潛孔錘結合長螺旋鉆機在孤石地區工程中應用

郁 蔥

(中國土木工程(澳門)有限公司 中國澳門 999078)

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潛孔錘結合長螺旋鉆機在孤石地區工程中應用

郁 蔥

(中國土木工程(澳門)有限公司 中國澳門 999078)

結合南安市中駿.四季康城二期工程，介紹了潛孔錘結合長螺旋鉆機在孤石地區進行施工的樁基技術，尤其詳細描述了其施工工藝流程、質量控制問題分析及控制要點，并通過樁基檢測論證了方案的可行性。工程實踐證明，該施工技術穿透硬質巖層能力強、鉆進效率高、造價低、工期短、樁身質量好。

潛孔錘；長螺旋鉆機；孤石

0 引言

隨著城市化進程的加快，城市中高層建筑越來越多，深基礎工程發展迅速。為了充分利用地下空間，近年來，基坑開挖深度大的項目越來越多，進而在施工中經常遇到地質復雜、處理困難的問題。目前，在穿越較厚硬巖層時，通常采用沖孔樁、旋挖樁機成孔，其在成孔過程中存在容易出現偏孔、硬巖鉆進難度大，綜合成本高等問題。與此同時，沖孔樁、旋挖樁在成孔中采用泥漿護壁，成孔過程中會產生大量的泥漿，造成施工現場文明施工環境差[1]。

為了解決基坑支護樁在深厚硬巖層入巖效率低、工程造價高，減少支護樁施工時的泥漿排放，同時為了使建設資金充分發揮作用，滿足建設單位施工工期，需要研發出一種新型的在深厚硬巖中的樁基成孔技術[1]。

潛孔錘自問世以來，以其卓越的鑿巖能力、鉆進效率高、施工安全無污染、成孔質量好等特點在基礎施工行業中得到了廣泛的應用和認可[2]。在國內外樁基工程領域，面對卵礫石層、風化孤石、巖石夾層、基巖地層等復雜地層，通過對長螺旋樁機配備大直徑潛孔錘進行施工作業，不僅增強了設備的適應能力，而且解決了硬巖地層施工效率低下的問題，潛孔錘已經成為了堅硬地質地層樁基施工中必不可少的利器。

本文結合南安市中駿·四季康城二期工程，介紹潛孔錘結合長螺旋鉆機在孤石中進行施工的工藝和關鍵技術，為類似工程提供一定的參考和借鑒。

1 工程概況

1.1 項目簡況

擬建工程位于南安市霞美鎮四黃村，省道308線西側，現中駿變壓器廠房內，交通條件便利，總用地面積43 041m2，總建筑面積217 825.3m2，地下室面積21 463.48m2，擬建工程為14幢24～34層建筑及1幢2層物業管理用房、開閉所及配電房，設一層地下室。

1.2 地質概況

根據地勘揭露場地土層自上而下分別為：

①素填土；

②粉質粘土；

③凝灰巖殘積粘性土；

④全風化凝灰巖；

⑤砂土狀強風化凝灰巖；

⑥碎塊狀強風化花崗巖；

⑦中風化凝灰巖。

典型地質剖面圖如圖1所示。

圖1 典型地質剖面圖

1.3 技術難點

場地的風化層及殘積土層由于風化不均，勘察時在部分鉆孔所揭露的殘積土、全風化及強風化層中分布有厚度大小不一的中風化凝灰巖孤石——球狀風化體，即分布成串孤石。

2 樁基方案

2.1 設計方案

方案一：主樓采用樁基礎，裙樓采用獨立基礎。即樁基礎采用沖(鉆)孔灌注樁，樁徑1000mm～1200mm，持力層為中風化凝灰巖,樁端極限端阻力特征值為5000kPa。樁端進入持力層不小于0.4d(d為樁身直徑)且不小于500mm；獨立基礎持力層為粉質粘土層，地基承載力特征值fak=180kPa，獨立基礎基底進入持力層至少500mm。

方案二：采用長螺旋壓灌樁工藝，樁徑600mm，樁端持力層為③凝灰巖殘積粘性土，樁長15m～18m，樁身強度C30，單樁豎向承載力特征值可取1200kN～1500kN。

由于該場地有成串孤石的存在，在可行性論證的基礎上，經過經濟、安全、質量等對比分析，加上一期工程的施工經驗，最終確定方案二即采用長螺旋結合潛孔錘(型號為DH530、錘重為2764kg，風壓為0.7MPa～0.8MPa，轉速為20r/min)進行施工，成孔直徑為600mm。

2.2 施工工藝流程

施工過程中，分為未遇到孤石和遇孤石情況，施工工藝流程如下：

(1)樁機鉆進過程中未遇到孤石工況，采用長螺旋鉆孔成樁，施工工藝流程圖如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

①長螺旋鉆孔至設計標高→②長螺旋提鉆泵送混凝土→③泵送混凝土至地面。

(2)樁機鉆進過程中遇到孤石工況，采用大直徑潛孔錘與長螺旋組合壓灌樁施工工藝。

淺層土層未遇孤石時采用長螺旋鉆進，當長螺旋鉆進過程中遇到孤石時，提起長螺旋鉆頭，換用大直徑潛孔錘進行沖擊破碎孤石，提出潛孔錘后回填空孔，繼續采用長螺旋重新鉆孔至設計標高，并按未遇孤石的施工工藝進行成樁。施工工藝流程如圖3所示。

圖3 施工工藝流程圖

①長螺旋鉆至孤石位置→②長螺旋+潛孔錘鉆孔穿過孤石→③回填鉆孔→④長螺旋鉆至設計標高→⑤長螺旋提鉆泵送混凝土→⑥泵送混凝土至地面。

2.3 質量控制要點

(1)施工前，通過設計中的橫斷面圖和縱斷面圖確定每根樁的設計樁長，在鉆進過程中，以設計樁底標高為控制點，通過鉆機上的刻錄線判斷其鉆進深度，與設計樁長比較。

(2)混凝土方量的控制：灌注砼的過程中，通過拖泵的次數，確定每根樁的實際混凝土用量。

(3)灌注：鉆孔至設計標高后，停止鉆進，鉆桿芯管充滿混凝土后開始提鉆，并保證連續提鉆，混凝土的泵送量與提鉆速度相匹配，混凝土灌注過程中應保持混凝土面始終高于鉆頭面15cm～25cm，每根樁的投料量不小于設計灌注量。在壓灌混凝土到樁頂時，灌入的混凝土要超出樁頂500mm，以保證樁頂混凝土強度，成樁后樁頂蓋土封頂進行養護。

(4)樁身強度控制措施：混凝土的塌落度控制在160mm～200mm；壓灌混凝土時提管速率控制在2.0～3.0m/min。

2.4 樁基檢測結果

該工程采用靜載試驗檢測單樁豎向抗壓極限承載力，如表1所示。采用低應變動測法檢測樁身完整性，如表2所示。表2中可見，樁基檢測全部滿足設計要求。

表1 單樁豎向承載力靜載試驗結果

表2 低應變檢測結果

3 工藝特點

大直徑潛孔錘成孔施工技術，在解決樁基穿越孤石方面的先進性主要表現在以下四個方面：

(1)施工速度快，成樁效率高

潛孔錘破巖效率高是業內的共識，大直徑潛孔錘全斷面能一次鉆進到位。超大風壓使破碎的巖渣，一次性直接吹出孔外，減少了孔內巖渣的重復破碎，加快了成孔速度。

(2)施工質量容易控制，成樁質量好

采用潛孔錘成孔工藝后，避免了沖擊成孔過程中的鉆孔孔徑隨地層的變化產生的或擴徑或縮徑情況，樁的承載力和持力層得到很好的保證。

(3)無循環泥漿，現場文明施工環境好

潛孔錘鉆進不使用泥漿，場地更清潔，現場文明施工環境得到極大的改善。

(4)綜合成本低，社會經濟效益好

采用潛孔錘進行施工，機械事故少，其充盈系數平均在1.05左右，降低施工成本，節省建設資金，具有良好的社會和經濟效益。

4 結語

該工程針對施工中遇孤石的情況，利用潛孔錘結合長螺旋灌注樁技術進行配合施工，有效地發揮了潛孔錘的施工速度快、性能可靠、效率高等特點，而且施工時，無噪聲，無振動，無污染，無需泥漿護壁，無泥漿外運；連續壓力灌漿，樁身質量好；簡便高效，縮短工期，提高承載力，地基處理效果好，可為類似工程項目提供借鑒。

[1] 左文榮，雷斌，王晶.大直徑樁氣動潛孔錘深厚硬巖地層成孔技術工藝研究[J].建筑科學，2015(31)：234-238.

[2] 劉久輝，鄭璐．建筑工程中潛孔錘施工技術的應用[J].施工技術,2014,4(21).

[3] JGJ79-2012 建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

Engineering application of DTH hammer with long spiral drill in the boulder area

YUCong

(China Civil Engineering (Macao) Co., Ltd,Macao 999078)

Combining the second stage project of zhong jun-si ji kang cheng in Nanan city, this paper introduces The DTH hammer with long spiral drill pile technology in the boulder area, a detailed description of the analysis and control of key points of the construction process, quality control, and it demonstrates the feasibility of the scheme through pile testing. The engineering practice shows that the construction technology has strong ability to penetrate hard rock stratum, high drilling efficiency, low cost, short construction period and good quality of pile body.

DTH hammer; Long spiral drill; Boulder

郁蔥(1971.5- )，男，高級工程師。

E-mail:yqytlch@163.com

2017-04-05

TU4

A

1004-6135(2017)08-0070-03