液化土地質條件下如何控制灌注樁混凝土充盈系數

陳 艷 軍

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

液化土地質條件下如何控制灌注樁混凝土充盈系數

陳 艷 軍

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

結合工程實例，闡述了在液化土地質條件下旋挖鉆機成孔灌注樁施工中混凝土充盈系數的影響因素，從護筒埋設長度、泥漿配制、鉆頭的選擇等方面提出了具體的控制措施，以合理控制充盈系數，降低混凝土方量。

液化土，充盈系數，灌注樁，影響因素，控制措施

0 引言

土的液化是指飽和狀態下松散的砂土和粉土在受到一定強度的動荷載震動作用下，發生土結構的改變,土體中孔隙水壓力上升來不及消散，使土體中剪力強度降低，孔隙水壓會增大以使土粒在孔隙水中懸浮，土體變成會流動的液體的現象，整個土體散失承載力并發生變形。

充盈系數是指實際灌注的混凝土方量與按樁外徑計算的理論方量之比(V實/V理論)。在實際施工過程中，成孔出現的偏差大于設計尺寸，以及由于施工過程中可能會出現樁身側壁裂縫、孔洞及塌孔等原因，導致實際灌入量大于理論計算量。旋挖鉆孔灌注樁的充盈系數不宜小于1.1，最理想的是在1.15左右，但是在液化土地層的充盈系數一般比較大，都在1.2以上。若充盈系數小于1，則說明實際灌入混凝土量小于理論計算量，樁身質量存在一定的缺陷，充盈系數大會使混凝土流動性大，含水量增大。樁基含水量大對混凝土的早期強度有影響，充盈系數還是結算的重要依據，液化土地質條件中如何在保證設計樁長和樁徑的情況下，合理的控制充盈系數，降低混凝土的方量，從而提高經濟效益是一個值得探討的問題。

我公司在新疆五家渠某房地產酒店、會展中心及飲食中心項目進行了液化土地質條件下的旋挖鉆孔灌注樁作業，在施工過程中通過多方面探索、比較，對如何控制灌注樁混凝土充盈系數進行反復試驗，積累了大量施工經驗，供同行參考借鑒。

1 工程概況

本工程設計采用灌注樁基礎，酒店、會展中心及飲食中心共有工程樁1 709根，其中600 mm樁徑56根，800 mm樁徑1 587根,1 000 mm樁徑66根，采用旋挖鉆成孔，因沒有穩定樁端持力層，采用摩擦樁。根據地勘報告，酒店、會展中心范圍場地土具有液化現象，液化等級為輕微～中等；飲食中心范圍場地土具有液化現象，液化等級為輕微。

2 影響灌注樁充盈系數的因素

灌注樁充盈系數影響因素一般有如下幾種：1)護筒埋設長度；2)泥漿稠度：稠度偏稀，發揮不了泥漿的護壁和懸浮作用；稠度過大，對灌注水下混凝土有影響；3)樁頂標高和超灌長度控制；4)鉆頭的選用及旋挖鉆機的操作工藝等。

3 控制措施

3.1 護筒埋設長度

1)根據地勘報告，本工程場地土在第①-1層飽和粉細砂、第①-2層飽和中粗砂具有液化現象，液化等級為輕微～中等，層厚0.7 m～4.5 m。場地水位埋深在0.5 m～4.0 m之間。在旋挖鉆機成孔施工中，根據該層所處位置及灌注樁樁徑，采用埋設不同長度的護筒來保證成孔質量，減少混凝土損失。

2)在水下混凝土灌注中，護筒有如下作用：a.定位；b.保護孔口，以及防止地面石塊掉入孔內；c.保持泥漿水位(壓力)，防止坍孔；d.樁頂標高控制依據之一；e.防止鉆孔過程中的沉渣回流。通常的埋設深度，在粘土中不宜小于1 m，在砂土中不宜小于1.5 m。砂層或者松散土層以及地下水位高含水量大的土層需要3 m～4 m,其高度要滿足孔內泥漿液面高度的要求。

3)在本工程施工中，根據反復論證及實踐經驗，確定本工程樁φ1 000 mm樁護筒埋設長度大于2.5 m，φ800 mm樁護筒埋設長度大于3 m，φ600 mm樁護筒埋設長度大于3.5 m。主要作用是鉆桿進入樁孔中時泥漿不致于擠出孔外，鉆桿提升時孔內泥漿不致于落到護筒底部，防止泥漿上下沖刷孔壁，保證護筒底部孔壁不會塌方。

3.2 泥漿配制

1)在液化土地質條件下旋挖鉆孔灌注樁施工中，泥漿配制的好壞尤為重要，對成孔孔徑和混凝土灌入量有很大影響。在施工過程中，對泥漿制備的工藝、選用的膨潤土以及配制比例要加強控制，在鉆孔期間對泥漿稠度指標隨時檢測，并根據本工程的地層情況合理進行調整，嚴格控制泥漿稠度，從而有效降低充盈系數。

2)樁基泥漿有三大控制指標：比重、含沙(渣)量，稠度。泥漿比重實際上是由稠度和含沙量共同決定的，稠度和含沙量中任一個或者兩個同時增大，泥漿比重就加大，反之，稠度和含沙量中任一個或者兩個同時減小，泥漿比重就減小。在本工程施工過程中，泥漿比重控制在1.1～1.15，泥漿粘度控制在20 s～23 s，從泥漿制備到整個鉆孔期間對泥漿的比重和泥漿粘度進行檢測，保證泥漿的比重和泥漿的粘度符合設計要求，保證了樁孔穩定不坍塌，混凝土充盈系數得到有效控制，同時沉渣厚度滿足要求，避免了二次清孔，提高了成樁速度。

3.3 選用適合工程地質條件的鉆頭

1)像地表土、淤泥質亞粘土、粘土層在干性狀態下膠結性都比較好，在干孔鉆進下可用單底板土層鉆斗鉆進，也可以用雙底板撈砂鉆斗和土層螺旋鉆頭鉆進；若在濕孔鉆進條件下，因土遇水的膠結性能變差，一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進以便于撈取鉆渣。淤泥層一般用雙底板撈砂鉆斗鉆進。砂土層和砂層的膠結性能都比較差，不管干孔鉆進還是濕孔鉆進均用雙底板撈砂鉆斗鉆進。對于含水豐富的流砂、流泥等易坍塌地層，采用雙底板撈砂鉆斗鉆進。

2)由于場地土屬于液化土，采用標準直徑鉆頭會將孔徑偏大，造成混凝土的浪費。選用適當的鉆頭直徑，以避免灌注樁成孔孔徑偏大，是控制充盈系數的一個重要因素。

3)本工程根據地質情況，旋挖鉆頭采用撈砂鉆頭，并將鉆頭的邊齒尺寸減小，根據多次試驗，選用的鉆頭直徑比設計樁徑小40 mm～50 mm，可保證成樁后旋挖鉆孔灌注樁直徑。同時在下放的鋼筋籠上加預制墊塊或鋼筋導向環以保證保護層厚度，在本工程的施工中，鋼筋籠下放順利，這樣既保證了灌注樁設計樁徑，也避免了孔徑超大造成混凝土浪費。另外，根據地層情況，對旋挖鉆機提鉆、下鉆及旋轉速度進行有效控制，保證速度均勻，減少對孔壁的沖擊，以免使孔壁受到沖擊而造成坍塌或塌孔，導致充盈系數增大。

4)施工中還應注意鉆頭切削部分的磨損，鉆頭的磨損會降低鉆進效率，鉆頭偏離樁中心線，使樁局部擴孔，造成超灌。

3.4 混凝土超灌

1)為保證有效樁長及樁頂混凝土質量，根據設計要求，灌注樁超灌長度為800 mm，在施工中對護筒頂標高與設計樁頂標高的關系進行了明確標識，讓現場施工人員在混凝土灌注時用以控制灌注高度。混凝土灌注時，根據導管埋入深度，現場施工人員用測繩隨時檢查混凝土灌注標高，了解灌注情況，取得較為準確的混凝土面高程，從而精確控制超灌長度，減少混凝土用量。

2)加強對現場管理人員及具體操作人員的培訓交底，在混凝土灌注過程中，根據灌注深度及已用混凝土量，準確估算剩余補方混凝土數量，防止混凝土浪費。

3)在具體施工過程中，存在由于灌注樁灌注完成，罐車中剩余混凝土無處處理，后全部灌入樁基中的現象，施工中應盡量安排混凝土灌注連續，以減少罐車中混凝土的剩余量。

3.5 其他注意事項

鉆機的選用：選用有主動鉆桿導正裝置的鉆機，減少主動鉆桿的晃動、搖擺，以增加鉆具穩定性。

鉆桿的選用：采用強度高、外徑大、剛性好、不易彎的鉆桿，可有效防止孔斜。

旋挖鉆機操作人員的專業水平：鉆進過程中保持旋挖鉆機穩定、鉆頭起落速度要均勻，不要出現起落過猛或驟然提速的現象，對不同地層鉆進速度的掌握和判斷等。

各工序之間的銜接以及材料的計劃控制等都對灌注樁的充盈系數有一定影響，在施工中均應加以重視。

4 結語

經過以上措施的實施，本工程在液化土地質條件下，灌注樁混凝土充盈系數得到了有效控制。該項目的充盈系數由開工時1.4到完工后綜合充盈系數1.16，滿足了圖紙設計大于1.15的要求，節約了混凝土用量，控制了施工成本，取得了良好的經濟效益和社會效益。

[1] JGJ 94—2008，建筑樁基技術規范[S].

[2] ISBN:9787560841069，土木工程施工[Z].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[4] 楊小平.建筑地基基礎[M].第2版.廣州：華南理工大學出版社，2007.

How to control bored pile concrete filling coefficient under liquefiable soil condition

Chen Yanjun

(ShanxiMechanizedConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering examples, the article discusses factors influencing concrete filling coefficient in rotary bored pile construction under liquefiable soil condition, and puts forward specific control measures from aspects of cylinder embedding length, slurry preparation and drill selection and so on, with a view to rationally control filling coefficient and reduce concrete amount.

liquefiable soil, filling coefficient, bored pile, influential factor, control measure

2014-11-20

陳艷軍(1972- )，男，工程師，一級建造師

1009-6825(2015)04-0082-02

TU473.14

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