超長超深空孔灌注樁施工關鍵技術

賀 浩 胡 俊 胡福龍

（武漢地質勘察基礎工程有限公司， 湖北 武漢 430000）

1 工程概況

某綜合管理大樓位于漢陽區江城大道與四新大道交匯處東北側，本工程主樓為地上62 層、地下2-3 層的超高層建筑，主樓結構擬采用鋼框架-混凝土核心筒混合結構，樁基形式采用鉆孔灌注樁。

2 地質情況[1]

根據巖土工程勘察報告，場地土空間分布變化不大，土質較均勻，場區各土層工程特性評價如下：

（1-1）雜填土（Qml），厚度1.0～4.0m，壓縮性高，場地無規律分布，由黏性土與磚塊、碎石、塊石等建筑垃圾生活垃圾混合而成，該層土結構不均、土質松散，堆積時間少于5 年。

（1-2）素填土（Qml），厚度0.6～4.2m，壓縮性高，場地無規律分布，主要由粉質黏土夾少量建筑磚塊、碎石組成，結構松散，堆積時間少于5 年。

（2-1）粉質黏土（Q4al），厚度1.4～7.9m，壓縮性中， 、含少許氧化鐵及結核云母片等物質，光澤反應強，場地大部分地段分布。

（2-2）粉質黏土（Q4al），厚度5.2～15.7m，壓縮性高，含少許有機質，層間局部地段（深度段）為淤泥質黏性土，流塑狀，具臭味，可見少量鐵錳質氧化物斑點，稍有光澤反應，切面較光滑，全場地分布。

（2-3）黏土（Q4al），厚度0.8～6.5m，壓縮性中， 、含少許氧化鐵及結核 云母片等物質，光澤反應強，場地大部分地段分布。

（3-1）黏土（Q3al+p1），厚度1.5～9.0m，壓縮性低， 、含少許氧化鐵 鐵錳質結核及少許條帶狀高嶺土，切面較光滑，干強度高，韌性高，全場地分布。

（3-3）黏土（Q3al+p1），厚度2.0～5.0m，壓縮性低， 、含少許氧化鐵 鐵錳質結核及少許條帶狀高嶺土，夾少許碎石，切面較光滑，干強度高，韌性高，局部場地缺失。

（4-1 ）強 風化含鈣、 含泥細砂巖（K-E），厚度0.2～4.1m，壓縮性低，巖芯風化強烈，呈土狀、 粉砂狀，局部夾未完全風化巖塊。巖芯采取率約95%，屬極軟巖～軟巖范疇，巖芯破碎，巖體基本質量等級為V 類。

（4-2 ）中 風化含鈣、 含泥細砂巖（K-E），厚度大于27.0m，視為不可壓縮地層，巖芯呈塊狀或短柱狀，泥質～粉砂狀結構，塊狀構造，節理 、裂隙較發育，孔隙式膠結，傾角在15 度左右，巖芯采取率約為90%，屬極軟巖～軟巖范疇，巖芯破碎，巖體基本質量等級為V 類。

（5）中風化砂礫巖（K-E），厚度大于19.0m，視為不可壓縮地層，巖芯呈碎塊、 細粒狀，節理裂隙較發育，細粒結構，厚層狀構造，孔隙式膠結，取芯率低，約為50%。根據室內巖芯單軸抗壓強度試驗（共10 組）；屬堅硬巖的有3 組；較硬巖的有4 組，較軟巖的有2 組，極軟巖的有1 組：說明該巖層在強度方面離散性較大，軟硬不均。

3 主樓試樁設計技術要求[2]

1、主樓試樁，采用鉆孔灌注樁，樁徑1200mm，樁長約68m，其中有效樁長約52m，空孔約16m，且以樁端進入持力層深度進行雙控，設計終孔條件為樁端全斷面進入（5）層中風化砂礫巖不小于4.0m。

2、混凝土設計強度為 C50（水下混凝土，應進行試配，確保水下灌注后混凝土強度達到設計要求），混凝土最小水泥用量為360kg/m3，樁頭及接樁部分混凝土強度為 C60。

3、施工前應進行試成孔，并對其中的各項指標進行跟蹤監測，清孔監測時間不少于36h，試成孔完成后采用C15 低標號混凝土進行封填處理。

4、混凝土充盈系數不得小于1.0 且不大于1.2，施工時必須控制最后一次灌注量，實際超灌高度不應小于0.8m。

5、鉆孔灌注樁成孔后樁孔垂直度不超過1/300。

6、采用多臺鉆機施工時，在相鄰混凝土剛灌注完畢的臨樁旁成孔施工，相鄰鉆機開孔之間距不得小于四倍樁徑，或最少時間間隔不應小于36 小時。

4 設備選型及施工工藝

根據該工程樁基設計圖紙及勘察報告，主樓的鉆孔灌注樁須進入（4-2）中風化含 鈣、 含泥細砂巖不小于27m，并進入（5）中風化砂礫巖不小于4.0m，其中中風化 含 鈣、 含泥細砂巖樁端阻力特征值達到1500KPa，中風化砂礫巖樁端阻力特征值達到2500KPa，且該工程要求樁孔垂直度不超過1/300。

針對本項目巖層深厚、樁孔垂直度要求高、工期緊張等特點，采取旋挖鉆機與沖擊反循環鉆機成孔接力施工的方法進行施工，旋挖鉆機選用動力頭扭矩為250kN/m 的SR250C 旋挖鉆機，沖擊反循環鉆機選用YCJF-20，以確保按期完成鉆孔灌注樁的施工。

5 主要施工情況

5.1 旋挖鉆機在黏土層中的施工效率

SR250C 旋挖鉆機是一種多功能、高效率的灌注樁成孔設備，廣泛應用于公路、鐵路、橋梁、高層建筑等的樁基工程施工。主樓試樁成孔深度約68m，成孔前約50m 采用旋挖鉆機成孔，鉆進速率約7m/h，入巖段約3m/h。

5.2 沖擊反循環鉆機在巖層中的施工效率

YCJF-20 沖擊反循環鉆機適用于鉆鑿高層建筑、橋梁、港口基樁孔、大口徑水井等，可輕松鉆進微風化巖層。從主樓工程樁的施工記錄中取兩組代表性的資料加以分析，沖擊反循環鉆機在巖層的施工情況詳見表5-1 及表5-2。

表5 -1 鉆進情況統計表1

表5 -2 鉆進情況統計表2

根據以上代表性樁在中風化泥質砂巖鉆進情況統計表可見，沖擊反循環鉆機在中風化砂礫巖的鉆進效率較高。

5.3 垂直度檢測結果

對本工程成孔后進行質量檢測，工程樁垂直度檢測有東西走向與南北走向，采用CZ-2 型測孔儀進行傘式曲線檢測及超聲波檢測，主要結果如表5-3。

表5 -3 主要樁基垂度檢測結果

根據檢測結果可知，東西走向與南北走向垂直度向量和（%）均在1/600 以內，因此垂直度控制情況良好，滿足設計要求。

6 結語

本工程樁徑較大，樁孔較深，入巖深度（中風化含鈣 、含泥細砂巖；中風化砂礫巖）約在31m～35m，采用旋挖鉆機進行入巖鉆進是可以實現的，但消耗時間長、費用高，不經濟，同時在旋挖鉆機進入中風化巖層后，樁孔垂直度容易發生偏斜。

因此采用旋挖鉆機+沖擊反循環鉆機接力施工時[3]，應盡量將接力時機控制在土層與巖層的交界處，讓旋挖鉆機充分發揮土層鉆進能力，沖擊反循環鉆機充分發揮巖層鉆進能力，從而達到接力成孔施工工效利用的最大化[4]。