靜鉆成孔根植異形竹節樁處治軟基施工

蔡純陽（偉基建設集團有限公司，杭州　310014）

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靜鉆成孔根植異形竹節樁處治軟基施工

蔡純陽（偉基建設集團有限公司，杭州310014）

詳細介紹靜鉆根植異形竹節樁施工技術的特點、工藝及施工過程控制要點，該技術是處理軟土地基的新工藝、新技術、新方法，值得推廣應用。

靜鉆成孔；根植異形竹節樁；處治軟基

引言

目前，國內樁基主要為灌注樁和預制樁兩種，兩種樁都存在一定的不足。灌注樁采用泥漿護壁，存在側摩阻力下降、樁端沉渣和泥漿排放污染等缺點，而預制管樁則存在側摩阻力發揮不足、易脆性破壞、施工中擠土嚴重和噪聲大等缺點。預制管樁多采用“錘擊法”和“靜壓法”，這兩種技術存在擠土嚴重、易損傷樁身等缺陷。靜鉆根植竹節樁始于70年代日本，憑借其施工噪音小、承載力高等優點，在日本得到廣泛應用。

1　樁型特點

靜鉆根植技術集成了靜鉆成孔、深層攪拌和根植樁身等多項工藝，具備施工速度快、成樁質量好、樁承載力高、無振動、低噪聲和泥漿排放少等優點。

（1）x形竹節管樁樁身斷面，主要由4個對稱的外向曲面組成，如圖1所示。大直徑竹節樁幾何尺寸為：外包方形邊長1.20m，開弧間距0.25m，開弧角度90°；樁身斷面外接當量圓和內切圓直徑分別為1.20m和0.72m；內切圓內即為竹節管樁的空心斷面。通常x形竹節管樁每節樁長約為5～6m，每節樁兩端設有5～10cm厚的竹節狀環箍。

圖1　x形竹節管樁樁身斷面尺寸

（2）x形竹節樁單樁承載力非常高，相關工藝原理可概括如下：

①x形管樁樁身：在等效截面積條件下，x形樁身有效增加了樁土接觸面積，樁端竹節狀環箍則增強了樁-土咬合作用，從而大大增加了樁側摩阻力。此外，竹節管樁身混凝土強度可達C80及以上。

②底部擴大頭：達到底部設計標高后，螺旋鉆機展開擴大翼進行擴底、攪拌，形成1.5倍孔徑的擴大頭，如此能大大增加樁端接觸面積，大幅提高樁端阻力（如圖2）。

③樁周水泥土：x形管樁樁周是水泥土，水泥土強度遠高于軟土強度，且水泥漿可向樁周土滲透，從而再次提高了樁周土強度和側摩阻力。還可向x型樁曲面與樁孔間的間隙投放碎石，進一步提高側摩阻力。

（3）為提高抗拔性能和水平承載力，可采用合配筋法增加非預應力鋼筋；另外，可增設錨固筋，加強法蘭盤與樁身連接，還可采用機械連接接樁，從而有效保證節點強度。x形竹節樁樁身（尤其接頭）受內外水泥土保護，耐久可靠。螺旋成孔具有無震動、無擠土、低噪聲和泥漿排放少等諸多優點。

2　施工工藝流程及操作要點

2.1施工工藝流程

圖2　x形竹節管樁剖面幾何尺寸

靜鉆成孔根植x形竹節管樁施工包括靜鉆螺旋成孔、擴底形成擴大頭、深層攪拌注漿和根植竹節樁4個主要工藝環節，施工工藝流程見圖3。

圖3　靜鉆成孔根植異形竹節樁處治軟基施工流程圖

2.2操作要點

2.2.1施工準備

清除地表雜草、雜物，回填、壓實場地低洼地帶，滿足機械進場施工的承載力要求；修筑簡易排水溝渠，防止雨天場地積水；標示場地下埋管線，采取相應保護措施。同時，做好安全和質量管理工作，以及做好通水通電等工作。

2.2.2測量放樣

（1）根據業主提供的控制點，由專業測量人員測放出控制樁，并加以妥善保護。按照設計圖紙，用全站儀確定各個樁位中心，以中心為圓心，以樁身半徑加護壁厚度為半徑，畫出鉆孔圓周，撒石灰線標記。

（2）樁位放線完畢后，經相關各方驗線合格并經復驗，確認無誤后方可進行施工。

（3）定位與打樁間隔不超過24h。施工過程中，尤其注意防止破壞標識引起樁位不準，并隨時復核。對因擠土作用引起的樁位偏差，及時調整。

2.2.3x型竹節樁預制

x型竹節樁預制模具和預制樁頭如圖4所示。

圖4　x形竹節管樁預制

x形竹節樁可進行工廠預制，可調節樁長和斷面尺寸，以適應不同部位要求。每節樁長通常約5～6m長度，截面為x形反拱空心曲面，幾何尺寸通常為：①外包方形邊長/開弧間距≈4.5～5.0m，開弧角度固定為90°，形成4個對稱的外向曲面；②每節樁端設有厚約10cm的竹節狀環箍；③有效樁徑（x形截面當量圓半徑）變化范圍為500～1200mm，最大入土深度為80m。

2.2.4靜鉆成孔

（1）樁機選擇

在施工前，依據地質條件和周邊環境，沉樁深度和樁徑等，選用單軸鉆機和樁架類型。

（2）樁機就位

將鉆頭定位于樁心位置，使用定位檢測尺確認平面位置，用互成90°的2臺經緯儀對鉆桿進行垂直度監測和校正，確保鉆桿垂直度在許可范圍內，通常要求垂直度偏差不大于0.5%。

（3）螺旋鉆孔

啟動鉆機，使攪拌機帶動螺旋鉆桿沿導向架向下切土鉆孔。鉆頭在鉆進過程中，根據地質情況進行邊噴水（或者是膨潤土混合液），如圖5，利用帶有特殊攪拌葉（翼）的鉆桿邊鉆孔邊對孔體進行修整及護壁。

圖5　長螺旋鉆桿鉆頭

根據鉆孔深度要求，前根鉆桿鉆入地下后接入下根鉆桿，反復鉆孔與接入鉆桿直至設計深度。之后，上下反復提升和下降鉆桿進行樁孔的修整。

鉆頭達到持力層部位附近時，鉆進速度應盡量保持一致。根據電流負荷變化情況，以及地勘報告柱狀圖的比較，來確認鉆頭是否進入或到達持力層。

2.2.5擴底施工

樁孔修整完成后，通過特殊可控液壓技術，打開鉆頭部位擴大翼，按設計的擴大直徑，根據地質情況分數次（3～5次）進行擴孔。擴底完成后，鉆桿應上下反復升降2～4次，保證樁端土體分散均勻。

2.2.6深攪注漿

擴孔完成后，注入樁端水泥漿，注入量為擴底體積的100%。注漿時上下升降鉆機并反復攪拌，保證樁端水泥漿均勻。

樁端水泥漿液噴送完成后，收攏擴大翼并開始拔出鉆桿。在拔鉆桿的同時，注入樁周水泥漿。并進行反復攪拌，直到將鉆桿全部拔出。樁周水泥漿注入量為：（鉆孔體積-擴底部位體積）×30%，注漿時根據提升鉆桿的速度確認相匹配的供漿流量，保證水泥漿在孔內上下整體均勻分配。

鉆桿相間設置有螺旋推進翼與攪拌翼，隨著鉆進和攪拌的反復進行，水泥系固化劑與周圍軟土可得到充分攪拌。

2.2.7根植樁身

（1）根植樁身。在樁端水泥漿注入后2h后立即開始植樁。用吊機將預制好的竹節樁移到樁孔位置，使用定位檢測尺對樁身進行定位，偏差不得超過30mm。同時，用2臺經緯儀互成90°對樁進行檢測，垂直度偏差不大于0.5%，然后以每節為單位緩緩植入竹節樁。

（2）機械接樁。為確保連接質量，可采用機械連接和人工檢查方式接樁。為了操作方便，下部樁的樁頭應高出地面0.5m以上，而且其樁頭位置應設導向箍，以便于上部樁對中就位，在接樁時錯位偏差不宜大于2mm。

采用機械接樁時，應確認樁套箍及卡箍沒有被泥土、油污等污染，套箍的鋼板應平整，接頭處如有翹曲、變形必須進行校正，并防止損傷摩擦面，保證摩擦面緊貼，如圖6。

圖6　竹節樁機械連接方法示意圖

（3）回旋送樁

在最后一節樁沉樁過程中，樁植入至距地面2m左右時，用專用工具對樁進行固定、校正，然后使用鉆機對該節樁進行回旋送樁，直至將樁送至設計深度。

2.2.8樁孔間隙投放碎石

為了填補x型樁曲面與樁孔間的間隙，在x型竹節樁植樁完成后，以及水泥漿完全固化前，立即向間隙內投放碎石，并采用振搗設備反復插實，灌入量按樁身理論方案量值與充盈系數計算。所投碎石可以是建筑廢棄物再生粗骨料，也可以使大粒徑工業廢渣（如鋼渣、煤渣和礦渣等）。

2.2.9成樁檢測

在成樁后7～28d進行質量檢測試驗，包括開挖檢測、鉆孔檢測和載荷試驗等。

每個場地工程樁的檢測數量不少于總數的0.5～1.0%，且不少于3點。為保證工程質量，可適當加大檢測頻次。

為縮短檢測時間，加快作業循環，采用聲波透射法快速檢測，輔助鉆孔取芯法對比校正，既可滿足較大頻次檢測要求，又可保證檢測結果的準確性。

3　結語

靜鉆成孔根植x形竹節管樁單樁承載力高，且樁身尺寸可調以減少斷面尺寸，從而大大減少水泥混凝土用量。

［1］《建筑施工手冊》（第五版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2012.

［2］熊衍飛.靜鉆根植竹節樁的豎向抗壓承載特性研究［D］.浙江大學，2015.

［3］楊 淼.新型螺旋成孔根植注漿竹節管樁抗壓抗拔承載特性研究［D］.浙江大學，2013.

蔡純陽（1971-），男，高級工程師，本科，主要從事技術中心主任工作。

TU473.1

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2095-2066（2016）12-0222-02

2016-4-10