做好測(cè)量放線工作。采用鋼尺測(cè)量并確定深基坑控制線，準(zhǔn)確定位鉆孔咬合樁的位置。對(duì)深基坑的標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合測(cè)量結(jié)果檢查深基坑頂面開(kāi)挖高度，以便控制好深基坑頂面開(kāi)挖高度和鉆孔咬合樁樁長(zhǎng)。根據(jù)施工需求，提前做好安全技術(shù)交底。根據(jù)施工計(jì)劃任務(wù)書(shū)提前準(zhǔn)備機(jī)械、設(shè)備和材料。對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理、平整和夯實(shí)；根據(jù)施工順序有序組織套管鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)，準(zhǔn)確定位樁體位置；在鉆機(jī)就位后檢查鉆機(jī)與施工平面的垂直度。

3.2 導(dǎo)墻施工

為提高鉆孔精度，在鉆孔咬合樁施工前需要完成導(dǎo)墻的施工作業(yè)任務(wù)，用于控制好鉆進(jìn)精度和鉆進(jìn)垂直度，并為套管鉆機(jī)的下壓鉆孔和套管提拔等操作做好鋪墊。

在導(dǎo)墻施工作業(yè)前，要提前做好場(chǎng)地清理和平整等工作，將現(xiàn)場(chǎng)的溝槽填平和壓實(shí)后，結(jié)合測(cè)量放線確定樁孔中心線位置。在完成樁位的測(cè)放后，開(kāi)挖導(dǎo)墻的溝槽。在導(dǎo)墻開(kāi)挖時(shí)，需要考慮樁孔與導(dǎo)墻孔的位置關(guān)系，控制導(dǎo)墻溝槽開(kāi)挖的幾何尺寸。

該工程項(xiàng)目選用的導(dǎo)墻模板，是工廠預(yù)制的鋼模板。在完成溝槽開(kāi)挖后，進(jìn)行導(dǎo)墻模板安裝。在完成導(dǎo)墻模板安裝、檢查模板中線、凈距離和垂直度并合格后，開(kāi)始澆筑混凝土。導(dǎo)墻施工結(jié)束后，要檢查其施工質(zhì)量，結(jié)合鉆孔咬合樁施工要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理導(dǎo)墻施工的質(zhì)量隱患，避免給鉆孔施工造成阻礙。

3.3套管鉆機(jī)成孔

該工程項(xiàng)目咬合樁鉆孔采用套管鉆機(jī)成孔方式。在鉆孔前組織鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)，結(jié)合鉆孔要求合理安排鉆機(jī)位置，檢查鉆機(jī)的平穩(wěn)度，調(diào)節(jié)套管的垂直度。在鉆進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格控制樁位誤差，樁位最大誤差值應(yīng)小于 50mm ，成孔垂直度誤差不能大于 1% 。

在埋設(shè)護(hù)筒后，對(duì)護(hù)筒進(jìn)行調(diào)整，將護(hù)筒中心線與樁位中心線重疊[3]。護(hù)筒埋設(shè)后及時(shí)組織鉆進(jìn)施工，每次鉆進(jìn)尺寸控制在 600mm 左右，樁孔初始深度應(yīng)控制在5＼～8m范圍內(nèi)。鉆孔過(guò)程中嚴(yán)格控制樁孔的垂直度，及時(shí)將鉆孔產(chǎn)生的渣土清理干凈。采用帶擋板的鉆斗將鉆孔底部沉渣帶出，再向孔內(nèi)注入水，以便將剩余沉渣循環(huán)帶出。

3.4鋼筋籠制作與安放

3.4.1 鋼筋籠制作

B樁鋼筋籠的制作應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。主筋選用HR B400Φ25 鋼筋，其間距為 10cm ，均勻分布；箍筋選用 HRB400Φ16 鋼筋，其間距為 20cm ，均勻分布。鋼筋保護(hù)層厚度為 50mm ，在主筋上錯(cuò)開(kāi)角度、均勻設(shè)置預(yù)制的混凝土保護(hù)層墊塊。

分段制作的鋼筋籠，其主筋之間的接頭應(yīng)采用焊接方法，單面搭接的焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于10倍主筋直徑，雙面搭接的焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于5倍主筋直徑；主筋接頭應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi) 50cm 以上的長(zhǎng)度，同一截面的接頭數(shù)目不得大于主筋數(shù)目的 50% 。分段制作鋼筋籠時(shí)，應(yīng)考慮主筋搭接方式并預(yù)留出搭接長(zhǎng)度。

3.4.2 鋼筋籠安放

在完成B樁鉆孔后，需要放置鋼筋籠。將預(yù)先制作的鋼筋籠運(yùn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，清孔后在鉆孔中放置鋼筋籠。該工程項(xiàng)目的鋼筋籠采用分段制作、單面搭接方式。單面搭接的焊縫長(zhǎng)度應(yīng)不小于10倍主筋直徑，搭接長(zhǎng)度為250mm 。

在安放鋼筋籠前，要先檢查鉆孔底部的沉渣厚度，最大沉渣厚度不得超過(guò) 200mm 。在鉆孔驗(yàn)收合格后，將鋼筋籠吊裝到孔內(nèi)。吊裝鋼筋籠時(shí)，要避免鋼筋籠搖晃或與孔壁發(fā)生碰撞。

3.5 安裝導(dǎo)管

該工程項(xiàng)目導(dǎo)管選擇管壁厚度在3mm以上的無(wú)縫鋼管，管徑規(guī)格為 200～250mm ，其中底部最小長(zhǎng)度為 4m 中間每節(jié)長(zhǎng)度為 2m ，上部每節(jié)長(zhǎng)度為 1m 。每節(jié)導(dǎo)管采用雙螺紋絲扣快速接頭連接，導(dǎo)管連接后需要開(kāi)展水密試驗(yàn)，以驗(yàn)證導(dǎo)管連接的牢固性和密封性。按照混凝土澆筑要求，控制好埋管深度。

3.6澆筑樁體混凝土

該工程項(xiàng)目的鉆孔咬合樁采用隔樁施工工藝，即在兩根A樁混凝土施工24h或初凝前后，進(jìn)行B樁混凝土施工，使A、B樁在終凝后形成整體結(jié)構(gòu)。澆筑混凝土?xí)r，要嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深和混凝土的上升高度，同時(shí)為使隔水栓順利上浮，需要在樁體混凝土界面上升的同時(shí)提升導(dǎo)管。

在澆筑混凝土?xí)r，要控制好導(dǎo)管的提升速度，盡量放緩提升速度，并保證提升速度的均勻性。單次提升的最大高度不超過(guò) 6m^[4] ，避免單次提升過(guò)高導(dǎo)致鋼筋籠上浮。為保證樁體的完整性，其樁體混凝土澆筑高度需要超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)高度 0.8～1.0m 。在樁體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)將樁體上部多余部分拆除。在施工結(jié)束后將導(dǎo)管、漏斗等清理干凈，以便后續(xù)樁體施工。

4鉆孔咬合樁質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1控制樁體垂直度

為保證鉆孔咬合樁底部的咬合量達(dá)標(biāo)，要嚴(yán)格控制鉆孔孔位的定位精度，特別是控制好樁體的垂直度，為此需要做好以下各項(xiàng)工作。

4.1.1 檢查鉆機(jī)的穩(wěn)定性

在鉆機(jī)定就位和定位后，要嚴(yán)格檢查鉆機(jī)的穩(wěn)定性，在下壓套管時(shí)需要確保鉆機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免鉆機(jī)穩(wěn)定性不達(dá)標(biāo)影響鉆進(jìn)的垂直度。

4.1.2檢查套管的垂直度

要嚴(yán)格檢查套管的垂直度，及時(shí)糾正偏差。鉆孔咬合樁施工時(shí)，需要提前平整地面，在平整的地面上檢查和校驗(yàn)套管的垂直度。先對(duì)單節(jié)導(dǎo)管的垂直度進(jìn)行檢查和校正，隨后根據(jù)樁體高度來(lái)配置套管。

4.1.3檢查樁孔的垂直度

在成孔的過(guò)程中，要嚴(yán)格檢查樁孔的垂直度。采用經(jīng)緯儀對(duì)地面以上套管的垂直度進(jìn)行檢查，在發(fā)現(xiàn)偏差后要及時(shí)糾正。在每節(jié)套管壓完后和安裝下節(jié)套管前，均要做好垂直度檢查和糾正工作。

4.2控制混凝土重要參數(shù)

4.2.1控制混凝土緩凝時(shí)間

鉆孔咬合樁施工時(shí)，需使用鋼套管對(duì)B樁兩側(cè)A樁混凝土進(jìn)行切割，因此樁體需澆筑超緩凝混凝土。在設(shè)計(jì)超緩凝混凝土的配合比時(shí)，要考慮咬合樁成樁的時(shí)間對(duì)混凝土緩凝時(shí)間的要求。在確定混凝土緩凝時(shí)間時(shí)，可按以下公式進(jìn)行計(jì)算[5]：

T=3t+K

式中： T 為混凝土的緩凝時(shí)間； t 為單樁成樁時(shí)間；K 為儲(chǔ)備時(shí)間。

4.2.2控制混凝土緩凝時(shí)間

在不影響混凝土整體性能的基礎(chǔ)上，在混凝土中適量添加超緩凝劑，同時(shí)盡量降低外部因素對(duì)混凝土緩凝造成的影響。在計(jì)算出混凝土緩凝時(shí)間后，還要考慮地質(zhì)條件、樁長(zhǎng)、樁徑等可能對(duì)單樁成樁的影響。必要時(shí)可以借鑒其他工程控制混凝土緩凝時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上計(jì)算出樁體混凝土的緩凝時(shí)間。

4.2.3控制混凝土技術(shù)參數(shù)

混凝土質(zhì)量是直接影響鉆孔咬合樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵，所以要嚴(yán)格控制好混凝土的質(zhì)量，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)混凝土技術(shù)參數(shù)的控制。在澆筑混凝土前，安排專業(yè)人員對(duì)混凝土的塌落度、抗壓強(qiáng)度、抗拔強(qiáng)度等基本參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，保障鉆孔咬合樁混凝土施工質(zhì)量。在鉆孔咬合樁施工中，要根據(jù)施工工藝特點(diǎn)和具體施工需求，控制好混凝土的終凝時(shí)間。

4.3其他控制要求

4.3.1避免發(fā)生管涌

在地下水豐富且存在活水的區(qū)域，要將套管壓入砂層 2～4m 左右，以避免發(fā)生管涌。為保證現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性，可以采用套管繼續(xù)下壓，再將套筒中的砂土去除，但需在套筒內(nèi)保留 2～4m 厚度的砂土層，與套筒外的砂土層保持平衡。

4.3.2解決鋼筋籠加工與吊放問(wèn)題

在加工鋼筋籠時(shí)，嚴(yán)格控制好鋼筋籠的外徑，防止其與套管發(fā)生矛盾。在吊放鋼筋籠時(shí)，要保證鋼筋籠的垂直度。在完成下放鋼筋籠后，沿同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)套管，盡量消除其與鋼筋籠的摩擦[6。為避免鋼筋籠下沉，可以在樁孔底部墊上一定厚度的混凝土塊或片石，以提高樁孔底部持力層的承載力。

4.3.3防止混凝土流出

在現(xiàn)場(chǎng)施工中可能發(fā)生B樁成孔時(shí)，如果A樁混凝土未處于初凝狀態(tài)，會(huì)造成A樁混凝土從A、B兩樁相交處流出，導(dǎo)致A樁樁體失效。為防止此種故障的發(fā)生，要做好混凝土的配合比設(shè)計(jì)，盡量控制超緩凝混凝土的初凝時(shí)間和B樁施工時(shí)間。

4.3.4降低地下障礙物影響

在鉆孔咬合樁鉆孔施工過(guò)程中，地下障礙物會(huì)影響正常施工進(jìn)度，還可能導(dǎo)致咬合樁施工質(zhì)量下降，因此要提前調(diào)查好施工區(qū)域的地質(zhì)情況。如果鉆孔施工過(guò)程中遇到條石、卵石層等障礙物，先將套管內(nèi)的積水抽干，再使用十字沖錘擊碎障礙物，盡量降低地下障礙物對(duì)鉆孔施工的影響，保證鉆孔咬合樁的施工質(zhì)量。

5結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用鉆孔咬合樁工藝的過(guò)程中，要在施工前結(jié)合工程地質(zhì)情況確定好鉆孔咬合樁施工工藝，提前準(zhǔn)備施工所需的機(jī)械、材料，做好現(xiàn)場(chǎng)清理工作，按設(shè)計(jì)方案有序做好鉆孔咬合樁施工。在鉆孔咬合樁施工過(guò)程中，重點(diǎn)把握好鉆孔咬合樁的垂直度，控制好混凝土施工的基本參數(shù)，并做好施工過(guò)程中的檢驗(yàn)工作，可確保鉆孔咬合樁施工質(zhì)量符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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