填海區(qū)大直徑灌注樁全套管綜合施工技術(shù)

周可璋 周 浩 盧寧 何中聯(lián) 王偉

【摘要】結(jié)合大連某工程結(jié)構(gòu)樁基工程實(shí)踐，介紹了填海區(qū)淤泥地質(zhì)情況下全套管鉆機(jī)綜合施工技術(shù)，該工藝無噪音，振動小，全套管護(hù)壁杜絕了塌孔的可能性，對周邊環(huán)境影響小，成樁質(zhì)量好，充盈系數(shù)小。

【關(guān)鍵詞】填海區(qū);灌注樁;全套管;施工

0??引言

全套管灌注樁施工指在土層內(nèi)，通過連接接頭的形式將常規(guī)套管加長，通過搓管機(jī)能將套管埋置至全風(fēng)化巖層，避免了填海區(qū)底部淤泥層因無套管護(hù)壁導(dǎo)致成孔過程中出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象。本綜合施工技術(shù)主要根據(jù)現(xiàn)場的施工經(jīng)驗(yàn)，對全套管成孔工藝，成樁工藝進(jìn)行介紹，對常見的施工問題提出解決辦法。

1??工程概況

本工程位于大連市東港區(qū)某地塊，規(guī)劃總用地面積25000m2，總建筑面積約為25萬m2，其中地下四層、裙樓四層、塔樓為2棟41層超高層寫字樓。

本工程基礎(chǔ)設(shè)計為樁基+筏板基礎(chǔ)，其中樁基設(shè)計為樁徑900mm（103根）、1700mm（385根）混凝土灌注樁。

場地原地貌單元屬近岸海域水下岸坡，經(jīng)人工填海整平后形成人工海岸帶，場地內(nèi)在咬合樁施工過程中已基本平整。

2??施工準(zhǔn)備

2.1??人員準(zhǔn)備

計劃工期2014年6月1日開工，2014年10月15日結(jié)束。按施工階段不同而投入相應(yīng)的勞動力，本工程月均計劃投入勞動力約110人，施工時根據(jù)進(jìn)度情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以保障施工進(jìn)度計劃的實(shí)現(xiàn)。具體工種及人數(shù)詳見下表

表2.1-1??勞動力投入計劃

序?號

部門、工種

人數(shù)

備???????注

1

工班長

12

經(jīng)驗(yàn)豐富工人

2

鋼筋工

20

熟練技術(shù)工人

3

電焊工

12

持證上崗

4

起重工

10

持證上崗

5

測量工

2

持證上崗

6

試驗(yàn)工

2

持證上崗

7

修理工

4

持證上崗

8

電??工

2

持證上崗

9

普??工

50

熟練工人

合計

114

2.2??機(jī)械準(zhǔn)備

根據(jù)工程內(nèi)容和工期要求，在本工程施工中，機(jī)械配備遵循“數(shù)量充足，技術(shù)先進(jìn)，性能優(yōu)良，功能配套，符合規(guī)范，兼顧儲備”的原則，確保選用設(shè)備的可靠性。

本工程主要的施工設(shè)備詳見表4.1-1本工程承包人擬投入的主要施工機(jī)械。

表2.2-1??本工程承包人擬投入的主要施工機(jī)械

設(shè)備名稱及型號

制造年份

現(xiàn)狀（新的、良好、破舊的）和數(shù)量

自有、租賃（從何處租？）準(zhǔn)備購買（從何處買？）

MZ-3B型全套管鉆機(jī)

2012

新、4套

自有

MZ-3型全套管鉆機(jī)

2010

良好、1套

自有

80t履帶吊車

2011

良好、1臺

自有

55t履帶吊車

2012

良好、5套

自有

日立掘機(jī)330

2010

良好、2臺

租賃

夏工50裝載機(jī)

2012

良好、1臺

租賃

測量設(shè)備

2012

良好、1臺

自有

IGBT逆變焊機(jī)

2013

良好、10臺

自有

雷沃旋挖機(jī)

2013

新、2臺

自有

備注：本項目計劃投入全套管設(shè)備5臺套。

3??施工工藝

3.1??施工流程

樁位測量放線→預(yù)埋井圈→套管鉆機(jī)就位對中→吊放第一節(jié)套管→測控垂直度→壓入第一節(jié)套管→校對垂直度→取土，套管逐節(jié)鉆進(jìn)至中風(fēng)化巖→地勘工程師、監(jiān)理及業(yè)主巖面確認(rèn)→監(jiān)理垂直度驗(yàn)收→垂直度合格后鑿巖機(jī)嵌巖至設(shè)計孔深→測量孔深→清除孔底沉渣→驗(yàn)孔→吊放鋼筋籠→吊放混凝土導(dǎo)管→灌注混凝土→測定混凝土面→空樁部分填土→拔管成樁→樁機(jī)移位。

3.2??單樁工藝流程

①鉆機(jī)就位

定位放樣樁中心位置，并測出井圈頂標(biāo)高，作為鉆機(jī)定位控制點(diǎn)。移動套管鉆機(jī)至正確位置，使套管鉆機(jī)抱管器中心對應(yīng)定位在井圈孔位中心。

圖3.2-1??鎖口圈

②取土

在樁機(jī)就位后，吊裝第一節(jié)管在樁機(jī)鉗口中，找正樁管垂直度后，搖動下壓樁管，壓入深度約為2.5—3.5m，然后用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土、一邊繼續(xù)下壓套管，始終保持套管底口超前于開挖面的深度≥2.5m，壓入深度視具體土質(zhì)而定，若為較硬的砂性土，水頭不高，則壓管深度可適當(dāng)減少;若為淤泥質(zhì)土或者水頭高的粉砂性土，則壓管深度可適當(dāng)加深。第一節(jié)套管全部壓入土中后（地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管），檢測垂直度，如不合格則進(jìn)行糾偏調(diào)整，如合格則安裝第二節(jié)套管繼續(xù)下壓取土，如此繼續(xù)，施工至巖面時停止抓土作業(yè)，通知監(jiān)理、業(yè)主現(xiàn)場人員確認(rèn)巖面，并對樁孔垂直度檢測。

圖3.2-2??抓斗抓土

圖3.2-3??套管對接

③鑿巖成孔：

待確認(rèn)巖面和垂直度合格后，用鑿巖機(jī)進(jìn)行嵌巖作業(yè)至設(shè)計要求進(jìn)入中風(fēng)化。

圖3.2-4??旋挖機(jī)嵌巖

④當(dāng)滿足入巖深度后進(jìn)行沉渣清理，沉渣清理采用刮渣斗泵吸反循環(huán)或氣舉反循環(huán)等方法（本工藝為全套管護(hù)壁，無泥漿沉淀問題，沉渣也較小，本工程的沉渣主要為嵌巖時未全部取出的鑿巖粉末或碎塊），絕對滿足灌注樁規(guī)范及沉渣要求。

圖3.2-5??氣舉法清沉渣

⑤吊放鋼筋籠

鋼筋籠提前加工成型，成孔檢測合格后進(jìn)行鋼筋籠驗(yàn)收，再將驗(yàn)收合格的鋼筋籠用履帶吊車吊入孔內(nèi)，鋼筋籠頂標(biāo)高必須滿足設(shè)計要求。筋籠吊運(yùn)時應(yīng)防止扭轉(zhuǎn)、彎曲，緩慢下放，避免碰撞鋼套管壁，安裝鋼筋籠時應(yīng)采取有效措施保證鋼筋籠標(biāo)高的正確。

圖3.2-6??吊放鋼筋籠

⑥灌注混凝土

樁芯混凝土采用預(yù)拌商品混凝土，混凝土采用C45阻銹混凝土。利用導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管埋深保持在2m～6m，施工中要連續(xù)灌注，中斷時間不得超過45分鐘。導(dǎo)管提升時不得碰撞鋼筋籠，鋼套管隨混凝土灌注逐段上拔，起拔套管應(yīng)搖動慢拔，保持套管順直，嚴(yán)禁強(qiáng)拔。

圖3.2-7??混凝土澆筑

⑦拔管成樁

一邊澆注砼一邊拔管，應(yīng)注意始終保持套管底低于砼面≥2.0m。

4??施工重點(diǎn)、難點(diǎn)控制

4.1??樁徑保證

為了保證嵌巖部分樁徑Ф1700，施工時采用Ф1800鋼套管，Ф1670鉆斗;樁徑Ф900，施工時采用Ф1000鋼套管嵌巖采用Ф870鉆斗;

4.2??成樁垂直度控制

成孔過程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下三個環(huán)節(jié)的工作：

①?套管順直度檢查和校正

套管在進(jìn)場前，進(jìn)行套管順直度的檢查和校正，首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度，然后將按照樁長配置的套管全部連接起來進(jìn)行整根套管的順直度檢查（偏差宜小于10mm）。

②?成孔過程中樁的垂直度監(jiān)測和檢查

（a）地面監(jiān)測：在地面選擇兩個相互垂直的方向采用線錘監(jiān)測地面以上部分的套管垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差隨時糾正。

（b）孔內(nèi)檢查：每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前，都要停下來有現(xiàn)場技術(shù)員自檢垂直度，不合格時需進(jìn)行糾偏，直至合格才能進(jìn)行下一節(jié)套管施工。

（c）終孔檢測：在試樁成孔完畢，必須進(jìn)行垂直度檢測，選兩個相互垂直的方向進(jìn)行測量。垂直度必須達(dá)到設(shè)計要求，如不合格必須糾偏，使垂直度達(dá)到要求為止，現(xiàn)場灌注樁施工垂直度要求控制在5‰以內(nèi)。

4.3??孔底沉渣清理

本工藝為全套管護(hù)壁，無泥漿沉淀問題，沉渣也較小，本工程的沉渣主要為鑿巖時未全部取出的鑿巖粉末或碎塊，絕對滿足灌注樁規(guī)范及沉渣要求。沉渣處理方法：采用氣舉反循環(huán)清渣。氣舉反循環(huán)是一種清除孔底沉渣的方法，廣泛地應(yīng)用在大口徑工程鉆孔施工中。這種清孔方式在嵌巖樁（屬端承樁）中，廣泛應(yīng)用，并取得了好的效果，目前這樣沖孔方式只是應(yīng)用在端承樁中，因?yàn)槌猎鼘@種樁型承載力影響比較大，對沉渣的控制比較嚴(yán)格，為了滿足這種實(shí)際情況，本試樁中采用了這種方式，并獲得成功。

圖4.3-1??沉渣清理示意

5??常見問題處理

（1）孔口定位誤差的控制

為了有效的提高孔口的定位精度，應(yīng)在鉆孔樁施工前制作混凝土井圈（見井圈制作圖），鉆機(jī)就位后，將第一節(jié)套管插入定位孔并檢查調(diào)整，使套管周圍與定位孔之間的空隙保持均勻。

（2）樁的垂直度的控制

為了保證鉆孔樁成樁質(zhì)量，除對其孔口定位誤差嚴(yán)格控制外，還應(yīng)對其垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，根據(jù)業(yè)主招標(biāo)文件規(guī)定，樁的垂直度標(biāo)準(zhǔn)為≤1%。成孔過程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下兩個環(huán)節(jié)的工作。

①?套管的順直度檢查和校正：鉆孔樁施工前進(jìn)行套管順直度的檢查和校正，首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度。

②?成孔過程中樁的垂直度監(jiān)測和檢查

地面監(jiān)測：在地面選擇兩個相互垂直的方向采用線錘監(jiān)測地面以上部分的套管的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差隨時糾正。這項檢測在每根樁的成孔過程中應(yīng)自始自終堅持，不能中斷。

孔內(nèi)檢查：每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前，都要停下來在孔內(nèi)垂直度檢查，不合格時需先回填原土再拔管糾偏，直至合格才能進(jìn)行下一節(jié)套管施工。

終孔檢查：在每根樁成孔完畢，必須進(jìn)行垂直度檢測，選用兩個相互垂直的

方向進(jìn)行測量。垂直度必須<1%。

（3）糾偏

成孔過程中如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大，必須及時進(jìn)行糾偏調(diào)整，糾偏的常用方法有以下三種：

①?利用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏：如果偏差不大于或套管入土不深（5m?以下），可直接利用鉆機(jī)的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度，即可達(dá)到糾偏的目的。

②?樁在入土5m?以下發(fā)生較大偏移，可先利用鉆機(jī)油缸直接糾偏，如達(dá)不到要求，可向套管內(nèi)填土，一邊填土一邊拔起套管，直至將套管提升到上一次檢查合格的地方，然后調(diào)直套管，檢查其垂直度合格后再重新下壓。

（4）遇地下障礙物的處理

根據(jù)地勘報告中看，在回填土段會遇見漂石，套管鉆機(jī)施工過程中如遇地下障礙物處理起來都比較困難，。對一些比較小的障礙物，如卵石層、體積較小的孤石等，可以先抽干套管內(nèi)積水，然后再吊放作業(yè)人員下去將其清除即可。對于局部孤石亦可直接處理，先用沖擊鉆打碎，然后再用沖抓鉆掏出。對于體積較大（<孔徑2/3）的且堆積厚度較大的填石層（或巖層）可采用鑿巖機(jī)施工鉆過填石（或巖）層。

（5）?克服鋼筋籠上浮

鋼筋籠上浮是指由于套管內(nèi)壁與鋼筋籠外緣之間的空隙較小，在上拔套管的時候，鋼筋籠有可能被套管帶著一起上浮。準(zhǔn)確的說，應(yīng)稱為鋼筋籠的“掛籠”，這是因?yàn)殇摻罨\垂直往上發(fā)生位移，實(shí)際原因是由于外界（以鋼筋籠為分析對象之外的因素，比如套管、混凝土中的粗骨料、土層中含砂層等）原因?qū)摻罨\機(jī)械地掛住或卡住，隨著外界約束往上走而跟著上移的。這是施工過程中最易出現(xiàn)且難以保證杜絕的問題，影響的原因很多，其預(yù)防措施主要有：

①?鋼筋混凝土樁混凝土的骨料粒徑應(yīng)盡量小一些，不宜大于5㎝。

②?在鋼筋籠底部焊上一塊比鋼筋籠直徑略小的薄鋼板以增加其抗浮能力。

③?成孔垂直度必須達(dá)到設(shè)計要求。

④?鋼筋籠制作必須滿足設(shè)計規(guī)范要求。

⑤?混凝土塌落度、和易性必須達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。

⑥?澆混凝土?xí)r，若孔底水位較高情況下導(dǎo)管密封必須完好，且不能拔出混凝土面。

⑦?如土層中砂層較厚的，在灌注過程中拔管、拆管速度要快，避免停留時懸浮的砂沉淀出現(xiàn)板結(jié)造成鋼筋籠上浮。

⑧?為了確保成樁質(zhì)量，如鋼筋籠出現(xiàn)上浮，可根據(jù)樁基礎(chǔ)規(guī)范或圖紙要求理。

6?結(jié)論

全套管成樁綜合施工技術(shù)在本工程實(shí)施非常成功，克服了填海區(qū)成孔困難、淤泥層易塌孔擴(kuò)孔等不利影響，保證了質(zhì)量、工期。

參考文獻(xiàn)：

[1]王文正，程華清.全套管成樁技術(shù).市政技術(shù)，2009，9（14）.

[2]中國建筑工程總公司.全套管施工工法GF/206022-96.

[3]張素英.全套管成孔復(fù)合型樁基降水施工新技術(shù).施工技術(shù).2012，4.