淺析高層建筑樁基施工技術方法

摘要：本文結合工程實踐對巖溶地區鉆孔灌注樁基施工技術進行了一些淺顯研究，提出了一些解決工程實際問題的方法。

關鍵詞：鉆孔灌注樁 施工 監控

一、工程概況

本工程由一個整體地下室和一幢商務辦公樓及一幢寫字樓組成。擬建一幢高層寫字樓和一幢高層商務辦公樓，其中寫字樓23層，建筑高度為97.4米。商務樓27層，建筑高度92.4米。地下室三層，平面形狀不規則。工程總用地面積約11578平米，總建筑面積約111948平米。本工程地下室、商務辦公樓結構類型均為框剪結構；地下室與商務辦公樓建筑結構安全等級為二級，地基基礎設計等級為甲級，地下室人防為六級二等人員掩蔽所；地下一層、自行車庫及上部結構為二級，本工程樁基為鉆孔灌注樁，采用樁端后注漿工藝施工。

二、引言

本工程總面積達到111948平米，高大建筑物一般均要求基礎深埋并置于基巖面之上，而且該區為典型的喀斯特，所以樁基的施工質量直接關系到上部結構的穩定及整個工程的質量，如果存在質量問題，短期內不易發現，而一旦發生事故，往往損失巨大，難以挽救。因此，工程業界對該地貌樁基施工的有關技術進行了研究，下面筆者就談談鉆孔灌注樁基施工中若干工程實際問題和解決方法。

三、樁基類型的選擇

灌注樁施工過程無大的噪聲和振動（沉管灌注樁除外），并可根據土層分布情況任意變化樁長，根據同一建筑物的荷載分布與土層情況采用不同樁徑。灌注樁可穿過各種軟、硬夾層，將樁端置于堅實土層或嵌入基層，還可擴大樁底以充分發揮樁身強度和持力層的承載力。樁身鋼筋則可根據載大小與性質、荷載沿深度的傳遞特征以及土層的變化來配置，無需像預制樁那樣配置起吊、運輸、打擊應力筋。此外，灌注樁配筋率遠低于預制樁，其造價約為預制樁的 40～70%。因此巖溶地區樁基多選用鉆孔灌注樁，預制樁施工，是土木工程中傳統的主要樁型，預制樁施工質量較穩定，但沉樁過程中產生的擠土效應，特別是在飽和軟粘土地區沉樁可能導致周圍建筑物、道路、管線等的損壞且造價較高。

四、巖溶地區鉆孔灌注樁基施工方法

鉆孔灌注樁施工方法有反循環鉆成孔法，正循環鉆成孔法和潛水鉆成孔灌注法。巖溶區樁基多采用沖擊鉆機鉆孔灌注樁施工，且以泵吸反循環沖擊鉆鉆進成孔及傳統沖擊鉆較為常見，泵吸反循環沖擊鉆成孔是一種先進高效的施工方法。

4.1 施工工藝

（1）設置護筒→安裝反循環鉆孔→鉆挖→第一次處理孔底沉渣→吊放鋼筋籠→安放導管→第二次清孔→灌注水下混凝土，拔出導管→拔出護筒。

（2）樁位測量放線

準確測量樁位并做好標記，測好的樁位必須復測，誤差控制在5mm 以內。

（3）埋設護筒

護筒的作用主要是保持孔口穩定和定位，如在陸地上鉆孔，護筒周圍一定要夯實，如在水上鉆孔，護筒下沉應有導向裝置，嚴防護筒傾斜、漏水、變形。施工中一般采用挖坑法埋設。開挖前用十字交叉法將樁中心引至開挖區外，作4個標記點，保持到成孔后，埋設護筒時再將中心引回，使護筒中心與樁中心重合。護筒周圍土回填的好壞，對沖擊鉆孔非常重要，對于土質較差的孔口，可以在護筒下部灌30cm的C20級混凝土，上部用紅粘土夯填密實，以防沖擊成孔時護筒底部塌孔。

（4）沖孔作業

造漿、開孔。往護筒內填制漿粘土約0.5m，分別往護筒和泥漿池內注足水。開動鉆機，使沖擊鉆頭上下運動，將護筒粘土沖成泥漿，啟動泥漿泵，循環泥漿，直至護筒內與泥漿池內泥漿濃度一致。開始正循環鉆進，鉆進時勤觀察孔內浮出的鉆碴，在石質地層中，如果從孔口浮出的鉆碴粒徑在5～8mm之間，表明泥漿濃度合適，如果浮出的鉆碴粒徑小又少，表明泥漿濃度不夠，需往孔內添加粘土。加粘土時要停開泥漿泵，形成泥漿后再開泥漿泵。正循環鉆進至泵吸反循環系統可以正常工作的時候開始反循環鉆進。

反循環鉆進。當潛水砂石泵潛入孔內泥漿后，若孔壁比較穩定，停止正循環鉆進， 泥漿循環約 2min 后停泵，解除排碴膠管與泥漿泵的連接，啟動泵吸反循環系統，開動鉆機，進行反循環鉆進。鉆進過程中，操作者要隨著進尺快慢及時放主鋼絲 繩，放繩時應使鋼絲繩在每次沖擊過程中始終處于拉緊狀態，既不能少放，也不能多放。放少了，鉆頭落不到孔底，打空錘，此時沖擊梁上的緩沖彈簧在一次沖擊中響兩聲，不僅不能獲得進 尺，反而會對鉆機和鋼絲繩造成極大的損害；放多了，鉆頭落到孔底后處于自由狀態，可能向孔壁傾斜撞擊孔壁，造成擴孔，再提升時，鉆頭突然受力，在這種突然的沖擊作用下提升裝置會降低壽命甚至損壞。當排碴彎頭下降到離孔口1m時，需要接換排碴管。此時，鉆機停止沖擊，泥漿繼續循環約1～3min，待排碴管內鉆碴排完后，停泵，拆除彎頭與排碴管的聯接螺栓，提升 彎頭至一定高度，將要接換的排碴管下端與原排碴管聯接，上端與彎頭聯接。反循環鉆進時應及時補水，始終保持孔內水位高于地下水位或河水位2m左右。沖擊反循環鉆進應針對不同的地層采用不同的泥漿比重，以保持孔壁的穩定。砂卵石地層泥漿比重為1.2左右，巖石層泥漿比重為1.05～1.15。

砂樣的提取。提取砂樣的目的是隨時掌握地質的變化情況。一般每鉆進0.5m提取砂樣一 次，從出碴口撈取砂樣用清水沖洗干凈，每次提取量為100g，編號保存，以便成孔時交接；勤檢查鉆機、鉆頭是否偏移， 防止出現斜孔。

（5）清孔

樁深達到設計深度后，停止鉆進，進行清孔，用較好的泥漿將孔內含有鉆碴的泥漿置換出來，具體方法是：將鉆頭提離孔底0.5m，開啟砂石泵，反循環清孔，清孔時間視孔徑、孔深和鉆碴 含量而定， 孔內泥漿比重達到要求后，清孔結束；清孔后測量孔深和孔底沉碴厚度，使之達到設計要求和規范規定。

4.2巖溶地區樁基處理方法

（1）“吊籃式結構”設計。

在巖溶地區樁基設計中，若持力層中存在較大溶洞，但鉆孔樁全部穿越此溶洞又非常困難時，可采用“吊籃式結構”。其方法是在判斷巖溶空穴處，鉆孔并放入鋼筋籠，樁的坡腳段長為600- 800mm，然后放置吊籃。吊籃上設有二根直徑 300mm 的管子，吊籃內裝有粗砂礫（起著灌漿成形和分配壓力的作用）。然后澆筑混凝土并抽去吊籃， 再在每個管子位置鉆孔并至少達到巖溶空穴下面 l.00m深處。再在從鉆孔底部到樁坡腳以上至少1.00m處放置一個帶帆布模套的圈梁，接著灌漿和澆注混凝土，同時使空腔內的模套充氣直至直徑約為600mm。模套起著圍封的作用，以防止漿液漫流。

（2）樁底及樁側后壓槳

樁底及樁側后壓漿技術主要是為了彌補嚴重削弱泥漿護壁灌注樁承載力的樁底沉渣及樁側泥皮的缺陷， 可大幅度提高承載力.這種樁基新技術應用于巖溶區樁基設計與施工，可以處 理樁端持力層巖溶較為發育且存在局部溶隙的情況。作法如下：在灌注樁施工中，在樁身鋼筋籠內設置兩根直徑20mm 的注漿鋼管，直通樁底，與 樁底徑同徑隔離鋼板相通。在樁底混凝土達到 50%強度后， 用泥漿泵通過注漿管向樁底壓入水泥漿或水泥砂漿。壓漿充填鋼板下的空間以及樁周空隙而使樁底形成包裹式擴大頭，使擴大頭抗壓與抗剪切強度提高。且應壓漿滲入巖溶裂隙后，持力層基巖得到加固。

五、 樁基檢測監控

樁施工完成后，應按規定頻率進行取芯、無側限抗壓強度、單樁及復合地基承載力試驗。對檢測發現的問題，如未穿透軟土層、部分斷灰、噴灰不均勻、強度不足等，應嚴格進行加密、補樁等處理。取芯時，取芯位置應選擇在樁徑的1/4處，而不應取在樁中心處， 因粉噴樁樁體中心部位為鉆桿占據， 成樁后強度較低，易造成樁體強度偏小的假象，不能真實反映樁體質量；鉆孔取芯時要注意保持鉆機平衡，避免因鉆桿傾斜而造成斜孔，并嚴格控制鉆速及下降速度，邊鉆進邊測量鉆桿的垂直度，避免取芯失??；取芯長度應比樁長長0.5m左右，以檢驗樁底沉渣和原狀土性狀。在粉噴樁檢測方法中，應以取芯為主，使用此方法可以直觀地掌握整個樁體的完整性、攪拌的均勻程度、樁體垂直度、樁長、是否達到持力層、含灰量的多少等，并通過芯樣的試驗數據來檢驗樁體的強度。樁基檢測的關鍵是全過程旁站， 尤其在后來的樁基檢測中，應要求施工單位將所有樁體的芯樣完整保留，采取率應該達到95%以上，避免弄虛作假，并選擇性地采取試樣送試驗室進行各項指標的鑒定。

六、結語

樁型工程是對整個項目工程質量要求最為嚴格的施工部位，同時安全系數最為模糊的地方，我們希望通過對實際工程案例的數據總結，深入專題研究，能夠保證工程的質量，確保人們的財產安全。