軟弱地層粉噴樁輔助鉆孔灌注樁成孔施工技術(shù)的應(yīng)用

陳 耕

（中鐵十局集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南250101）

一般鉆孔樁施工均采用泥漿護(hù)壁成孔灌注施工工藝進(jìn)行施工，施工時(shí)按照測(cè)量定位、護(hù)筒安裝、鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)成孔、鋼筋籠安裝及混凝土灌注等常規(guī)工藝進(jìn)行鉆孔樁施工。連云港市連云新城商務(wù)中心區(qū)醫(yī)院工程位于海積平原上，建筑地基處理采用鉆孔樁，因表層為1.5米厚素填土，其下為12米厚淤泥，且淤泥層上部5米為近期吹填淤泥，強(qiáng)度非常低。淤泥具有一般軟土的特點(diǎn)：高含水量、高孔隙比、高壓縮性、高靈敏度、低滲透性，工程性能極差，黏粒、膠粒含量高。因淤泥層較厚，且上部5m厚度為吹填淤泥，按照常規(guī)工藝無法正常鉆進(jìn)成孔，為保證鉆孔樁成孔需在四周進(jìn)行加固處理，鉆孔樁四周采用粉噴樁加固。

1 工程概述

連云新城商務(wù)中心區(qū)醫(yī)院場地位于連云新城，匯海路以西，金海大道以北，場地西側(cè)是河道，交通便捷。總用地面積60876.5平方米，總建筑面積131450平方米，框架結(jié)構(gòu)，建筑物為公共建筑，采用鉆孔樁基礎(chǔ)。

鉆孔樁范圍197.5m×120m，沿東西方向120米共設(shè)置18列即1-18軸樁基間隔8米，沿南北方向197.5米共設(shè)置25排樁基間隔8米。設(shè)計(jì)鉆孔樁樁選用《蘇G18-2009》圖集。設(shè)計(jì)共有樁1009顆，要求單樁豎向抗壓承載力極限值8800kN。鉆孔樁直徑800mm，樁長在54～59m，原地面標(biāo)高約為-3.0m，樁頂標(biāo)高隨房屋主體結(jié)構(gòu)變化，樁頂高程在-6.4m至-9.8m范圍，樁持力層為14層強(qiáng)風(fēng)化片麻巖。

2 施工地質(zhì)條件

勘察表明，場區(qū)基底以上各土層水平向分布一般較為穩(wěn)定，土體強(qiáng)度變化不大，垂直方向上土層種類多，強(qiáng)度變化較大：（1）素填土：平均厚度1.49米；（2）淤泥：平均厚度11.9米。該層上部5米左右為吹填淤泥，吹填時(shí)間約3年，一年半前對(duì)吹填淤泥采用真空預(yù)壓法進(jìn)行了長達(dá)6個(gè)月的地基處理后回填上部填土至現(xiàn)狀地形；（3）含砂姜粘土：平均厚度2.77米，壓縮性中等；（4）粘土：平均厚度2.39米；（5）粘土：平均厚度3.66米；（6）粉質(zhì)粘土：平均厚度3.77米；（6）-1含砂粉質(zhì)粘土：平均厚度2.11米；（7）中細(xì)砂：平均厚度4.6米；（8）粘土：平均厚度3.43米；（8）-1粉質(zhì)粘土：平均厚度2.59米；（9）中粗砂：平均厚度4.74米；（10）含粘土中粗砂：平均厚度4.55米；（10）-1粉質(zhì)粘土：平均厚度1.33米；（11）含粘土中粗砂：平均厚度7.46米；（12）中粗砂：平均厚度2.61米；（13）中粗砂：平均厚度3.99米；（14）強(qiáng)風(fēng)化片麻巖：平均厚度3.70米；（15）中風(fēng)化片麻巖：強(qiáng)度高，勘察未穿透該層。

3 施工方案及原理

擬建建筑物設(shè)計(jì)采用鉆孔樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)場地及鉆孔樁施工不采取任何措施，開始進(jìn)行鉆孔樁施工時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔樁在淤泥層不易成孔，鉆孔過程中極易塌孔。后選取地表地質(zhì)條件較好地段進(jìn)行試樁，成孔后澆筑混凝土?xí)r，混凝土只能澆筑至-7m~-9m標(biāo)高即地面以下4-6m處，無法施工至原地面作為試樁做承載力試驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，鉆孔樁施工可采用粉噴樁、預(yù)埋長鋼護(hù)筒等方案。進(jìn)過優(yōu)缺點(diǎn)分析：①預(yù)埋鋼護(hù)筒：造價(jià)高，施工周期長，護(hù)筒重復(fù)利用率低，打設(shè)需要大型機(jī)具，垂直度不好控制，且現(xiàn)場場地較軟無法承受，場地仍需進(jìn)行處理。②粉噴樁：造價(jià)較高，但施工周期短，多根鉆孔樁可同時(shí)展開施工，且粉噴樁施工后提高了地基承載力，為下步基坑開挖奠定基礎(chǔ)。因此，選取粉噴樁維護(hù)鉆孔樁施工方案。

3.1 粉噴樁輔助鉆孔灌注樁成孔

為保證鉆孔樁澆筑至地面，確保鉆孔樁在鉆進(jìn)過程中順利成孔且確保水下混凝土灌注時(shí)淤泥層不塌方或縮孔，鉆孔樁樁周邊采用粉噴樁咬合進(jìn)行加固。

圖1 粉噴樁輔助鉆孔灌注樁成孔布置示意圖

粉噴樁樁徑500mm，樁間距400mm，咬合100mm，成環(huán)形布置，即每根鉆孔灌注樁周圍布置10根粉噴樁，水泥摻量60kg/m。樁長14m，粉噴樁樁底穿透淤泥層。

3.2 鉆孔灌注樁四周場地加固

試樁樁頂標(biāo)高需至原地面，且考慮靜載實(shí)驗(yàn)場地需滿足100kn/m2承載力，因此考慮周圍場地處理采用粉噴樁進(jìn)行加固，樁徑500mm，樁長10m，樁間距1.0m，正方型布置，水泥摻量60kg/m。同樣，在施工場地北側(cè)，吹填淤泥采用真空預(yù)壓法施工效果較差的區(qū)域，在鉆孔樁樁四周只采用邊粉噴樁咬合加固，粉噴樁成樁較差，且因施工機(jī)械等荷載影響，鉆孔樁成孔效果不好，場地處理也采用此方法。

圖2 灌注樁四周場地粉噴樁加固示意圖

采用粉噴樁軟基處理輔助鉆孔樁成孔的施工工藝，主要是通過粉噴樁處理軟基后提高地基強(qiáng)度，同時(shí)粉噴樁咬合后可以起到止水封閉周圍淤泥，阻止周圍淤泥的流動(dòng)，同時(shí)粉噴樁施工完成后有利于提高地基承載力，方便鉆孔樁及其他機(jī)械設(shè)備的通行。

粉噴樁地基處理后有效限制了機(jī)械設(shè)備施工對(duì)土層的擾動(dòng)造成淤泥層失穩(wěn)或坍塌，從根源上切斷了淤泥層可能產(chǎn)生的塑性變形或流動(dòng)，確保了鉆孔灌注樁的鉆進(jìn)成孔質(zhì)量及水下混凝土灌注時(shí)的施工安全，保證了鉆孔樁施工不會(huì)因地質(zhì)不良而造成質(zhì)量缺陷。

4 施工工藝及要求

4.1 輔助成孔粉噴樁施工工藝

（1）施工準(zhǔn)備：平整臨時(shí)施工便道，確保施工機(jī)具、材料進(jìn)場道路暢通。清除施工范圍障礙物，對(duì)地下管線進(jìn)行拆遷。做好三通一平工作后，根據(jù)場地條件因地制宜搭設(shè)灰漿拌制操作棚和存放水泥臨時(shí)庫房，防止水泥受潮變質(zhì)。

（2）樁機(jī)定位：放線、定位，安裝打樁機(jī)，移至指定樁位并對(duì)中；調(diào)整鉆機(jī)機(jī)身，保證鉆機(jī)鉆桿垂直度。

（3）攪拌下沉：啟動(dòng)攪拌機(jī)，待攪拌鉆頭接近地面，啟動(dòng)記錄儀，空壓機(jī)送氣，使攪拌機(jī)沿導(dǎo)向架向下切土，直至設(shè)計(jì)深度。

（4）噴粉、攪拌、提升：下沉至設(shè)計(jì)深度后，關(guān)閉送氣閥門，打開送料閥門，確認(rèn)水泥噴至孔底時(shí)，鉆頭反轉(zhuǎn)提升，同時(shí)噴粉直至地表。

（5）復(fù)攪復(fù)噴：重復(fù)攪拌至設(shè)計(jì)深度后再提升攪拌至樁頂。

（6）機(jī)具移位：上一根樁施工完畢，清除葉片及鉆桿上泥漿，鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁施工。

（7）施工順序：粉噴樁施工順序采用對(duì)稱跳打工藝進(jìn)行，嚴(yán)禁按順序依次施工，確保最后施工完成的兩個(gè)粉噴樁能順利咬合合龍。

（8）工藝流程：粉噴樁采用兩噴四攪施工工藝，主要包括：

a：樁機(jī)就位；b：送風(fēng)攪拌鉆進(jìn)；c：噴粉、攪拌、提升；d：復(fù)攪復(fù)噴；e：成樁完畢、移位。

4.2 粉噴樁施工要求

（1）粉噴樁施工前，現(xiàn)場采集要加固的淤泥土樣及施工要用的固化劑送至實(shí)驗(yàn)室，確定最優(yōu)的配合比。

（2）正式施工前應(yīng)先選擇5根樁進(jìn)行成樁工藝試驗(yàn)，以確定成樁施工方法和關(guān)鍵工藝參數(shù)。

（3）粉噴樁樁位偏差不應(yīng)大于50mm，垂直度偏差不宜大于0.5%。

（4）鉆進(jìn)施工中，為保證樁身垂直，應(yīng)隨時(shí)檢查鉆桿垂直度。

（5）鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，嚴(yán)禁在沒有噴粉的情況下進(jìn)行提升鉆頭作業(yè)，并嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度、提升速度、噴粉量及空氣壓力，確保成樁質(zhì)量。

（6）成樁過程中，應(yīng)保證邊噴粉、邊提升連續(xù)作業(yè)。當(dāng)因故缺粉或停工時(shí)，第二次噴粉必須重疊接樁，接樁重疊長度不得小于1m。

（7）隨時(shí)檢查加固料用量、樁長、復(fù)攪長度，評(píng)定成樁質(zhì)量。如有不合格樁或異常情況，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)樁或其他處理措施。

（8）樁與樁的搭接時(shí)間不宜超過12小時(shí)，如因故超時(shí)，搭接施工中必須放慢攪拌速度，保證搭接質(zhì)量。

5 結(jié)語

采用粉噴樁軟基處理輔助鉆孔灌注樁成孔在本項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)用，為今后房建鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)或施工單位遇到類似不良地質(zhì)條件時(shí)提供了一種新的設(shè)計(jì)理念及施工工法，通過本項(xiàng)目鉆孔灌注樁的施工證明不良地質(zhì)情況下的鉆孔灌注樁施工需采取一定的地基處理措施還是能達(dá)到良好的成樁效果。只要措施到位，嚴(yán)格按照以上施工工藝進(jìn)行鉆孔樁施工，其成樁質(zhì)量及樁基承載力還是能滿足房建要求，保證房屋建筑質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全，并達(dá)到相關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。本文通過對(duì)連云新城商務(wù)中心區(qū)醫(yī)院粉噴樁輔助鉆孔灌注樁成孔的應(yīng)用方面著手，為后續(xù)房屋建筑基礎(chǔ)施工如遇到類似不良地質(zhì)條件可借鑒此種施工技術(shù)及方案。