超高層建筑含較長空樁的旋挖鉆孔灌注樁施工技術

摘要：本文針對超高層建筑基礎中旋挖鉆孔灌注樁長度大、空樁段長、地質條件軟弱、地下水位高等特點，詳細介紹了樁基成樁施工工藝、質量控制及空樁處理措施。

關鍵詞：較長空樁；旋挖鉆孔灌注樁；施工技術

一、工程概況

云投集團總部和富滇銀行總行辦公樓工程由兩棟雙子塔樓及五層裙房組成，地下三層，地上35層，總高度168m，其工程樁基采用旋挖鉆孔灌注樁，共1029根，樁徑為Φ800mm，主樓區有效樁長為46m～53m。工程位于滇池湖積盆地邊緣地帶，屬斷陷湖積盆地地貌，該場地自然地面以下40m深度范圍內的地基巖土以填土、粘土、粉質粘土、粉砂、有機質土為主。

二、主要技術難點

1、因本工程深基坑支護、土方開挖與工程樁施工在一個施工標段，如果在土方開挖完成后再進行樁基施工，現場工序無法銜接，施工工期過長，通過參建各方商討決定，土方從現有自然地面施工工程樁，空樁長度達12.15m～18.7m，不易控制樁基施工質量。而且空成孔段若處理不及時或處理不到位，極易造成上部空樁段塌孔和周邊工程樁施工時串孔等嚴重情況。

2、樁基有效樁長加上部空孔段樁基成孔最深達67.1m，且樁徑較小，樁基垂直度控制難度大，若控制不好將直接影響鋼筋籠下放、導管安裝及水下混凝土澆筑，甚至直接影響成樁質量。

3、根據地質情況，地層有易塌孔的三個粉砂、粉土層，場地穩定的地下水位在0.7-4.2m之間，地下水位高，諸多因素影響成樁質量。

三、主要施工工藝及質量控制方法

1、旋挖機選擇及施工場地處理

根據工程特點，現場采用三臺三一重工SR220C旋挖鉆機施工，樁機作業前在場地滿鋪1m厚磚渣并碾壓密實，避免在鉆進過程中鉆機產生沉陷，雨季施工時，樁機及挖掘機底部加鋪20mm厚鋼板路基箱。

3、護筒埋設

對樁位進行雙向控制定位后埋設鋼護筒并固定，以雙向十字線控制樁中心。護筒由厚度10mm鋼板制成，直徑1m，長4m。護筒埋設至少高出地面30cm，以防止雜物、泥水流入孔內。先用旋挖鉆機的螺旋鉆頭破除表面地層，因部分樁基護筒底土層不是黏土，對其進行換土回填夯實后，再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方。護筒埋設利用旋挖機的鉆頭擠壓做相應的調整，避免位置偏移及傾斜。

3、泥漿制備

每臺旋挖機配備泥漿池一個，移動式布置，容積為單樁灌注量的2倍以上，所有樁的施工均采用泥漿泵泵送回收泥漿。制備泥漿采用優質粘土、鈉基膨潤土及外加劑（CMC懸浮增稠劑及工業純堿），泥漿比重1.15～1.25，其配比為水：鈉基膨潤土：粘土：CMC：純堿：CMC=1000：200：60：3：3，采用圓筒式攪拌機在攪拌池內拌制。

4、鉆孔施工

1）旋挖鉆機就位后，調整鉆桿垂直度，對準樁心點進行鉆孔，確保孔身的垂直度小于1%。鉆進前將泥漿倒入護筒內，初鉆時在護筒底部低壓慢速鉆進，鉆至護筒底下1m左右以后，可按正常速度鉆進。鉆進過程中嚴格控制鉆速，進尺控制在 50cm～80cm，粉砂及粉土等易塌孔地層采用少進尺、慢進尺，采用輕壓、低檔慢速、稠泥漿的鉆進方法。粘土層等可塑地層可適當增加進尺。

2）鉆進時鉆機司機應掌握好升降機鋼絲繩的松緊度，以減少鉆桿晃動。鉆斗的升降速度一般控制在0.75～0.8m/s，在粉砂層中，升降速度應該更加緩慢，控制在0.4～0.65 m/s。在下放和提升鉆頭時速度要平穩，以免強烈的撞擊造成孔壁坍塌，而且在鉆進過程中要經常檢查鉆頭通氣孔，必須保證鉆頭通氣孔的暢通無阻。旋挖機鉆斗挖好土提升后打開鉆頭底板，將鉆筒中的土傾卸到孔的一側，并及時用挖掘機、鏟車將挖出的土轉運到場內堆土區。

3）鉆進施工時隨著孔深的增加應及時、連續地向孔內補充制備好的泥漿，維持護筒內的水頭壓力，防止孔壁坍孔。鉆進過程中應保證泥漿面始終高于最高水位1.5m以上。當鉆進至較深位置時尤其注意孔內的水頭高度和提鉆速度，水頭高度必須能平衡孔內水壓力，提鉆速度應該降低，控制在0.3m/s左右。

4）垂直度控制：本鉆機采用先進的電子調平裝置，保持桅桿在施工作業中的鉛垂狀態，操作人員可通過顯示屏觀察鉆進參數，以成孔樁的超聲波檢孔情況來控制鉆桿的垂直度，施工管理人員隨時對數據進行監測，并定期用測量儀器校正鉆桿垂直度，有效地確保了樁孔垂直度要求。

5）清孔：成孔達到設計深度后用撈渣鉆頭清除孔底沉渣，沉渣厚度不應大于100mm。清孔應分兩次進行，第一次在成孔后立即進行，第二次清孔在灌注混凝土導管安裝過完成后進行，第二次清孔后的平均孔底沉淤厚度不應大于50mm。

6、鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠樁分三段焊接，在現場加工成型后運到孔邊進行焊接，用汽車吊吊起下放。為確保鋼筋籠起吊時不變形，采用兩點起吊，第一吊點設在鋼筋籠的上部起吊加強筋位置，第二吊點設在鋼筋籠的中點到三分之一長范圍內，同時起吊兩個吊點，使鋼筋籠離開地面2米左右。第二吊點停用，繼續起吊第一點，使鋼筋垂直，然后解除第二吊點，將鋼筋籠徐徐放入鉆孔中，當第一節鋼筋籠頂與平臺頂距約1米時，臨時支撐護筒上，并解除起吊鋼絲繩。用同樣的方法吊起第二節鋼筋籠并按搭接焊連接，鋼筋搭接接頭必須滿足規范要求，焊接完畢解除托卡繼續下放，直到把整個鋼筋籠下放完成，下放過程中應小心，不得碰撞孔壁，以免坍孔。在鋼筋籠頂均勻焊接二～三根Φ16或Φ18的鋼筋，上端設彎鉤固定在護筒頂澆筑壓板上，以防在砼澆注過程中的上浮。鋼筋籠安放時必須使其垂直度及保護層達到設計要求。

7、水下砼的灌注

1）水下混凝土采用商品混凝土，罐車運至現場后，泵車泵送。

2）水下混凝土灌注導管直徑為300mm，標準節長2.65m，底節長4m，分節段安放、連接，并使其位置居于孔中，軸線順直，穩定沉放，防止卡掛鋼筋籠。并用型鋼制作澆注架，用于支撐懸吊導管。下導管前，預先對導管進行打壓，以確定導管的密閉性。

3）導管埋深為2～4m，混凝土灌注過程中嚴禁將導管拔出砼面，派專人測量導管埋深，在灌注時用吊車帶動導管上下起落把砼密實，起落時控制好高度，避免提管過高造成斷樁。提拔導管時要經過測算，防止導管脫離混凝土面。

3）混凝土灌注過程中，應始終保持導管位置居中，提升導管時應有專人指揮掌握，不使鋼筋骨架傾斜、移位，如發現骨架上升時，應立即停止提升導管，使導管降落，并輕輕搖動使之與骨架脫開。混凝土灌注到樁孔上部6.0m以內時，可不再提升導管，直到灌注至設計標高后一次拔出。

8、空樁段處理措施

1）為避免上部空樁段塌孔，在成樁后及時用泥漿泵抽出空樁段泥漿并采用不易沉降的碎石回填。

2）空樁段過長，用目測無法觀察到樁頂標高，采用測繩控制時由于樁頂浮漿影響，測錘容易墜入浮漿中，相當不易控制混凝土的澆筑高度，因此采取比樁頂標高超灌1.5m深混凝土，通過測孔深測繩來控制，待土方挖至基坑底時鑿除超灌混凝土。

3）空樁段加焊鋼筋籠吊筋、壓筋，鋼筋籠吊筋采用3根φ16三級鋼，為保證注漿管在空樁段的垂直度，避免由于注漿管彎曲導致澆筑混凝土導管下不去，因此在注漿空樁段底部及上口用φ22加強箍固定。

四、結束語

本工程采用在現有地面空灌施工工程樁，較原計劃土方開挖完后再施工旋挖樁的施工工序安排，提前了近四個月的施工工期，如期移交了主樓的施工場地。且在旋挖樁施工過程中未發生一起坍孔、埋鉆、掉鉆、卡鉆等事故，樁基施工質量得到有效控制，其施工經驗值得推廣。

參考文獻：

[1]宋孝森，張天許，朱光華.海上超長鉆孔灌注樁旋挖機成孔施工技術.施工技術，2012.NO.4

[2]鄺立生.旋挖鉆孔灌注樁在地鐵圍護結構施工中的應用.西部探礦工程，2010.10