旋挖嵌巖端承灌注樁在臨海超高層建筑基礎中的應用

劉曉英 孫軍利 陳兆生

1. 青島建設集團有限公司 青島 266071；2. 青島市質量監督站 青島 266071

1 工程概況

某工程位于青島市，西側緊臨小港灣，原為小港灣碼頭，建筑物距海岸線約20 m?？偨ㄖ娣e259 753 m2，地下建筑面積33 130 m2，其中22#樓為超高層建筑，地上44 層，建筑總高度為136.45 m，樁筏基礎，剪力墻結構。設計樁端持力層為中風化花崗巖，樁端入巖不小于1 倍樁徑，樁基礎Φ1 m、Φ1.4 m，長8～16 m不等，樁基共118 根。

1.1 地質條件

工程場區地形相對平坦，孔口地面標高：2.85～5.65 m。場區地貌類型單一，均為第四系全新統以來形成的海岸階地，表層是人為回填整平改造。場區主要為第四系全新統人工填土，由于海水侵蝕，未見明顯的海相堆積層、陸相洪沖積層等。地層為：第①層雜填土，第①2層素填土，第層強風化帶，第層中等風化帶。

1.2 水文地質特征

根據勘察報告，地下水類型主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，潛水主要賦存于填土層和砂土層中，承壓水主要賦存于基巖裂隙水中。

2 施工難點和特點

（a）由于施工工期緊，塔樓占主導工期，且塔樓部位場地狹小，采用常規的工藝很難達到工期要求。

（b）本工程表層雜填土層以建筑垃圾為主，有較多大塊碎石、孤石，對旋挖機施工帶來了很大的影響。

（c）因位于海邊，受海水沖刷影響，土層中地下水與海水貫通，且局部場區存有較厚砂層，旋挖機開挖過程中易坍孔，影響成孔速度和質量。

（d）嵌巖樁入風化巖深度大，巖樣判斷難度大。

3 施工原理及優點[1-4]

3.1 施工原理

本工程采用1臺BAUER BG 25型旋挖機施工。

旋挖鉆機成孔是通過底部帶有活門的桶式回轉鉆頭破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆頭提出孔外并卸土，這樣循環往復，不斷地取土卸土。

3.2 旋挖鉆優點

（a）成孔速度快。旋挖鉆機鉆進速度快，平均每小時可鉆進10 m，這樣就有效地保證了工程的施工進度。

（b）環保特點突出。旋挖鉆機可以循環使用泥漿，還可適用于干成孔作業。

（c）行走移位方便。旋挖鉆機的履帶機構可將鉆機方便地移動到所要到達的位置。

4 施工工藝

4.1 工藝施工流程

施工準備→測量放樣→護筒挖坑及筒底處理→鋼護筒就位、筒四周夯填→鉆孔就位→鉆進成孔→成孔檢測→清孔→沉渣厚度檢測→移機→安放鋼筋籠→下導管→灌注水下混凝土

4.2 施工操作步驟

（a）鉆機進場通道及鉆機作業場地平整。先平整場地，清除表層雜填土，尤其是含有較大石塊土質，換填的部位需壓實。

（b）測量放線。首先對設計圖紙提供的坐標、高程等有關數據進行認真復核，確認無誤后采用全站儀進行樁位放樣，樁位確定后，利用十字線放出4 個控制樁位。

（c）鋼護筒埋置。為克服海水影響，克服砂層及回填土層的坍塌問題，護壁采用厚10 mm鋼護筒，護筒內徑大于鉆頭直徑200 mm，護筒長度為4～6 m，共配備6 個護筒，通過旋挖機靜壓法將護筒壓入土層或砂層中，直至強風化巖。根據4 個控制樁位基準進行埋設護筒。護筒埋設應穩定，護筒中心和樁位中心偏差不大于50 mm，傾斜度的偏差不大于1％，護筒與坑壁之間應用黏土填實。

（d）旋挖鉆進成孔。鉆機和護筒就位后，即開始鉆進，鉆進時每回次進尺控制在60 cm左右，開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩，提斗要慢，特別是在孔口5～8 m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監控垂直度，如有偏差及時進行糾正?，F場地質情況復雜，上層為回填土，中間局部存有較厚的砂層，部分場地強風化巖層較厚，局部深處達8 m左右。根據現場地質情況，特選用了3 種不同的鉆頭：嵌巖鉆頭、巖芯筒鉆、螺旋嵌巖鉆頭。

（e）巖芯取樣。巖樣判斷準確與否是嵌巖端承樁成敗關鍵，根據地質勘測報告及超前鉆計算預挖深度，待深度達到中風化層以后，用筒鉆鉆進，將孔底中風化層巖石取出，合格后，根據施工圖紙向下鉆進達到設計嵌巖深度要求，復核深度無誤后，即可終孔，取出的巖樣進行封樣留存。

（f）終孔及清孔。鉆孔達到設計深度后，必須核實地質情況，滿足要求后量取孔深，然后進行清孔。當確定孔樁深度達到要求后，進行清孔。用嵌巖鉆頭反復幾次，將孔底的沉渣全部取出。清孔結束后測量沉渣厚度，沉渣厚度不大于5 cm立即下放鋼筋籠，安裝導管，導管安裝后立即澆筑混凝土。澆筑混凝土前再次測量孔深及沉渣厚度，若沉渣厚度過大（或坍孔），將鋼筋籠吊出重新用旋挖機進行清孔，直至滿足要求為止。沉渣的測量是工程的難點，主要采用的測量沉渣方法為測量孔深，若孔深小于成孔深度，則孔底有沉渣，需要清孔。

4.3 鋼筋籠的制作與安裝

針對不同樁型，按設計圖紙制作鋼筋籠。沿鋼筋籠長每隔2 m設置混凝土墊塊，保證鋼筋保護層厚度達到設計要求。

下放鋼筋籠時注意對孔壁的影響，鋼筋籠下放定位后，進行第二次測沉渣，滿足要求，得到監理認可后，應盡快澆筑混凝土，如不能滿足，則孔底必須重新清理。

4.4 水下混凝土澆筑

（a）灌注樁初灌量應滿足設計及有關規范要求。施工時，需根據樁徑選用漏斗，漏斗體積必須確保首批混凝土使導管埋入混凝土0.8 m；當混凝土量較大時，采用泵送。

（b）關好導管和漏斗之間閥門，將導管提高30～50 cm，然后將漏斗和儲料斗裝滿混凝土，最后打開閥門開始連續澆筑水下混凝土。

（c）在混凝土灌注過程中，實測實量正在澆筑的混凝土頂面的標高，控制導管埋深2～6 m，最小不小于2 m，以避免出現斷樁現象。

（d）樁的灌注時間不宜過長，混凝土灌注應連續進行。灌注時周圍不能有重型機械振動作業，以避免坍孔。當出現堵塞情況時，可將導管小幅度升降疏通導管排除故障，但不得左右搖晃移動，也不能提升幅度過大。

（e）當鋼筋籠底部埋入混凝土初期，應放慢混凝土入管速度，減少混凝土上升頂力對鋼筋籠的影響，避免鋼筋籠上浮，作好混凝土灌注記錄備查。

（f）根據試樁情況，為確保樁頂質量，混凝土超灌高度應超過樁頂0.8 m，現場測量人員認真測量樁頂混凝土標高。

5 結語

根據本文實踐，可得出如下結論：

（a）針對局部砂層較厚，且受海水影響，旋挖機在成孔過程中采用了長護筒，直接將護筒坐落于強風化巖上，避免了坍孔、流沙造成的返工，保證了旋挖的成孔率。

（b）旋挖機成孔時能夠將孔底的巖樣直接取出，能夠直觀判斷巖樣，避免因巖樣誤判導致樁端持力層達不到設計要求，影響承載力。

（c）旋挖灌注樁成孔速度快，效率高，機械移動快捷方便，大大縮短了樁基的施工工期，為縮短超高層建筑的總工期打下了基礎。