復雜軟基沖孔水下混凝土灌注樁施工技術

章 偉

(中建凱源集團有限公司，福建 廈門 361000)

0 引言

沖孔灌注樁，指的是借助沖孔設備在各種地質中打造樁孔，設計標高完成后在其中放入鋼筋骨架，并對混凝土灌注樁身所產生沖擊。和另外的基礎比起來，該模式不會受到地質環境、氣溫、樁身情況等因素的約束，而且具備很大的承載力[1，2]，施工費用也很少。此外，鉆孔灌注樁也能將上面的荷載傳遞至巖土的深層中，這樣便可降低基礎的沉降，避免建筑物產生不合理的沉降。如今，這種工藝被廣泛用在結構復雜的建筑、水利工程、廠房中。如果是針對樁身在水下的混凝土進行澆筑，以及在水體流動的地方進行澆筑，那么就要使用水下灌注的工藝。目前，水下混凝土一般被用在橋基工程、建筑工程、水利工程、市政工程中，應用非常廣泛[3，4]。

但是，因為地上澆筑的方法比水下澆筑更加簡單，所以施工時無法了解建筑物的填充情況，不能提升混凝土的質量。因為水下混凝土灌注具有復雜性、隱蔽性的特點，而且必須持續進行，所以會導致樁身出現麻面、蜂窩、斷層、空洞等問題。不但會延長施工的時間，同時也增加了施工的成本。不僅如此，其還容易產生安全問題，給人們的生命財產安全造成威脅。本公司在實際工程應用中，對沖孔水下混凝土灌注樁施工經驗進行總結，形成了沖孔水下混凝土灌注樁施工工法，工法的形成有效的解決了上述問題。

1 特點

1)本工法使用范圍廣，不但可以被用在不同的建筑當中，同時也被用在廠房、碼頭、港口以及水利工程中。

2)本工法沖孔鉆機的地層適應能力強，沖孔鉆機可以適用于淤泥質土、粘土、砂土、卵石層等復雜地質條件，尤其適用于福建省等沿海地區水下復雜軟基的砂土層、砂土軟硬不均勻土層等的沖孔灌注樁的施工。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

沖孔水下混凝土灌注樁施工工藝流程見圖1。

2.2 操作要點

2.2.1施工準備

根據工程設計圖紙及現場實際情況編制好施工專項方案，各方簽字蓋章后，并經監理、建設單位確認后方可實施。在正式開鉆前必須做好定位、埋設護筒、對中、整平等工作，特別是在砂土層施工中泥漿池應增設一個沉淀池，否則會影響泥漿護壁的效果。

2.2.2泥漿的生產和制備

1)要保持施工現場的整齊和干凈，就必須完成泥漿的生產以及對循環系統的科學利用。工程采用正循環成孔，正循環清孔施工。

2)由于成孔和清孔的需要，需制作一定數量的泥漿，宜選用高塑性指標的粘性土,或采用膨潤土制備泥漿。本場地由于存在粉質粘土、殘積粘性土，因此在操作過程中，需要使用自然造漿的技術，同時對泥漿進行檢測。如果泥漿無法滿足需要，那么則要在其中添加一些黃土，從而促使護壁更加安全。為此，必須合理調整泥漿的性能，對泥漿循環系統中的雜物進行清理。

3)可在施工現場安置一個泥漿儲備池，同時每臺樁機設置儲漿池一個。也要隨時清理泥漿循環系統，從而保證施工順利進行。要在泥漿池中撈渣，撈出的渣進行處理后可被用在場地的平整方面，并且將剩余的渣進行清除。最后，也要循環利用泥漿池里的泥漿。

2.2.3成孔前準備

1)選擇設備。

對于樁基工程工程量大、工期緊的工程，根據工程施工進度需要，施工期間須投入多臺ZZ-6沖孔樁機。

2)混凝土護壁。

施工場地已完成三通一平工作，雜填土層多為拆遷后的建筑垃圾等填筑材料，雜填土層平均厚度為1.95 m，為防止在開孔過程中出現塌孔現象,施工時采用混凝土護壁埋設，護壁高度約1.5 m，遇淤泥土層可適當加高，樁機開孔前，對樁位進行對中，確保樁位偏差不大于20 mm。

3)安置護筒。

在制造護筒時，要利用鋼材料。同時，也要促使鋼護筒埋置深度能對流塑狀地層進行隔離。一些地段的下層有承壓水，在埋設護筒的過程中，必須比承壓水位至少多出2 m。制造鋼護筒時，要進行分段，在上下1 m的地方完成強箍工作。一節護筒要使用坡口焊，埋設護筒的時候，需在樁位附近埋設十字護樁，同時借助十字線交點來對準樁位局部。埋設鋼護筒之后，用護樁牽引十字線，并且驗證護筒。最后的偏差不能超過50 mm。如果誤差過多，那么就要再次對護筒進行埋設。

4)鉆機就位。

就位時，要采用液壓多功能旋挖鉆設備，其和平面之間的傾角必須小于4°。同時，對于鉆機平臺部位也要進行碾壓。同時實施樁位放樣，促使鉆機必須深入孔位中，對桅桿位置進行調整。使用卷揚機時，要促使鉆頭中心對準鉆孔，進入到孔內，合理設置鉆機的參數，促使鉆桿垂直。最后還要提高鉆具的位置，保證鉆頭環刀合理布置在孔中。

2.2.4沖孔樁施工工藝

1)沖孔樁成孔。

a.樁機在沖孔樁機對位的過程中，必須維持穩定狀態。要借助沙袋來促使軌道里的枕木更加平穩。同時也要促使天車梁的樁位、型心之間的差距小于20 mm，機臺前后的高差低于9 mm，從而避免產生斜孔。

進行沖孔的過程中，要保持勻速。而且也要檢測泥漿的性能，如果泥漿性能無法滿足需要，那么則在其中添加黃土，從而促使護壁更加安全；

b.沖進的時候還要參照地質勘察報告。在沖進松軟土層時，需按照泥漿補給情況來對沖進速度進行控制，同時也要注意在硬層、巖層中的沖進速度；

c.如果停止了沖進，則必須要促使孔內泥漿面比地下水位高1.5 m，通過泥漿泵朝著孔內傳輸泥漿，這樣才能維持孔內泥漿的性能。

2)檢測樁孔的質量。

樁孔質量的數據有這些：孔深、孔徑、沖孔垂直度、沉渣厚度。

a.孔深：在未成孔時借助水準儀來設置護筒標高，將其作為基點，根據設計情況來沖孔，從而測定繩子長度，了解孔深；

b.在幾次清孔以后，要測定沉渣的厚度。如果產生了縮徑則要再次清孔。

2.2.5制造鋼筋籠、就位的技術

1)如何制造鋼筋籠。

a.借助切割設備對準備好的鋼筋進行切割。因為沒有進行焊接的主筋、箍筋、纏筋的大小完全不同。所以必須合理進行擺放，避免出現差錯。

b.在鋼筋圈制作臺中制造箍筋，根據要求來進行焊接。

c.促使每個支承架的間距為2.5 m，擺在一個水平面中的一條線上，再根據配好定長的主筋合理的擺放于支承架上。

d.根據箍筋放入主筋。箍筋要和主筋垂直，完成焊接、綁扎工作。

e.綁扎和焊接箍筋、主筋之后，要促使纏筋根據要求圍繞在上面，同時對其進行固定。

f.已經制作完畢的鋼筋籠，要根據圖紙尺寸、焊接質量來檢驗。檢驗不合格的，不能投入使用，要二次進行加工。

2)安裝鋼筋籠。

a.在促使鋼筋籠入孔時，需對準孔位，然后緩慢的放下，不能進行旋轉。如果下放遇到障礙，那么不能再繼續下放。

b.在完成了鋼筋籠的入孔后，要根據設計情況來對停放進行檢查。為了避免澆灌混凝土時鋼筋籠移動產生錯位，必須根據標高的情況來核算吊筋的長,將4Φ22吊筋放在機臺中，并和機臺進行焊接。

c.澆筑樁身之后，待混凝土進入初凝狀態，便能解除鋼筋籠的固定約束。

2.2.6注漿

在進行注漿時，要使用濃度高的漿。采用低壓慢注的方式來注漿，促使定量水泥漿體留在樁底當中。按照實際的施工情況來調整注漿的一些技術參數。

2.2.7對導管進行灌注

1)選擇導管和埋管數據。

導管法蘭盤的連接必須要安置密封膠墊、“0”型密封圈。膠墊厚度是5 mm，“0”型密封圈直徑是5 mm，法蘭盤和導管相連時，要焊接三角形加勁板，避免法蘭盤勾住導管。

利用導管之前要進行拼接，同時完成封閉性水試壓，其中的壓力是0.7 MPa。不能產生漏氣的現象，內壁不能凹凸不平。法蘭盤每個螺眼都要合理分布，螺眼至導管中心距離也必須符合要求。導管大小的偏差范圍是：軸線偏差大于1.1%，長度偏差小于1%，連接部內徑偏差小于2 mm。

2)下放導管。

先要放置導管，將卷揚機套在管上。一次接管6 m左右，直到比孔深高1 m，對泥漿泵進行清理，清理結束之后便要灌注混凝土。

2.2.8再次清孔

安放鋼筋骨架、導管之后，要在澆筑混凝土以前再次清孔。

1)借助泵吸反循環的技術來完成再次的清孔。

2)借助測錘對孔底沉渣進行檢測，合理測定繩讀數，每4孔要驗證一次。最后要保證沉渣厚度小于4 cm。

3)完成清孔之后，要進行混凝土的灌注，中間所距離的時間要小于30 min。

4)進行清孔后，沉渣厚度、泥漿性能參數必須達到一定要求。沉渣厚度要小于50 mm。在澆筑混凝土之前，泥漿參數則需要達到這樣的標準：孔底50 mm以下的相對密度小于1.2，含砂率小于7%，粘度小于27 s。

3 結語

沖孔施工法必須要借助沖擊式鉆機、卷揚機對鉆頭進行沖擊，在一定的高度內提升鉆頭，再促使鉆頭自由降落。通過一定的沖擊力，可沖破土壤、產生樁孔。另外，再借助循環液來排出鉆渣、巖屑。進行沖擊以后，沖擊鉆頭會受到鋼絲繩的引導，從而進行轉移，并且促使樁孔獲得完整的斷面與一定的孔深。借助合理的技術，能對施工起到引導作用，提高安全性，為企業帶來經濟效益。