沖擊鉆孔灌注樁在溫州地區施工過程中遇到問題的處理

李昌輝，李開全，皮微微

(吉林省第六地質探礦工程大隊，吉林延吉133401)

鉆孔灌注樁是天然地基無法滿足上部荷載要求，且經過簡單人工處理也無法滿足的情況下，采用樁基礎，利用樁身把荷載力傳遞到更深的能滿足承載要求的地層中去。樁基礎是承臺、樁間土、樁端持力層共同受力，鉆孔灌注樁是在地質條件復雜、執力層埋藏深、地下水位高等不利于人工挖孔及別的工藝成孔的情況下，比較好的工藝選擇。

1 國內常規灌注樁成孔方式進行論述

灌注樁機械成孔的方式較多，有回旋鉆機成孔、旋挖機成孔和沖擊鉆沖孔等。

（1）回轉鉆成孔灌注樁：又稱正反循環成孔灌注樁，適用一般地質鉆機在泥漿護壁條件下，慢速鉆進，通過泥漿排渣成孔，灌注混凝土成樁，為國內最為常用和應用范圍較廣的成樁方法。可用于直徑700～1200mm及深度40～100m的樁，護壁效果好，成孔質量可靠；施工無噪音，無震動，無擠壓；機具設備簡單，操作方便，費用較低，但成孔速度慢，效率低，用水量大，泥漿排放量大，污染環境，擴孔率較難控制。適用于高層建筑中、地下水位較高的軟、硬土層，如淤泥、粘性土、砂土、軟質巖等土層應用。

（2）旋挖成孔灌注樁：旋挖鉆機一般適用粘土、粉土、砂土、淤泥質土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層，借鉆具自重和鉆機加壓力，耙齒切入土層，在回轉力矩的作用下鉆斗同時回轉配合不同鉆具，適應于干式（短螺旋）、濕式（回轉斗）及巖層（巖芯鉆）的成孔作業。根據不同的地質條件選用不同的鉆桿、鉆頭及合理的斗齒刃角。對于具有大扭矩動力頭和自動內鎖式伸縮鉆桿的鉆機，可以適應微風化巖層的施工。目前，旋挖鉆機的最大鉆孔直徑為3m，最大鉆孔深度達120m（主要集中在40m以內），最大鉆孔扭矩620kN·m。

旋挖成孔灌注樁的施工方法具有施工質量可靠、成孔速度快、成孔率高、適應性強大大縮短了工期，廢漿少、低噪音、污染小保護了環境，克服了機械成孔時孔底沉淤土多、樁側摩阻力低、泥漿管理差的缺點，極大地提高了施工質量。其缺點是一次投入費用較大，對于成孔泥漿的配制要求較高（根據不同土質配制泥漿），40m深度以內的樁，施工消耗成本較低，但對于超深樁，施工成本較高，不建議使用。

2 溫州地區地層概述

溫州地區地貌屬浙東南沿海平原，一般土層分布如下：①2素填土：②1淤泥夾粉砂：②2中砂夾淤泥：②3淤泥：③1淤泥質粘土：③2淤泥質粘土夾粉砂：③3淤泥質粘土：③4中砂夾淤泥質粘土：④31圓礫：④32中砂：④3卵石：⑤2粉質粘土：⑤31圓礫：⑤3卵石。

10年前，溫州地區沒有太多的超高層建筑，一般都采用摩擦端承樁，以摩擦為主端承為輔，樁端只進入4號土層，回旋鉆機就能滿足成孔需求。在溫州很長久的一段時間內，機械成孔灌注樁的成孔方式都是回轉鉆機成孔為主。對于雜填土及障礙物較多的地質，采用旋挖機成孔。由于旋挖機成孔深度一般在40m，對于入巖超深樁，目前采用沖擊鉆成孔。沖擊鉆機對于各種土質均可施工，一次性投入小，施工速度較慢，施工消耗成本大（合金鉆頭磨損嚴重），但對比旋挖機，總的施工成本相比較低，施工中遇到各種問題易于處理。因此，目前對于大型項目的入巖超深樁，采用沖擊成孔灌注樁施工仍較可行。

3 沖擊成孔灌注樁的概念

沖擊式成孔灌注樁是一種利用沖擊鉆頭的沖擊力破壞土層或巖石的結構，使土形成泥、巖石破碎至巖渣，利用泥漿循環帶出巖渣及泥漿形成護壁的成孔灌注樁施工工藝，成孔后進行泥漿循環清孔（一清），泥漿比重達到規范要求后下鋼筋籠及導管進行二清，在泥漿比重符合規范及設計要求后進行水下混凝土澆筑。除了成孔方式不同與其他機械，其他工序相同。

4 沖擊成孔灌注樁的適用范圍及特點

4.1 適用范圍

沖擊成孔工藝是重錘沖擊鉆進，沖擊鉆頭對堅硬巖石的破碎能力強、沖孔速度快、嵌巖效率高等原因，其適用于樁基承載力要求大、穩定性要求高的大直徑嵌巖灌注樁。在工業與民用建筑、港口碼頭及鐵路橋梁等大型工程建設中被廣泛應用。除在嵌巖樁中廣泛應用外，在下述情況仍須采用沖擊成孔灌注樁：

對于地下障礙物較多較深的工程地質，開挖清障無法完成，雖然不是巖土層，也可采用沖擊成孔。

對于特殊地質，如樁身穿過砂礫層且樁深較深的，可采用沖擊成孔方式。

4.2 特點

設備簡單，適用范圍廣，操作方便，所成孔壁較堅實，穩定，塌孔少，不受施工場地限制，無噪聲和振動影響等。

5 工程實例中出現問題的處理

本項目位于溫州濱江商務區，南臨甌江，工程樁樁徑為1000mm，樁深80m，有效長度為60m。樁為摩擦端承樁，樁端進入5-3號土15m。在上部雜填土內有較多障礙物（大多為塊石），前期已針對性做過開挖清障，但部分障礙物較深，無法清除。下面就工程施工過程中遇到的問題及處理情況進行描述。

5.1 成孔過程出現斜孔現象

5A-137#樁于2017年10月17日開孔施工，在2017年10月20日沖擊鉆進至32.9m時出現斜孔現象，到次日孔深達36.4m時已偏斜30cm，無法再正常沖擊施工，于是向孔內回填片石作為糾斜措施，回填后采用低沖程慢速進行糾偏，至2017年10月22日糾斜完成。事后原因分析主要是由于出現孤石造成，當孤石處于鉆孔的平面位置的一側，且只露出外徑的1/2以下時，就會造成鉆孔平面一邊較硬一邊較軟的現象，當重錘向下沖擊時，由于平面位置軟硬不均，進尺速度同樣不均勻，勢必造成孔向較軟一側偏斜。

5.2 成孔過程出現塌孔現象

工程設計試樁（SZ-3#樁，樁徑800）2017年10月30日開始沖擊施工，護筒埋設深度為1.5m，由于此區域地下水位較高，存在嚴重的流砂且-49.52～63.23m為④3卵石層，鉆進過程中出現多次塌孔現象，造成鉆孔速度緩慢，為此項目部首先采用了拋入碎磚石、粘土，用錘沖入流砂層，做成泥漿結塊來作為阻止流砂涌入的措施，但效果不佳，仍無法阻止流砂涌入。后改用埋設深度17m的護筒，并使用專用高效泥漿（萬助泥漿）來提高泥漿密度，漏漿時及時補充泥漿，保持漿面在護筒范圍以內；孔壁穩定后，采用低速重新鉆進。效果明顯，加快了試樁成樁速度。

5.3 成孔過程出現埋鉆現象

5A-166#樁2017年10月16日開始沖擊鉆孔施工（樁徑1000mm，鉆孔速度80m，⑤2為粉質粘土，層底埋深71.70～77.30m，灰色、灰白色，含較多粉細砂，局部含個別卵石、呈軟塑—可塑、中壓縮性，有親水性，遇水浸泡易崩解，喪失強度）鉆進至75m左右，機組操作人員未采取提錘措施自去休息。至次日早晨，機組操作人員已不能提動重錘，當即采用沖擊鉆機主卷揚機（約10t）強拔，無效果。最后只能使用微量乳膠炸藥及電雷管做成炸藥包，外層用黃粘土做成配重，送至沖擊鉆頭底部引爆。爆破后沖擊鉆頭被炸藥包爆炸瞬間產生的巨大沖擊力向上托起，立即被繃緊的鋼絲繩將沖擊鉆頭提離孔底。

以上出現的各種現象，分析其原因，一是項目所處的位置緊臨甌江，水系相通；二是地質土層分布特殊，5號土層內的砂層較厚，且受承壓水的影響，流動性較強。沖擊鉆施工成孔過程受其影響較大，因砂層較厚，沖孔過程泥漿含砂率較高，泥漿稠度達不到要求，護壁質量欠佳，因此易塌孔和埋鉆，即使能完成成孔灌注砼，但樁身質量會受影響，出現如縮徑、擴徑及樁身砼夾泥現象。因此，施工前應認真分析地質情況，制定可行的預防措施，確保灌注樁成樁質量。

6 結語

灌注樁機械成孔中的沖擊鉆沖擊成孔普遍用于在入巖樁施工，在某些巖土層中，往往存在著巖溶帶，如在沖擊成孔過程中，遇地下溶洞，輕易發生樁孔漏漿、塌孔、偏孔、卡錘、掉錘、埋錘甚至無法成孔等事故。本工程雖無巖溶帶，但卻有較厚的砂層且承壓水流動性較大，對沖擊成孔影響很大，出現如塌孔、偏孔及埋錘等問題，通過對本工程施工中遇到各種問題及處理措施進行總結，只要施工前及成孔過程中，施工技術措施得當可靠，施工進度及質量均可以得到保證，沖擊鉆設備一次性投入成本低，施工成本也較旋挖機低。因此，在溫州地區，特別是濱江商務區片區內，超高層建筑的超深入巖樁，沖擊成孔灌注樁值得推廣。