砂性土地區(qū)長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁成樁技術(shù)

□文/宗緒堂 胡 航

砂性土地區(qū)長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁成樁技術(shù)

□文/宗緒堂 胡 航

剛果（布）布拉柴維爾體育中心項(xiàng)目基礎(chǔ)施工過(guò)程中，在砂性土成孔難度大、樁底沉渣現(xiàn)象嚴(yán)重、孔內(nèi)失水速率過(guò)快的情況下，通過(guò)對(duì)施工工藝進(jìn)行一系列的改進(jìn)，對(duì)在砂性土層中鉆孔灌注樁的施工工藝進(jìn)行選擇和確定。

強(qiáng)夯地基；砂性土質(zhì)；長(zhǎng)螺旋灌注樁

在剛果（布）地區(qū)施工長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁因本地區(qū)無(wú)法查到該地區(qū)相關(guān)的砂性土地質(zhì)資料，也沒(méi)有在該地區(qū)相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，需要不斷進(jìn)行勘察和地質(zhì)綜合分析，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。強(qiáng)夯地基在剛果（布）國(guó)家為首次應(yīng)用，強(qiáng)夯后的地基對(duì)樁基施工的影響存在較多不確定性，能否正常成孔和是否會(huì)產(chǎn)生其他缺陷需要通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)性試樁及工藝調(diào)整，對(duì)在砂性土質(zhì)中長(zhǎng)螺旋灌注樁的施工工藝進(jìn)行選擇和最終決定。

1 工程概況

剛果（布）布拉柴維爾綜合體育中心工程位于剛果共和國(guó)的首都布拉柴維爾市北郊，為EPC即設(shè)計(jì)—采購(gòu)—施工工程。項(xiàng)目占地總面積90.38萬(wàn)m2，建筑總面積為13.4萬(wàn)m2，其中包含一座6萬(wàn)人主體育場(chǎng)，一座水上運(yùn)動(dòng)中心和一座綜合體育館，能滿足承辦大型體育盛會(huì)的要求。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 地質(zhì)勘探調(diào)查

場(chǎng)地范圍內(nèi)的巖土體分為4大層，自上而下各層工程地質(zhì)特征，見(jiàn)表1。

表1 場(chǎng)地地基土體強(qiáng)度與變形指標(biāo)

①中砂：灰褐-棕黃色，松散狀，干燥～稍濕，頂部（0～2.1 m）分布于場(chǎng)區(qū)表層。

②中砂：棕黃色，稍密狀，稍濕～濕，厚度4.90～7.70 m，標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值12.7。

③中砂：棕黃色，中密狀，稍濕～濕，厚度16.0～18.0 m，標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)平均值21.9。

④中砂：棕黃色，密實(shí)狀，濕～飽和。該層未揭穿，鉆孔最大揭露厚度為37 m。

2.2 氣候?qū)Φ鼗挠绊懻{(diào)查

項(xiàng)目所在區(qū)域降雨豐富，地表水系較發(fā)育。場(chǎng)區(qū)前沿約2 km處為開(kāi)闊地，區(qū)域內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)，水位隨降雨量變化較明顯。

場(chǎng)區(qū)地層為松散～密實(shí)狀中砂，透水性強(qiáng)，其含水量與降雨密切相關(guān)。地下水主要為松散層孔隙水，旱季水位在40 m以下，雨季最高水位35 m。對(duì)樁基基礎(chǔ)無(wú)影響。

2.3 樁基選型

主體育場(chǎng)基礎(chǔ)形式為樁承臺(tái)基礎(chǔ)+獨(dú)立基礎(chǔ)形式，共計(jì)987根工程樁，樁長(zhǎng)22 m，樁徑600 mm，后插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋灌注樁,配筋長(zhǎng)度15.7 m。

2.4 強(qiáng)夯后的地基對(duì)樁基影響調(diào)查

主體育場(chǎng)地基設(shè)計(jì)方案為去除1～2 m厚表面種植土，采用現(xiàn)場(chǎng)黃沙換填，采用600 t·m強(qiáng)夯夯擊后，進(jìn)行樁基施工。

通過(guò)強(qiáng)夯后靜力觸探試驗(yàn)，強(qiáng)夯后的地基承載力達(dá)到300 kPa，黃砂在很短時(shí)間內(nèi)固結(jié)排水完畢，基本能滿足樁基正常成孔要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

3.1 原工藝流程、試樁及原因分析

原樁基施工工藝是后插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 原樁基施工工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)在主體育場(chǎng)外進(jìn)行了3根成樁試驗(yàn)（非工程樁，以塔吊樁作為試驗(yàn)樁），設(shè)計(jì)鋼筋籠長(zhǎng)度為15.7 m，后插鋼筋籠在插入7～8 m時(shí)無(wú)法再插入。分析其主要原因?yàn)樯靶酝梁实停^(guò)快導(dǎo)致澆筑的混凝土在短時(shí)間內(nèi)失去水分。在經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)滲水試驗(yàn)后確定，雖然強(qiáng)夯后砂性土吸水速度比原狀土慢很多，但是足以導(dǎo)致澆筑的混凝土在短時(shí)間內(nèi)失去水分，失去可塑性。后插鋼筋籠方法難以施工。

經(jīng)過(guò)分析研究，認(rèn)為后插鋼筋籠不適合本工程砂性土質(zhì)，決定改變施工工藝，采用成孔后先插鋼筋籠，后澆筑混凝土的成樁工藝。經(jīng)過(guò)充分準(zhǔn)備后先進(jìn)行工程樁試驗(yàn)性成樁。

在新工藝試樁過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，旋挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高提鉆后，測(cè)量成孔深度為19 m左右（設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)為22 m），孔底沉渣現(xiàn)象嚴(yán)重，虛土深度達(dá)3 m左右，不能滿足樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)要求。在旋挖深度至20 m左右時(shí)，孔底出現(xiàn)白色細(xì)砂。分析為細(xì)砂層固結(jié)性能較差，導(dǎo)致孔底出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。在對(duì)鉆機(jī)提升力進(jìn)行計(jì)算后，決定旋鉆至22.9 m后空轉(zhuǎn)1～1.5 min，將樁底虛土（沉渣）盡可能排出孔口，同時(shí)也可有效的避免在提鉆過(guò)程中，鉆桿對(duì)孔壁的摩擦導(dǎo)致出現(xiàn)塌孔和二次沉渣。樁底虛土基本清理完畢后，鉆桿停止轉(zhuǎn)動(dòng)直接提升，提升過(guò)程中保持清理鉆桿，避免負(fù)荷過(guò)大導(dǎo)致機(jī)械損壞。提完鉆桿后，測(cè)量虛土深度約為30 cm，可滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 改進(jìn)工藝流程及實(shí)施情況

經(jīng)過(guò)試樁和改進(jìn)，施工工藝確定為先插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，其工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 先插鋼筋籠長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工工藝流程

3.3 新工藝關(guān)鍵技術(shù)

3.3.1 新工藝實(shí)施的關(guān)鍵技術(shù)

1）旋鉆至設(shè)計(jì)深度并空鉆1.5 min。

2）鉆桿直提至孔口并隨時(shí)清理樁桿土。

3）混凝土導(dǎo)管插入樁孔2/3深度，確保混凝土在澆筑過(guò)程中不離析和不碰撞孔壁。

3.3.2 施工過(guò)程中采取的措施

1）混凝土邊澆筑邊振搗，確保混凝土的密實(shí)度。

2）為加快進(jìn)度實(shí)行流水作業(yè)，成孔、放鋼筋籠、澆筑混凝土在不同的樁位上同時(shí)進(jìn)行。

3）為防止塌孔，實(shí)行跳打。

4）合理調(diào)度混凝土運(yùn)輸罐車，減少空閑時(shí)間。

5）實(shí)行24 h連續(xù)作業(yè)。

3.4 樁基質(zhì)量檢測(cè)

1）樁的水平靜載試驗(yàn)，加壓到20 t，樁位移變形11 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

2）樁的豎向靜載試驗(yàn)，加壓到300 t，最大沉降量14 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

3）樁身低應(yīng)變完整性檢驗(yàn)，Ⅰ類樁達(dá)到95%，Ⅱ類樁占5%，滿足設(shè)計(jì)要求。

4）經(jīng)下挖至較深部位后，樁外觀質(zhì)量無(wú)影響安全及使用功能的質(zhì)量缺陷，樁徑及樁頭符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)以上幾種檢測(cè)和試驗(yàn),證明樁基質(zhì)量均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本工程的大膽實(shí)踐和探索，在非洲物資資源極度匱乏和缺少當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗(yàn)的情況下，對(duì)傳統(tǒng)工藝大膽革新，經(jīng)過(guò)42 d夜以繼日的緊張施工，比總進(jìn)度計(jì)劃工期提前24 d完成樁基礎(chǔ)施工，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)也創(chuàng)造了在剛果（布）地區(qū)長(zhǎng)螺旋灌注樁有效樁長(zhǎng)最長(zhǎng)、單日施工40根樁的記錄，經(jīng)工程檢測(cè)Ⅰ、Ⅱ類樁率達(dá)到100%。

□胡 航/中國(guó)建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU473.1+4

C

1008-3197（2015）06-10-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.003

2015-01-09

宗緒堂/男,1971年出生，高級(jí)工程師 ，中國(guó)建筑第八工程局有限公司天津分公司，從事工程技術(shù)管理工作。