長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

□文/郭亮亮 陸志軍 劉全芝 吳碩軍 陳大友 張洋

長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

□文/郭亮亮 陸志軍 劉全芝 吳碩軍 陳大友 張洋

潛水鉆機(jī)成孔工藝廣泛應(yīng)用于沿海地區(qū)第四系覆蓋層的鉆孔灌注樁施工中，但在穿越有回填物等特殊地質(zhì)時(shí)，其成孔垂直度偏差控制較難，成孔質(zhì)量難以保證。針對(duì)此問題天津?yàn)I海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)雙子塔項(xiàng)目利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔穿越特殊地質(zhì)再利用潛水鉆機(jī)配合鉆孔灌注樁施工，結(jié)果表明，通過運(yùn)用“干濕組合模式”的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，鉆孔灌注樁成孔質(zhì)量得到有效提高，同時(shí)加快了施工效率，節(jié)約施工工期。

干濕組合模式；鉆孔灌注樁；長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔；潛水鉆機(jī)；垂直度

鉆孔灌注樁具有施工時(shí)無振動(dòng)、無擠土、噪音小的特點(diǎn)，適合應(yīng)用于城市建筑物密集地區(qū)，潛水鉆機(jī)成孔工藝應(yīng)用于鉆孔灌注樁施工工程中，鉆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，在第四系覆蓋層和沿海地區(qū)軟土地層區(qū)域得到了廣泛推廣應(yīng)用，然而，正因?yàn)殂@機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，轉(zhuǎn)速快等特點(diǎn)，在穿越特殊地質(zhì)時(shí)，造成了成孔垂直度偏差控制難的問題，導(dǎo)致成孔質(zhì)量難以保證。天津?yàn)I海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)雙子塔項(xiàng)目利用長(zhǎng)螺旋引孔穿越特殊地質(zhì)再配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工，有效控制了鉆孔灌注樁成孔垂直度問題。

1　工程概況

天津雙子塔項(xiàng)目位于天津市中心城區(qū)西南部，包括2棟塔樓，分別為A塔和B塔。A塔基坑面積約為15300m2，B塔樓基坑面積約為14 300 m2，其下均設(shè)置4層地下室，樁筏基礎(chǔ)；A塔混凝土鉆孔灌注樁1 211根（不包括立柱樁），其中有效樁長(zhǎng)50.05 m的φ800mm樁共計(jì)120根，有效樁長(zhǎng)55.05 m的φ800mm樁共計(jì)196根，有效樁長(zhǎng)29.05 m的φ600mm樁共計(jì)895根；B塔混凝土鉆孔灌注樁1152根（不包括立柱樁），其中有效樁長(zhǎng)50.05 m的φ800mm樁共計(jì)120根，有效樁長(zhǎng)55.05 m的φ800mm樁共計(jì)196根，有效樁長(zhǎng)29.05 m的φ600mm樁共計(jì)836根。

2　地質(zhì)概況

擬建場(chǎng)地屬于華北平原東部濱海平原地貌，屬海相與陸相交互沉積底層。整體地形基本平坦，局部有小型沖溝及堆土，擬建場(chǎng)地原分布有魚塘，深度一般3～4 m，已回填完成，填土以建筑垃圾、混凝土塊為主。

3　施工技術(shù)應(yīng)用

3.1施工工藝流程

樁位放樣→長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位、調(diào)整→鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔→引孔回填→二次放線→護(hù)筒埋設(shè)→潛水鉆機(jī)就位→制備泥漿→鉆進(jìn)成孔→清孔→吊放鋼筋籠、導(dǎo)管→二次清孔→灌注混凝土→拔導(dǎo)管及護(hù)筒。

3.2操作要點(diǎn)

1）樁位放樣。根據(jù)施工圖在樁位上釘小木樁做好標(biāo)志。利用全站儀進(jìn)行樁位精準(zhǔn)定位，按從整體到局部的原則進(jìn)行樁基的位置放樣。

2）長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位、調(diào)整。鉆機(jī)就位前，須將路基墊平填實(shí)，鉆機(jī)按指定位置就位并須在技術(shù)人員指導(dǎo)下，調(diào)整桅桿及鉆桿的角度。鉆機(jī)安裝就位之后，應(yīng)精心調(diào)平，確保施工中不發(fā)生傾斜、移位，移動(dòng)鉆機(jī)使鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，鉆頭中心與樁位中心最大偏差≯10mm，樁位誤差控制在允許范圍內(nèi)。使用水平儀檢查鉆機(jī)底座平整度，用多功能垂直度校正器檢查鉆塔及鉆桿垂直度，鉆塔、鉆桿垂直度偏差均≯3‰。鉆機(jī)定位前，還要加強(qiáng)地基，確保鉆機(jī)穩(wěn)固，嚴(yán)禁鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)偏斜、發(fā)生位移等情況發(fā)生。

3）長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)成孔。長(zhǎng)螺旋鉆進(jìn)應(yīng)根據(jù)地層情況，合理選擇和調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)并可通過電流表來控制進(jìn)尺速度，電流值增大，說明孔內(nèi)阻力增大，應(yīng)降低鉆進(jìn)速度。開始鉆進(jìn)及穿過軟硬土層交界處，應(yīng)保持鉆桿垂直，控制速度緩慢進(jìn)尺，以免擴(kuò)大孔徑。鉆進(jìn)遇含有磚頭、瓦礫、卵石較多的土層或含水量較大的軟塑粘土層時(shí)，應(yīng)控制鉆桿跳動(dòng)與機(jī)架搖晃，以免引起孔徑擴(kuò)大，致使孔壁附著擾動(dòng)土和孔底增加回落土。當(dāng)鉆進(jìn)中遇到卡鉆，不進(jìn)尺或鉆進(jìn)緩慢時(shí)，應(yīng)停機(jī)檢查，找出原因，采取措施，避免盲目鉆進(jìn)，導(dǎo)致樁孔嚴(yán)重傾斜、跨孔甚至卡鉆、折斷鉆具等惡性孔內(nèi)事故。上述情況不嚴(yán)重時(shí)，可調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，上下活動(dòng)鉆具等，保證鉆機(jī)順暢；凍土層、硬土層施工，宜采用高轉(zhuǎn)速，小進(jìn)尺，恒鉆壓鉆進(jìn)。鉆機(jī)過程中用經(jīng)緯儀嚴(yán)密監(jiān)測(cè)并建立控制系統(tǒng)，做到及時(shí)控制成孔垂直度。

4）引孔回填。引孔完成后立即進(jìn)行回填施工，采用人工回填，材料就近采用引孔時(shí)鉆機(jī)排出的原土。

5）護(hù)筒埋設(shè)。樁位定點(diǎn)經(jīng)復(fù)查無誤后，方由人工挖出基坑，進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。

6）制備泥漿。應(yīng)選用高塑性粘土或膨潤(rùn)土。泥漿應(yīng)根據(jù)施工機(jī)械、工藝及穿越土層情況進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

7）鉆進(jìn)成孔。潛水鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔采用正循環(huán)鉆進(jìn)或反循環(huán)鉆進(jìn)進(jìn)行施工。

（1）鉆頭回轉(zhuǎn)中心對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，偏差不大于允許值。開動(dòng)泥漿泵使沖洗液循環(huán)2～3 min，然后開動(dòng)鉆機(jī)，慢慢將鉆頭放置孔底。在護(hù)筒刃腳處應(yīng)低壓慢速鉆進(jìn)，使刃腳處的地層能穩(wěn)固支撐護(hù)筒，待鉆至刃腳以下1m以后，可根據(jù)土質(zhì)情況以正常的速度鉆進(jìn)。

（2）在粘土地層鉆進(jìn)時(shí)，由于土層本身的造漿能力強(qiáng)，鉆屑成泥塊狀，易出現(xiàn)鉆頭包泥、憋泵現(xiàn)象，因此要選用尖底且翼片較少的鉆頭，采用地鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量的鉆進(jìn)工藝。

（3）在砂層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)采用較大密度、粘度和靜切力的泥漿，以提高泥漿懸浮、攜帶砂粒的能力。在坍塌段，必要時(shí)可向孔內(nèi)投入適量黏土球，以幫助形成泥壁，避免再次坍塌。要控制鉆具的升降速度和適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)速度，減輕鉆頭上下運(yùn)動(dòng)對(duì)孔壁的沖刷。

（4）在碎石土層鉆進(jìn)時(shí)，易引起鉆具跳動(dòng)、憋泵、憋車、鉆頭切削具崩刃、鉆孔偏斜等現(xiàn)象，宜用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、慢進(jìn)尺鉆進(jìn)。

（5）為保證沖洗液在外環(huán)空間的上返流速在0.25～0.3m/s，以能夠攜帶出孔底泥砂和巖屑，要有足夠的沖洗液量。

8）清孔。鉆孔到設(shè)計(jì)孔深后，測(cè)試泥漿指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)超標(biāo)，需要通過換漿調(diào)整，使泥漿指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。然后將清底鉆頭放入孔底清孔，撈去沉渣。清孔結(jié)束，自檢合格后進(jìn)行孔深測(cè)量，作為澆筑前測(cè)沉淤的依據(jù)。嚴(yán)禁采用加深鉆孔深度的方法代替清孔。

9）鋼筋籠吊放。鋼筋籠安放要對(duì)準(zhǔn)孔位，扶穩(wěn)、緩慢，避免碰撞孔壁，到位后立即固定。大直徑樁的鋼筋籠吊裝過程中要防止鋼筋籠發(fā)生變形。當(dāng)鋼筋籠需要接長(zhǎng)時(shí)，要先將第一段鋼筋籠放入孔中，利用其上部架立筋暫時(shí)固定在護(hù)筒上部，然后吊起第二段鋼筋籠對(duì)準(zhǔn)位置后用綁扎或焊接等方法接長(zhǎng)后放入孔中，如此逐漸接長(zhǎng)后放入到預(yù)定位置。待鋼筋籠安設(shè)完成后，要檢查確認(rèn)鋼筋頂端的高度。

10）二次清孔。鋼筋籠下設(shè)完畢后，需要采用無收縮水文測(cè)繩、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘測(cè)沉淤值，超出控制范圍的樁孔需要作二次清底。

11）混凝土灌注。灌注混凝土的導(dǎo)管直徑宜為200～250mm，壁厚≮3mm，分節(jié)長(zhǎng)度視工藝要求而定，一般由2.0～2.5 m，導(dǎo)管與鋼筋保持100mm距離，導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝，以水壓力0.6～1.0MPa進(jìn)行試壓。開始灌注水下混凝土?xí)r，管底至孔底的距離宜為300～500mm并使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下0.8 m以上，在以后的澆筑中，導(dǎo)管埋深宜為2～6m。樁頂灌注高度不能偏低，應(yīng)使在鑿除泛漿層后，樁頂混凝土要到達(dá)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

4　效益分析

4.1經(jīng)濟(jì)效益

利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔提高了一次性成孔質(zhì)量，減少因鉆孔偏斜、孔壁坍塌、斷樁縮頸等造成的資金投入，降低了成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2工期效益

采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔節(jié)約工期約為15 d，大大節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)人工費(fèi)用及機(jī)械租賃費(fèi)用。

5　結(jié)語

利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔，穿越潛水鉆機(jī)難以保證鉆孔質(zhì)量的地質(zhì)層，再利用潛水鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁作業(yè)，順利完成了該項(xiàng)目樁基施工。從施工效果來看，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）鉆孔灌注樁成孔垂直度易于控制，保證灌注樁施工質(zhì)量，19.55m空鉆引孔的垂直度偏差控制在0.38%，比規(guī)范規(guī)定的1%嚴(yán)格2.6倍，進(jìn)而保證了74.55 m的全孔深垂直度偏差＜1%，達(dá)到了樁位允許偏差75mm的質(zhì)量控制目標(biāo)，經(jīng)樁基檢測(cè)，I類樁達(dá)到100%；

2）施工工藝操作簡(jiǎn)單，成本低；

3）提高鉆孔效率，節(jié)約施工工期，該工程采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)引孔配合潛水鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工，提前15 d完成樁基施工。

[1]建筑施工手冊(cè)編寫組.建筑施工手冊(cè)[M].5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[2]樊勇軍，張俊紅，邵栓增，等.潛水鉆機(jī)成孔垂直度控制技術(shù)[J].施工技術(shù)，2013，（7）：43-44.

[3]陳華，秦傳林，李俊平.長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工及質(zhì)量控制技術(shù)[J]，施工技術(shù).2009，（S1）：69-70.

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.01.010

□陸志軍、劉全芝、吳碩軍、陳大友、張洋/中建八局有限公司天津分公司。

□TU753.3

□C

□1008-3197（2015）01-28-02

□2014-07-24

□郭亮亮/男，1985年出生，工程師，中建八局有限公司天津分公司，從事技術(shù)方案編制與現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。