干作業機械成孔人工擴底灌注樁濕陷性黃土地區的應用

■馬青坡，馬慶亮 ■河北建設勘察研究院有限公司，河北 石家莊 050000

1 濕陷性黃土概述

土在一定土自重或自重壓力和外壓力作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而發生顯著下沉現象，稱為濕陷。具有濕陷性的黃土稱為濕陷性黃土。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土。《濕陷性黃土地區建筑規范》GBJ25-90 對濕陷性黃土從工程角度作了明確劃分，將濕陷系數δs≥0.015 的黃土定義為濕陷性黃土，同時將實測或計算自重濕陷量大于7cm 的濕陷性黃土定義為自重濕陷性黃土，將實測或計算自重濕陷量≤7cm 的濕陷性黃土定義為非自重濕陷性黃土，并將黃土濕陷等級劃分為輕微(Ⅰ級)、中等(Ⅱ級)、嚴重(Ⅲ級)、很嚴重(Ⅳ級)4 個級別。

2 工程實例

2.1 廠址地形地貌

某廠址位于千河II 級階地，地形為狹長形帶狀地形，地表開闊平坦，長900m，寬800m，自然坡率14.3‰，地質為Ⅲ-Ⅳ級自重濕陷性黃土。廠址有少量拆遷，場地下無礦藏，無文物。據勘察資料，該工程出露的地層不能滿足采用天然地基的設計要求，需進行地基處理。地基處理采用Φ800 和Φ900 人工擴底鉆孔灌注樁的地基處理方案。

2.2 工程地質及水文地質

(1)地質概況。該工程地層上部土層為全新統黃土狀粉質粘土;中部土層為上更新統黃土狀粉質粘土及卵石層;下部為中更新統、卵石和粉質粘土混卵石層，中更新統地層呈相互交錯分布。

(2)地下水埋藏條件。地下水位較深，廠區卵石層中無地下水，可不考慮地下水對樁基施工和基礎的影響。

3 成孔

3.1 樁位測放

據業主提供的測量控制網采用全站儀測放。根據施工圖和廠區坐標系計算出各控制點和樁位的坐標，經復核無誤后，進行測放。樁位根據施工進展用極坐標法分批測放。

3.2 埋設護筒

根據測放的樁位，引出四角控制樁，保證十字線交點與樁位重合。埋設完護筒后，校核十字線交點是否與護筒中心重合，如偏差大于5cm重新埋設護筒，并保證護筒垂直、水平。人工配合鉆機埋設護筒，護筒埋設高出地面30cm，周圍填土，人工搗實，防止人工挖孔時有石塊或土塊掉到孔內及雨水的流入。

3.3 鉆進

(1)鉆機就位。鉆機就位應以四角控制樁拉十字線控制，鉆頭對準十字線交點，符合偏差要求后方可開始鉆進，允許偏差要求≤1cm。

(2)濕陷性黃土段施工。濕陷性黃土段采用旋挖鉆機干作業成孔鉆進。因地下水位埋藏較深，樁底標高在地下水位以上，干作業成孔鉆進過程中不易塌孔，孔壁較完好，施工質量容易保證。

(3)砂卵層擴底墩施工。利用旋挖鉆機鉆入持力層至設計樁底，人工挖孔施工人員嚴格按照設計要求尺寸施工擴底墩。擴底完成后現場技術人員必須親自下孔驗收，合格后填寫《隱蔽工程驗收記錄(成孔、擴孔工程)》，報請監理工程師驗收。

4 鋼筋籠制作與運輸

4.1 鋼筋籠除銹與調直

鋼筋進場后按規范要求對鋼筋原材復驗和焊接接頭進行檢驗，對個別彎曲的鋼筋進行調直和除銹處理。

4.2 鋼筋焊接

主筋焊接采用閃光對焊，施工時選用UN-150 型150KVA 對焊機。鋼筋焊接前，必須據施工條件進行試焊，合格后方可正式施焊，焊接時采用連續閃光焊或余熱閃光焊工藝。加筋箍筋焊接在自制工裝上進行，焊接采用搭接焊。

4.3 鋼筋籠成型

根據現場實際樁長進行制作，主筋采用閃光對焊連接，如鋼筋籠過長在孔口采用單面或雙面焊進行連接，施工時嚴格遵守《混凝土結構工程施工及驗收規范》(GB50204)。

4.4 鋼筋籠運輸

采用自制鋼筋籠運輸車運輸鋼筋籠至施工現場。在運輸過程應采取措施，以保證入孔前鋼筋籠主筋的平直，防止出現永久性變形。

4.5 鋼筋籠吊放與定位

由于鋼筋籠較長，鋼筋籠吊放采用三點起吊，在鋼筋籠外部設置設置砼墊塊，墊塊采用砼滾軸式定位輪，定位輪直徑10cm，中間使用箍筋貫通，焊接在主筋上，以保證鋼筋籠在灌注過程中位置不變，保證鋼筋籠保護層厚度。

鋼筋籠孔口連接前應在兩個相互垂直方向觀察鋼筋籠是否垂直。焊接完畢下放到樁頂標高位置時，盡量保證鋼筋籠中心線與樁中心盡量重合，避免樁位偏差過大。鋼筋籠安放時采用吊筋固定，將鋼筋籠固定至設計標高。

5 灌注

5.1 導管下設

該工程使用的導管單節長度0.5m、1m、3m、4m。導管長度據孔深進行配置，灌注混凝土前導管底至孔底為300mm，導管埋深不宜小于2m 且不大于6m，配管原則:導管總長=孔內管長+孔外管長。孔外管長為施工留置長度，一般為50cm 左右。

5.2 砼灌注

(1)混凝土運至孔口后，應先檢查混凝土的工作性能，并留置試件滿足設計要求的混凝土方可灌入孔內。砼灌注時應保證混凝土連續灌注，每根樁確保初灌混凝土初凝前灌注完成。

(2)混凝土灌注時，為保證樁身混凝土質量采用大塌落度混凝土，混凝土塌落度控制在16-18cm 范圍，靠混凝土自重密實。因孔深較大，振搗難度較大，但為保證樁身混凝土密實度振搗部分分段進行，每段灌注高度≤1.5m，灌注時及時測量砼面高度，據砼面高度及時拆卸導管。灌注過程中為確保樁體砼密實，每一振點振搗延續時間應使砼面出現浮漿并不再下沉，振點間距不超過0.3m。

(3)樁頂5m 以下進行振搗，在樁頂設計標高的基礎上超灌高度30cm 左右，保證樁頂混凝土質量。

6 施工遇到的問題

6.1 坍孔

(1)原因:①夏秋季節雨水較多，雨水浸泡土體，孔口及護筒下方土體發生塌陷較多;②局部因地層含水量大，有上層滯水造成成孔后局部塌孔;③個別地層土質疏松造成塌孔。

(2)預防及處理措施:①雨季施工注意防雨，下雨天成孔后采用孔口加蓋方法，防止雨水進入孔內;現場積水及時排出;②在塌孔處下放鋼筋籠防護，或下設長護筒。

6.2 虛土清理不凈

(1)原因:①擴大底清理不徹底;②地下滲水較多。

(2)預防措施:①加大擴大底驗收力度，每孔技術員必須檢驗，驗收合格方能進行下一步工;②當地下滲水較多時，擴底施工前先進行孔外排水，排水完畢后擴底，孔底泥漿清理徹底。

7 結論

工程完后檢測樁基全部滿足承載力要求。干作業(人工擴底)灌注樁，采用機械成孔提高施工進度，保證施工質量，選擇承載力較高的地層作為樁端持力層，通過人工擴底提高了單樁承載力，降低成本。

［1］建筑樁基技術規范(JGJ94-2008)，北京，中國建筑工業出版社.

［2］建筑地基基礎工程施工質量驗收規范(GB50202-2002)，中華人民共和國國家標準.

［3］林宗元，巖土工程治理手冊.中國建筑出版社.

［4］周相玉，建筑工程測量，武漢理工大學出版社.