填海區大直徑灌注樁全套管綜合施工技術

周可璋 周 浩 盧寧 何中聯 王偉

【摘要】結合大連某工程結構樁基工程實踐，介紹了填海區淤泥地質情況下全套管鉆機綜合施工技術，該工藝無噪音，振動小，全套管護壁杜絕了塌孔的可能性，對周邊環境影響小，成樁質量好，充盈系數小。

【關鍵詞】填海區;灌注樁;全套管;施工

0??引言

全套管灌注樁施工指在土層內，通過連接接頭的形式將常規套管加長，通過搓管機能將套管埋置至全風化巖層，避免了填海區底部淤泥層因無套管護壁導致成孔過程中出現塌孔的現象。本綜合施工技術主要根據現場的施工經驗，對全套管成孔工藝，成樁工藝進行介紹，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某地塊，規劃總用地面積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。

本工程基礎設計為樁基+筏板基礎，其中樁基設計為樁徑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，經人工填海整平后形成人工海岸帶，場地內在咬合樁施工過程中已基本平整。

2??施工準備

2.1??人員準備

計劃工期2014年6月1日開工，2014年10月15日結束。按施工階段不同而投入相應的勞動力，本工程月均計劃投入勞動力約110人，施工時根據進度情況進行相應調整，以保障施工進度計劃的實現。具體工種及人數詳見下表

表2.1-1??勞動力投入計劃

序?號

部門、工種

人數

備???????注

1

工班長

12

經驗豐富工人

2

鋼筋工

20

熟練技術工人

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??機械準備

根據工程內容和工期要求，在本工程施工中，機械配備遵循“數量充足，技術先進，性能優良，功能配套，符合規范，兼顧儲備”的原則，確保選用設備的可靠性。

本工程主要的施工設備詳見表4.1-1本工程承包人擬投入的主要施工機械。

表2.2-1??本工程承包人擬投入的主要施工機械

設備名稱及型號

制造年份

現狀（新的、良好、破舊的）和數量

自有、租賃（從何處租？）準備購買（從何處買？）

MZ-3B型全套管鉆機

2012

新、4套

自有

MZ-3型全套管鉆機

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330

2010

良好、2臺

租賃

夏工50裝載機

2012

良好、1臺

租賃

測量設備

2012

良好、1臺

自有

IGBT逆變焊機

2013

良好、10臺

自有

雷沃旋挖機

2013

新、2臺

自有

備注：本項目計劃投入全套管設備5臺套。

3??施工工藝

3.1??施工流程

樁位測量放線→預埋井圈→套管鉆機就位對中→吊放第一節套管→測控垂直度→壓入第一節套管→校對垂直度→取土，套管逐節鉆進至中風化巖→地勘工程師、監理及業主巖面確認→監理垂直度驗收→垂直度合格后鑿巖機嵌巖至設計孔深→測量孔深→清除孔底沉渣→驗孔→吊放鋼筋籠→吊放混凝土導管→灌注混凝土→測定混凝土面→空樁部分填土→拔管成樁→樁機移位。

3.2??單樁工藝流程

①鉆機就位

定位放樣樁中心位置，并測出井圈頂標高，作為鉆機定位控制點。移動套管鉆機至正確位置，使套管鉆機抱管器中心對應定位在井圈孔位中心。

圖3.2-1??鎖口圈

②取土

在樁機就位后，吊裝第一節管在樁機鉗口中，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取土，一邊抓土、一邊繼續下壓套管，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而定，若為較硬的砂性土，水頭不高，則壓管深度可適當減少;若為淤泥質土或者水頭高的粉砂性土，則壓管深度可適當加深。第一節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，如不合格則進行糾偏調整，如合格則安裝第二節套管繼續下壓取土，如此繼續，施工至巖面時停止抓土作業，通知監理、業主現場人員確認巖面，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：

待確認巖面和垂直度合格后，用鑿巖機進行嵌巖作業至設計要求進入中風化。

圖3.2-4??旋挖機嵌巖

④當滿足入巖深度后進行沉渣清理，沉渣清理采用刮渣斗泵吸反循環或氣舉反循環等方法（本工藝為全套管護壁，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，成孔檢測合格后進行鋼筋籠驗收，再將驗收合格的鋼筋籠用履帶吊車吊入孔內，鋼筋籠頂標高必須滿足設計要求。筋籠吊運時應防止扭轉、彎曲，緩慢下放，避免碰撞鋼套管壁，安裝鋼筋籠時應采取有效措施保證鋼筋籠標高的正確。

圖3.2-6??吊放鋼筋籠

⑥灌注混凝土

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

圖3.2-7??混凝土澆筑

⑦拔管成樁

一邊澆注砼一邊拔管，應注意始終保持套管底低于砼面≥2.0m。

4??施工重點、難點控制

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節的工作：

①?套管順直度檢查和校正

套管在進場前，進行套管順直度的檢查和校正，首先檢查和校正單節套管的順直度，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測和檢查

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

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

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

4.3??孔底沉渣清理

本工藝為全套管護壁，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，絕對滿足灌注樁規范及沉渣要求。沉渣處理方法：采用氣舉反循環清渣。氣舉反循環是一種清除孔底沉渣的方法，廣泛地應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，廣泛應用，并取得了好的效果，目前這樣沖孔方式只是應用在端承樁中，因為沉渣對這種樁型承載力影響比較大，對沉渣的控制比較嚴格，為了滿足這種實際情況，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，應在鉆孔樁施工前制作混凝土井圈（見井圈制作圖），鉆機就位后，將第一節套管插入定位孔并檢查調整，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量，除對其孔口定位誤差嚴格控制外，還應對其垂直度進行嚴格的控制，根據業主招標文件規定，樁的垂直度標準為≤1%。成孔過程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下兩個環節的工作。

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

②?成孔過程中樁的垂直度監測和檢查

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

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

終孔檢查：在每根樁成孔完畢，必須進行垂直度檢測，選用兩個相互垂直的

方向進行測量。垂直度必須<1%。

（3）糾偏

成孔過程中如發現垂直度偏差過大，必須及時進行糾偏調整，糾偏的常用方法有以下三種：

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

②?樁在入土5m?以下發生較大偏移，可先利用鉆機油缸直接糾偏，如達不到要求，可向套管內填土，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

根據地勘報告中看，在回填土段會遇見漂石，套管鉆機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，可以先抽干套管內積水，然后再吊放作業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。準確的說，應稱為鋼筋籠的“掛籠”，這是因為鋼筋籠垂直往上發生位移，實際原因是由于外界（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）原因將鋼筋籠機械地掛住或卡住，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且難以保證杜絕的問題，影響的原因很多，其預防措施主要有：

①?鋼筋混凝土樁混凝土的骨料粒徑應盡量小一些，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?成孔垂直度必須達到設計要求。

④?鋼筋籠制作必須滿足設計規范要求。

⑤?混凝土塌落度、和易性必須達到設計規范要求。

⑥?澆混凝土時，若孔底水位較高情況下導管密封必須完好，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板結造成鋼筋籠上浮。

⑧?為了確保成樁質量，如鋼筋籠出現上浮，可根據樁基礎規范或圖紙要求理。

6?結論

全套管成樁綜合施工技術在本工程實施非常成功，克服了填海區成孔困難、淤泥層易塌孔擴孔等不利影響，保證了質量、工期。

參考文獻：

[1]王文正，程華清.全套管成樁技術.市政技術，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.全套管成孔復合型樁基降水施工新技術.施工技術.2012，4.