潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工技術(shù)

董新和

1 工程概況

1)太原興華街陽(yáng)光第五街區(qū)工程項(xiàng)目位于興華街北側(cè)，干渠西側(cè)，以興華北街干渠橋?yàn)榻缇€分南北兩個(gè)區(qū)段，分別由A，B，C，D座及2層商鋪組成。該工程項(xiàng)目總建筑面積:32000.00 m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上18層。

平面位置圖見(jiàn)圖1。

圖1 陽(yáng)光第五街區(qū)項(xiàng)目平面位置圖

2)本工程位于太原市興華北街西干渠橋兩側(cè)地段，兩側(cè)均分布一條未覆蓋的污水渠和未覆蓋的干渠，地貌單元屬汾河?xùn)|岸Ⅰ級(jí)階地。天然地基為不均勻地基，建筑場(chǎng)地類別Ⅲ類。場(chǎng)地地下水位孔隙潛水，地下水位較高，地基土質(zhì)液化程度較大，液化土層主要為②-1層粉土、②-2層粉細(xì)砂土、③-2層粉土，其液化折減系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 土層液化折減系數(shù)

2 方案的確定

由于本工程地基土質(zhì)液化程度較大，針對(duì)該工程地質(zhì)特征，經(jīng)多方案論證與比較，最終采用潛水鉆孔后壓漿灌注樁設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)工程樁及試樁直徑700 mm，有效樁長(zhǎng)32.00 m，樁距2 m～2.4 m，沿剪力墻布置。工程樁、試樁主筋:12Φ12(6Φ12)，螺旋箍筋:φ8@100(200，300)，混凝土C30;錨樁樁徑及有效樁長(zhǎng)同工程樁，主筋12Φ25，螺旋箍筋 φ8@100(200，300)，混凝土C40，鋼筋混凝土保護(hù)層50 mm。單樁承載力特征值:5×103kN。

3 潛水鉆孔后壓漿灌注樁施工工藝及流程

3.1 潛水鉆孔及后壓漿施工工藝

潛水鉆孔及后壓漿灌注樁是利用潛水電鉆機(jī)構(gòu)設(shè)備在泥漿中旋轉(zhuǎn)削土，同時(shí)用高壓清水由鉆頭底端射出，使切碎的土粒與水混合形成泥漿，通過(guò)反循環(huán)方式用泥漿泵將泥漿排出。如此連續(xù)鉆進(jìn)直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度，放置鋼筋籠，澆筑混凝土成樁，最后壓漿。其工法特點(diǎn)是:設(shè)備定型，體積小，重量輕，移動(dòng)靈活，可鉆深孔，成孔精度及效率高，成樁質(zhì)量好，施工速度快，施工振動(dòng)小，環(huán)境噪聲非常低，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。其適用范圍是地下水位高，地基土質(zhì)液化程度高的粉質(zhì)粘土、砂土、粉土等。

3.2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工流程

圖2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工流程圖

4 潛水鉆孔及后壓漿施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 鉆孔

1)鉆孔前應(yīng)埋設(shè)鋼板護(hù)筒，用以固定樁位，以防孔口坍塌。護(hù)筒與孔壁間的縫隙用粘土填實(shí)，以防漏水，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑大200 mm，埋入深度1.5 m，上口高出地面400 mm，以確保孔內(nèi)泥漿面高出地下水位線1 m以上。

2)在鉆孔時(shí)采用注入清水，就地選土造漿護(hù)壁。排渣時(shí)，泥漿密度控制在1.1 t/m3～1.2 t/m3，注意造漿用泥土宜選擇塑性指數(shù)Ip≥17的粘土調(diào)制，質(zhì)量指標(biāo)18 s～22 s，含砂率4%～8%，膠體率不小于90%。施工過(guò)程中注意定時(shí)測(cè)定泥漿密度、粘度、含砂率、膠體率等物理指標(biāo)。

3)將電鉆調(diào)入護(hù)筒內(nèi)，關(guān)好鉆架底層鐵門，啟用砂漿泵，使電鉆空轉(zhuǎn)，待泥漿輸入鉆孔后開(kāi)始鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中應(yīng)根據(jù)鉆速進(jìn)尺情況及時(shí)放送電纜線及進(jìn)漿膠管，并保證電纜、膠管和鉆桿同步進(jìn)行。鉆進(jìn)速度依據(jù)土質(zhì)情況、孔徑、孔深和供水、供漿量確定，淤泥質(zhì)土一般控制在1 m/min，較硬土層中以鉆機(jī)無(wú)跳動(dòng)，電機(jī)不超載為宜。

4)啟動(dòng)、下鉆及鉆進(jìn)時(shí)，專人收放電纜和進(jìn)漿膠管，鉆進(jìn)時(shí)電流應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，并設(shè)有過(guò)載保護(hù)裝置，保證其鉆進(jìn)中遇阻力過(guò)大時(shí)自動(dòng)切斷電源。

5)鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)深度后立即清孔，采用循環(huán)換漿法，即讓鉆頭繼續(xù)在原位旋轉(zhuǎn)，繼續(xù)注水，使泥漿密度控制在1.1 t/m3左右，如土質(zhì)較差時(shí)用泥漿循環(huán)換漿，泥漿密度控制在1.15 t/m3～1.25 t/m3，清孔過(guò)程中及時(shí)補(bǔ)給足夠泥漿，并保持漿面穩(wěn)定。

4.2 鋼筋籠制作與放置

1)鋼筋籠主要由主筋、螺旋箍筋、加強(qiáng)箍筋組成。注漿管固定在鋼筋籠外側(cè)。

2)鋼筋籠主筋沿箍筋均勻分布，沿鋼筋籠長(zhǎng)度方向每隔2 m設(shè)一道Φ16加勁箍筋，并與主筋焊接。鋼筋籠一般分段制作，接頭采用焊接，并遵守GB 50204混凝土結(jié)構(gòu)施工與驗(yàn)收規(guī)范。距鋼筋籠兩端1 m以內(nèi)箍筋與主筋應(yīng)焊接，加勁箍筋設(shè)在主筋外側(cè)。

用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件(SPSS21.0版本)分析數(shù)據(jù),t檢驗(yàn)計(jì)量資料,表示為±s,X2檢驗(yàn)計(jì)數(shù)資料,表示為%,若P<0.05,則有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3)下鋼筋籠時(shí)，合理確定鋼筋籠吊筋數(shù)量，使用鉆機(jī)上附設(shè)吊裝設(shè)備，起吊對(duì)準(zhǔn)孔位，豎直緩慢地放入孔內(nèi)，下到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并將其固定。

4.3 澆筑水下混凝土

1)材料的選用:工程樁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30，試樁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40。水泥采用32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥(鋁酸三鈣含量不大于5%)，粗骨料碎石粒徑不大于50 mm，細(xì)骨料采用中粗砂，混凝土坍落度控制在4 cm～8 cm;

2)樁體混凝土澆筑之前，必須檢查孔底沉渣，其允許厚度應(yīng)不大于100 mm;

3)水下混凝土澆筑之前先安置好導(dǎo)管;

4)樁體混凝土應(yīng)分層連續(xù)澆筑，每層控制在1.5 m以內(nèi)，不得留設(shè)施工縫，灌注時(shí)必須控制混凝土的充盈系數(shù)，通常應(yīng)大于1.2;

5)在樁體混凝土澆筑過(guò)程中，定時(shí)測(cè)定混凝土的坍落度，按規(guī)范要求留置混凝土同養(yǎng)與標(biāo)養(yǎng)試塊。

4.4 后壓漿(樁底與樁側(cè)注漿)

依據(jù)該工程特點(diǎn)，為確保本工程樁基工程質(zhì)量，本工程樁、試樁及錨樁設(shè)計(jì)均采用樁底及樁側(cè)壓力灌漿工藝。

1)灌注樁后壓漿的施工，應(yīng)合理選擇注漿齡期(一般7 d，且應(yīng)保證灌注樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C20以上方可注漿)，水泥漿液的水灰比(通常0.45～0.6)，注漿壓力(1 MPa～6 MPa)，注漿量及注漿持續(xù)時(shí)間。

2)樁底壓力灌漿設(shè)計(jì)采用開(kāi)放式灌漿工藝即膠囊式灌漿工藝，其注漿量、注漿壓力及注漿結(jié)束控制時(shí)間制標(biāo)準(zhǔn)為:a.注漿量控制:樁底注漿量達(dá)到1800 kg水泥時(shí)，可以不考慮壓力高低，即停止注漿;b.壓力控制:樁底注漿壓力不超過(guò)4 MPa，達(dá)到以上壓力而注漿量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，穩(wěn)壓靜止10 min后，采用間斷注漿仍注不進(jìn)去時(shí)，可以停止注漿。

3)樁側(cè)壓力灌漿結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn):a.注漿量控制:樁底向上12 m，24 m分別各設(shè)置一道注漿閥，每道注漿量不少于500 kg;b.壓力控制:注漿壓力控制在1.5 MPa。

5 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工質(zhì)量控制與檢測(cè)

5.1 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁施工質(zhì)量控制

表2 樁頂標(biāo)高、樁徑、垂直度、樁位偏差控制表

表3 鋼筋籠質(zhì)量偏差控制表

表4 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁混凝土質(zhì)量控制表

1)樁頂標(biāo)高、樁徑、垂直度、樁位偏差控制見(jiàn)表2。

2)鋼筋籠質(zhì)量偏差控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

3)潛水鉆孔及后壓漿灌注樁混凝土質(zhì)量控制見(jiàn)表4。

4)每澆筑混凝土50 m3必須留置一組試塊，小于50 m3的樁應(yīng)每根樁留置一組試塊。

5)在后壓漿灌注樁施工完成后，施工人員應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確如實(shí)地整理好注漿壓力和注漿量原始記錄資料。

6)冬期施工按相應(yīng)規(guī)范執(zhí)行。

5.2 潛水鉆孔及后壓漿灌注樁檢測(cè)

1)樁的靜載試驗(yàn)數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根，本工程實(shí)際靜載試驗(yàn)4根，A，B，C，D座各1根;

2)本工程所有工程樁應(yīng)隨機(jī)抽取30%做低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，以測(cè)定樁身完整性，該工程設(shè)計(jì)A，B，C，D座總計(jì)236根，鉆孔灌注樁計(jì)抽取71根，其中A，B，C座各18根，D座17根，分別進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程樁基實(shí)際共使用潛水鉆孔及后壓漿灌注樁240根，總進(jìn)樁長(zhǎng)度7680.00 m，充盈系數(shù)為1.24，混凝土總耗用量3663.10 m3，樁身強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C30設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度等級(jí)。通過(guò)載荷試驗(yàn)，本工程單樁承載力特征值達(dá)5.50×103kN，滿足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果表明，本工程樁完整性滿足設(shè)計(jì)及相應(yīng)規(guī)范要求。

工程實(shí)踐證明潛水鉆孔及后壓漿灌注樁是一種科學(xué)而又可靠的樁基礎(chǔ)施工方法，該工法非常適合地下水位較高，地基土質(zhì)液化程度大的地基處理。特別在河道、灘涂等濕地的地基處理時(shí)值得應(yīng)用與推廣。

[1]余永禎.建筑施工手冊(cè)[M].第4版.北京:中國(guó)建筑出版社，2005.

[2]JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]李桂池.鉆孔壓漿成樁法施工工藝[J].建筑技術(shù)，1993(3):7-8.

[4]沐道生.壓漿施工技術(shù)及其應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，1995(3):21-22.