薄覆蓋層地質水域嵌巖灌注樁施工

趙斌 宋磊

摘 要：希望通過本文可以探討施工經驗、施工方法，能對初涉類似地質情況的項目一個借鑒、一個選擇。

關鍵詞：薄覆蓋層地質水域 嵌巖灌注樁 沖擊式鉆機成孔 嵌巖灌注斜樁

1.項目概況及總體施工方案

1. 1工程概況

工程設計樁基為Φ1500mm鋼管嵌巖樁，樁型分直樁和斜樁，要求嵌入中風化層6m。施工區域大部分覆蓋層較薄，平均在2～5m。

1.2總體施工方案

現場采用φ820mm鋼管樁作為基礎、采用型鋼貝雷來拼接搭設通車平臺及灌注樁施工作業平臺。平臺完成后利用80t履帶吊配DZ150A型雙頰振動錘進行鋼護筒的沉設。鋼護筒沉設完成后立即利用平臺鋼管樁之間的鋼平聯做井字架抱牢樁基確保樁基成孔過程中的穩定。

2.鋼護筒沉設

2. 1施工原理介紹

振動錘沉鋼護筒就是按照振動沉管的基本原理，如果振動錘能夠與電源接通，體內偏心將高速運轉產生強烈振動或者激振，能夠沿著液壓鉗將振動力傳遞到鋼管中，然后再與鋼管發生作用，使其接觸到地層，在地層擠壓、振動作用下將容易出現液化，接觸面由此產生，振動錘液壓鉗會沿著鋼管與地層接觸，直到鋼管完全達到設計深度為止。

2.2振動錘沉鋼護筒施工流程

測量樁位→固定導向架→吊樁就位→振動錘沉設鋼護筒→觀測沉樁進尺→停錘→準備沉設下一根鋼護筒

2.3設備選擇

如表1所示。

3.嵌巖灌注樁施工

3. 1嵌巖灌注樁施工工藝

嵌巖灌注樁施工工藝流程為：先做好施工準備，準備好施工需要的材料、設備等，然后在工作平臺鉆孔嵌巖，安裝鉆機，對樁內泥渣進行清理，鉆進嵌巖，再進行一次清孔，下設鋼筋與導管，清孔，澆筑混凝土，最后移動鉆機。

3.2施工設備選擇

根據本工程的地質特性和工程進度的要求，我們擬選用JKL-8/JKL-6型沖擊鉆機進行嵌巖灌注樁的施工；每臺鉆機工作時，配置1臺22KW的泥漿泵換漿，12m3空壓機進行氣舉反循環清渣。

3.3主要工序的施工工藝

3.3.1將樁內泥渣清除

在正式鉆孔前要先清理樁內的泥渣，可以使用氣舉清除方法進行清理，更加方便、快速。

3.3.2嵌巖、鉆進方法

采用沖擊鉆進，所需泥漿在專門的造漿設備和泥漿池里完成泥渣的制造。鉆進的同時還要保持錘端的穩定與安全，防止出現相互碰撞引發安全事故。及時對鉆孔的原始資料進行記錄，邊鉆進邊對巖石樣進行檢查。

3.3.3鋼筋籠制安

鋼筋籠在鋼筋加工車間內集中加工成型，每節鋼筋籠長度9m。鋼筋制作后，就要安放平臺，本工程鋼筋籠主筋規格較大、數量較多，為使鋼筋接頭質量得到保證，將連接的時間減少，可以使用粗直螺紋護筒工藝連接，使斷面接頭數量保持在40%以內。鋼筋籠外圈每隔2m設置3個混凝土保護層墊塊，墊塊以滾輪形式設置在鋼筋籠箍筋上，除保證鋼筋籠居中并垂直外，同時起到嵌巖斜樁鋼筋籠下放的導向作用。下籠前，用驗孔器檢測孔徑，確保鋼筋籠順利入孔。下籠時由人工輔助對準孔位，保持鋼筋籠垂直。下放時小心輕放，防止對護筒壁造成損傷。如果鋼筋籠下方過程中接觸到了加勁箍的孔口位置，則可以使用丁字鋼從加勁箍的下面穿過，也可以讓鋼筋臨時支撐孔口。在吊裝第二批鋼筋籠過程中，確保兩個鋼筋籠保持同一個水平直線上，然后再進行連接。銜接要快速、減少拖延作業，完成連接以后可將鋼筋籠適當提高，將臨時的支托撤除，能夠使鋼筋籠適當降低，這樣一直循環能夠將鋼筋籠降低至適當標高。

3.3.4澆筑混凝土

安放混凝土導管并進行二次清孔，混凝土可以使用加重型鋼管，無縫連接導管規格型號為200、Ф150、δ12mm，每根長度2000mm。在放置導管前需要先進行水密性試驗，使P≥0.56MPa，確保混凝土不出現滲漏或者嚴重的離析。完成導管的安放以后可以循環再進行一次二次清孔，確保沉渣的厚度保持在40mm，泥漿的含砂率進行控制，使其保持在≤3%的標準，在拔除導管以前，必須確保混凝土頂高程符合標準，對導管底端高程進行核對，確保導管拔除之前預埋的深度不超過3m。

灌注與混凝土拌制方法：工程應用的混凝土由攪拌站拌制，砼輸送車通過通道平臺運至待澆樁位處，再利用80t履帶吊吊罐的方式澆筑。首灌混凝土必須滿足導管埋深≥1m要求。混凝土灌注時，首灌混凝土必須符合埋深要求。

3.3.5處理傾斜巖面

樁軸線垂直面需要與巖面保持一定的傾斜角度，傾斜角度為20%～40%時，還可以向其中拋填石塊或者向其中嵌石；如果樁軸線與巖面傾斜角度超過20°時，因為土層與巖層的強度較大，將造成非常嚴重的夾鉆情況，不能進行有效的鉆進或者成孔，也不能有效的對混凝土進行澆筑，這些都是需要解決的問題。一旦遇到這些問題，可以使用高壓噴鉆機完成注漿，以將土層的強度增強，還可以將土層的強度差異減少。完成高壓噴漿一周以后需要再進行一次注漿成孔。

3.3.6鉆孔內事故處理方法

（1）處理管樁底端反卷問題：嵌巖過程中能夠發現鋼護筒底部出現卷邊，將影響到樁的穩定性，可以使用重型錘對卷邊進行反復沖擊，主要就是讓卷邊鋼板斷裂掉，然后使用磁鐵將鋼板吸附出來。比如，底部鋼護筒容易出現變形但最小直徑需要比嵌巖直徑低，可以使用孔規器對鋼管底部變形直徑進行測量，及時將這些問題上報，與業主設計單位溝通解決，確保錨固效果增強。

（2）處理與預防卡錘事故：先將樁機固定準確，防止施工時出現嚴重的傾斜或者位移甚至是塌陷；在沖孔過程中也可以將套筒放置好，并在適當的位置設置好調整器，確保沖錘中心線能夠與軸線位置契合。在成孔過程中可以使用小沖程，最開始保持成孔順直，然后進行引導，放置出現卡錘現象。

3.4斜樁嵌巖

工作平臺有多根Φ1500斜樁，嵌巖直徑Φ1400，要求全斷面嵌入中風化巖面6m；斜樁嵌巖使用經改造的JKL—8型沖擊鉆機、筒狀鉆頭用正循環工藝沖擊成孔。鉆頭長度 10000mm，筒柱狀，沖擊成孔時，用鋼護筒作導向，保證鉆頭始終有部分在鋼護筒內。

3.4.1設計沖擊鉆機鉆頭

按照嵌巖傾斜深度，結合嵌巖標準要求，使用鋼板卷分節進行焊接成型，使用圓形導筒，節長保持5m，直徑控制為直徑Φ1320mm，壁厚為16mm，下面一節長2m，Φ1320mm，壁厚26mm。

3.4.2制作鉆頭

先將導向筒制作出來，然后使鋼導管程放射狀，焊接4個鉆牙基座，厚度與高分別為56mm與200mm，每一個基座都可以焊接3個鉆牙，也可以根據實際情況調整；可以在導向筒上焊接一個沖孔樁纜繩連接使用的吊環。

3.4.3形成斜樁嵌巖斜度的方法

結合沉入的鋼護筒傾斜角度，前移沖擊鉆機扒桿，使其與鋼護筒中心線傾斜角度一致，

3.4.4混凝土澆筑

斜樁灌注樁澆筑與直樁灌注樁澆筑主要不同是其導管需要導向裝置，導向裝置由4個2cm厚的弧形鋼板對稱設置在導管四周，φ32mm鋼管加強連接。（結構圖為圖2、圖3）于測錘在鋼護筒內下滑，同時其比重接近灌注的砼，測錘不會埋入砼內，能出砼頂面高程。

4.小結

成孔工藝有鉆孔法和沖擊成孔法兩種。鉆孔法采用進口專業鉆孔設備或利用一般立軸式鉆機改裝，施工成本較高。本方案采用沖擊成孔法，國內也有類似成功經驗，施工成本、施工質量均有保證。

參考文獻：

[1]JTJ285-2000，港口工程嵌巖樁設計與施工規范.

[2]李興宇.大扣徑鋼管斜樁嵌巖施工技術與措施（J）.探礦工程，2004，（6）.

[3]劉忠友，王振紅.沖擊鉆在斜孔嵌巖鉆孔中的開發利用（J）.水運工程，2007，（12）.