長(zhǎng)江漫灘地區(qū)超長(zhǎng)灌注樁成孔綜合施工技術(shù)應(yīng)用研究

吳健

摘要：本文以南京市某地塊項(xiàng)目一期超長(zhǎng)灌注樁施工為例，分析在長(zhǎng)江漫灘地區(qū)應(yīng)用超長(zhǎng)灌注樁施工所遇的難點(diǎn)，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以及制定了切實(shí)可行的施工方法，順利完成了該項(xiàng)目樁基工程的超長(zhǎng)灌注樁施工，為日后類似工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： This paper takes the construction of super-long cast-in-place piles in a block project in Nanjing as an example. The difficulties encountered in the construction of super-long cast-in-place piles in floodplain areas of the Yangtze River are analyzed， and the corresponding countermeasures are put forward. And a feasible construction method has been worked out. The construction of super-long cast-in-place piles for the pile foundation project has been successfully completed. It provides valuable experience for similar projects in the future.

關(guān)鍵詞：超長(zhǎng)灌注樁;鉆頭鉆齒;正反循環(huán);氣舉反循環(huán)清孔;應(yīng)用技術(shù)

Key words： super-long cast-in-place pile;drill bit teeth;positive and negative circulation;air lift reverse circulation hole cleaning;applied technology

1? 工程概述

本工程為南京市鼓樓區(qū)江邊路一號(hào)地05-10地塊項(xiàng)目，該項(xiàng)目樁基采用鉆孔灌注樁，一期工程樁數(shù)量為451根，二期工程樁數(shù)量為797根，樁徑分別為1.5m、1.0m、0.8m三種類型，端承樁入中風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化砂巖、中風(fēng)化礫巖?？咨顬?6.8m～85m，混凝土采用C35、C45水下混凝土。

1.1 地質(zhì)條件

地質(zhì)勘察報(bào)告所示，土層從上而下主要為：雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉砂、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土夾粉砂、粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂、含卵礫石中粗砂、卵礫石、強(qiáng)風(fēng)化礫巖～粉砂巖、中等風(fēng)化礫巖和中等風(fēng)化粉砂巖。

1.2 施工難點(diǎn)

本工程所處的長(zhǎng)江漫灘地區(qū)地質(zhì)較差，在3#主樓南側(cè)工程樁施工時(shí)，樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)孔深深度達(dá)85m，造成工程樁施工困難。經(jīng)試樁可知，在鉆孔樁的成孔過(guò)程中易造成塌孔，成孔質(zhì)量較差，并且清孔效果未能達(dá)到相關(guān)要求，導(dǎo)致整個(gè)施工進(jìn)度拖延。

2? 超長(zhǎng)灌注樁施工難點(diǎn)分析及對(duì)策

2.1 難點(diǎn)分析

結(jié)合本工程的地質(zhì)情況、超長(zhǎng)樁、工期短和成本壓力的多重因素，該灌注樁超長(zhǎng)的設(shè)計(jì)深度對(duì)于傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的循環(huán)施工工藝及沖孔灌注樁施工工藝已無(wú)法滿足要求，施工難點(diǎn)主要為：

①鉆孔深度深達(dá)85m，對(duì)于成孔及清孔質(zhì)量存在較大困難，此外超長(zhǎng)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，在提起鉆桿及放置鋼筋籠過(guò)程中作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)，容易造成沉渣厚度過(guò)大、塌孔等質(zhì)量問(wèn)題。

②中等風(fēng)化礫巖強(qiáng)度高，對(duì)鉆孔樁鉆孔施工進(jìn)度影響較大。

③巖體破碎后，如泥漿濃度不足，循環(huán)系統(tǒng)不完善，其巖渣沉積在孔底，無(wú)法通過(guò)泥漿循環(huán)系統(tǒng)快速排出，鉆頭對(duì)沉積在底部的巖渣進(jìn)行重復(fù)破碎，會(huì)大大降低成孔施工的效率。

2.2 相應(yīng)對(duì)策

通過(guò)試驗(yàn)及參考大量文獻(xiàn)，并經(jīng)綜合研究得出其解決該難點(diǎn)的對(duì)策如下：

①通過(guò)對(duì)選用高強(qiáng)度合金鋼鉆齒，合理布置齒牙數(shù)量及間距，確保鉆頭與巖體接觸面均衡，提高樁鉆頭對(duì)硬巖的切削、破碎能力，降低鉆齒的損耗率。

②分階段采用正反循環(huán)施工工藝，提高成孔質(zhì)量，促進(jìn)泥漿攜渣能力，從而降低孔底泥漿對(duì)鉆孔的阻礙作用，提高鉆頭的鉆孔工效，加快成孔施工速度。

③通過(guò)選用高效優(yōu)質(zhì)泥漿，合理控制泥漿比重，提高泥漿對(duì)鉆渣的懸浮、攜渣能力，減少泥漿對(duì)鉆頭高速旋轉(zhuǎn)切削的阻礙作用，提高成孔施工工效。

3? 鉆孔灌注樁成孔綜合施工工藝及應(yīng)用技術(shù)

3.1 施工工藝流程

3.2 主要施工工藝應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 選用高強(qiáng)度合金鋼齒，合理布置齒牙數(shù)量及形狀

超長(zhǎng)灌注樁在復(fù)雜地質(zhì)條件成孔過(guò)程中，鉆頭底面周邊齒牙與巖體的接觸面積最大，且在反復(fù)鉆孔過(guò)程中，周邊鉆牙經(jīng)常與孔側(cè)巖體產(chǎn)生摩擦，切削大。同時(shí)，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的鉆頭鉆齒磨損十分嚴(yán)重，其磨耗速度也比鉆體中心鉆齒快。因此，合理布置鉆齒是提高破巖的關(guān)鍵因素之一，對(duì)該工程存在的問(wèn)題可以通過(guò)鉆頭工作受力狀況入手。經(jīng)仔細(xì)研究、分析顯示：外齒比內(nèi)齒需切削的面積要多，其磨耗速度也比內(nèi)齒磨耗快?？梢酝ㄟ^(guò)增加外齒，并合理布置，將外齒形狀厚度及尖銳度不一致地間隔布置，這樣有利鉆頭對(duì)巖面的切削效果。

在輕亞粘土或亞粘土夾卵、礫石層中鉆進(jìn)時(shí)，因土層太硬，會(huì)引起超長(zhǎng)灌注樁的鉆錐跳動(dòng)和鉆桿擺動(dòng)加大及鉆錐偏斜等現(xiàn)象，易使鉆機(jī)超負(fù)荷損壞。因而，需采用低檔慢速，優(yōu)質(zhì)泥漿，大泵量，兩級(jí)鉆進(jìn)的方法鉆進(jìn)。綜上所述，改善鉆頭強(qiáng)度的重要性完全體現(xiàn)出來(lái)。在該樁基施工階段鉆進(jìn)時(shí)，鉆齒容易崩裂，鉆桿斷裂，嚴(yán)重甚至導(dǎo)致鉆頭卡鉆，必須對(duì)鉆頭予以改進(jìn)。經(jīng)多方面考慮研究所得，如果應(yīng)用同等高強(qiáng)度合金鉆齒不但能夠解決上述問(wèn)題，還可以發(fā)揮重要的作用。而且，值得注意的是在卵石層及中風(fēng)化巖層鉆進(jìn)需放緩轉(zhuǎn)速，避免鉆速過(guò)快而導(dǎo)致鉆齒崩裂，鉆桿扭矩過(guò)大而開裂，同時(shí)高強(qiáng)度合金的耐磨性能夠有效避免鉆進(jìn)過(guò)程中鉆齒崩裂報(bào)廢而無(wú)法進(jìn)尺的問(wèn)題。