鋼護(hù)筒護(hù)壁在旋挖鉆孔鋼筋混凝土灌注樁中的應(yīng)用

楊 虎 王 磊 周振興

（1中國五冶集團(tuán)有限公司， 四川 成都 610023；2中冶成都勘察研究總院有限公司， 四川 成都 610023）

1 工程概況

玉成鄉(xiāng)三益村社區(qū)工程位于四川省成都市東部新區(qū)玉成鄉(xiāng)三益村，該項(xiàng)目分一、二、三期同步建設(shè)，包括住宅及配套商業(yè)等，項(xiàng)目總建筑面積約29.79 萬㎡ 。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式為旋挖鉆孔鋼筋混凝土灌注樁（注：局部地段為天然地基），樁徑為1.0～1.2米，有效樁長6.0～25.0米，樁數(shù)約1370根，樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖/砂巖，樁端嵌巖深度為不小于5倍樁徑，樁身混凝土強(qiáng)度等級為C30，樁身通長配筋。

2 場地工程地質(zhì)及水文地基條件

2.1 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)周邊場地勘察資料及鉆探揭示，場地內(nèi)地層由上到下為第四系全新統(tǒng)的耕植土（Q4pd)、人工填土(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)坡洪積層的粉質(zhì)粘土及侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)泥巖、泥質(zhì)砂巖等等。

第四系全新統(tǒng)（Q4pd）耕植土：

耕植土①：黃～黃褐色，呈松散狀態(tài)，主要由粉質(zhì)粘土組成，夾強(qiáng)風(fēng)化泥巖及砂巖碎塊，植物根系發(fā)育。多分布于地表，層厚介于0.4～0.6m之間。

第四系全新統(tǒng)（Q4ml）人工填土：

根據(jù)人工填土的物質(zhì)組成該層可分為雜填土及素填土：

素填土②1：灰色，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，以粘性土為主，含少量泥巖及砂巖碎塊，無序回填。該層主要分布于地勢低洼處及民房、道路附近，結(jié)構(gòu)松散，均勻性差，堆積時間約2年，未固結(jié)，巖芯呈散體狀。

雜填土②2：雜色，呈松散狀態(tài)，主要由建筑棄料及粘性土組成，孔隙較大。多分布于民房附近，由近期民房拆遷棄料堆積而成，層厚介于0.5～1.2m之間，未固結(jié)。

第四系全新統(tǒng)坡洪積 (Q4dl+pl) 粉質(zhì)粘土：

該層分為軟塑和可塑粉質(zhì)粘土：

粉質(zhì)粘土③1：灰黑色，濕～飽和，軟塑，主要由粉質(zhì)粘土組成，有機(jī)質(zhì)含量較高，搖振反應(yīng)無，韌性較高，干強(qiáng)度中等。僅分布于4號地塊東北坡腳水田處，層厚介于0.5～1.8m之間。

粉質(zhì)粘土③2：黃色、褐黃色，稍濕，可塑狀態(tài)，切面稍有光澤，搖振反應(yīng)弱，韌性中等，干強(qiáng)度中等。含鐵錳氧化物條紋及斑點(diǎn)，局部含碳化物，主要分布于填土層下方及地表，層厚介于0.5～2.6m之間。

侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)基巖：泥巖④：紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層～厚層狀構(gòu)造。產(chǎn)狀為290°～320°∠1°～5°。巖質(zhì)較軟，裂隙發(fā)育。根據(jù)巖石的風(fēng)化程度可分為強(qiáng)風(fēng)化泥巖（④1）和中風(fēng)化泥巖（④2）。強(qiáng)風(fēng)化泥巖巖芯極破碎，呈散體～碎塊狀；中風(fēng)化泥巖RQD約為20～35，巖芯較破碎，呈碎塊～短柱狀。本次勘察未揭穿該層。

泥質(zhì)砂巖⑤：紫紅色，粉粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，泥質(zhì)物質(zhì)約占15～30%，中厚層～厚層狀構(gòu)造。產(chǎn)狀為290°～320°∠1°～5°。巖質(zhì)較軟，裂隙較發(fā)育。根據(jù)巖石的風(fēng)化程度可分為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（⑤1）和中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（⑤2）。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖巖芯極破碎，呈碎塊～塊狀；中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖RQD約為25～50，巖芯較完整，呈短柱～長柱狀。本次勘察未揭穿該層。

2.2 場地水文地質(zhì)

（1）地表水：擬建場地屬淺丘地貌，場地及周邊地表水主要分布于水塘及低洼地段，主要接受大氣降雨，通過下滲及自然蒸發(fā)排泄。

（2）地下水：場地地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水：上層滯水賦存于第四系土層中，主要接受大氣降雨及人類活動用水補(bǔ)給，具豐水期富集，旱季消失。基巖裂隙水賦存于基巖的節(jié)理裂隙發(fā)育帶內(nèi)，主要受鄰近地下水補(bǔ)給，向地勢低洼地段排泄，部分垂直補(bǔ)給深部構(gòu)造裂隙。

3 試驗(yàn)性成孔施工

工程正式施工前，根據(jù)場地工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，在場地內(nèi)不同地方選點(diǎn)，進(jìn)行試驗(yàn)性成孔施工，成孔孔徑為1.0米，深度以進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層5.0米為宜，鉆孔機(jī)型為三一280旋挖鉆機(jī)，鉆具為雙底截齒鉆頭。試成孔情況如下：

（1）0～4.0米：素填土層，成孔情況良好；

（2）4.0～10.0米：粉質(zhì)黏土層，灰黑色，濕～飽和，可塑～軟塑，有機(jī)質(zhì)含量較高，穩(wěn)定性差，產(chǎn)生縮頸、坍塌情況；

（3）10.0～14.0米：粉質(zhì)黏土層，黃色、褐黃色，稍濕，可塑狀態(tài)，有輕微的縮頸情況，但是隨著鉆進(jìn)的繼續(xù)進(jìn)行，兩層粉質(zhì)黏土層交界處地下水不斷的滲出，上層粉質(zhì)黏土層縮頸、坍塌情況越發(fā)嚴(yán)重，同時引發(fā)素填土層亦發(fā)生坍塌、下沉情況，致使成孔無法繼續(xù)進(jìn)行。

4 護(hù)壁措施的選擇

4.1 泥漿護(hù)壁旋挖鉆進(jìn)成孔：根據(jù)試成孔情況看，垮塌部位約在4.0～10.0米，相對來說比較淺，泥漿水頭壓力難以平衡鉆孔內(nèi)外的壓力，鉆孔成功的幾率不高，成孔效率低，泥漿制備、排放費(fèi)用高；

4.2 低標(biāo)號混凝土回灌后二次成孔：即鉆孔過程出現(xiàn)垮塌等情況而無法鉆進(jìn)時，灌注低標(biāo)號混凝土以封堵充填垮塌的孔洞，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上后二次旋挖鉆進(jìn)成孔；但是這種方式對垮塌后出露的孔洞有效，對被垮塌下來的泥土填埋的孔洞無效，需要在處理完出露的孔洞后再用同樣的方法處理被填埋的孔洞，如此一來耗時非常長，封堵充填用混凝土量也比較大（大多時候難于預(yù)估），耗時耗力，施工成本較大，而且這種措施對處理縮頸無效；

4.3 泥漿護(hù)壁沖擊鉆進(jìn)成孔：即利用粘性土造漿（必要時摻和燒堿、纖維素等材料），泥漿循環(huán)護(hù)壁，沖擊鉆進(jìn)成孔（必要時孔內(nèi)拋投塊石、混凝土塊等材料）。該工藝可以解決成孔問題，但是其功效相當(dāng)?shù)穆睆?.0米的樁孔，深度按18米計(jì)算，完成一根樁的成孔，時間最短也得1.5天；所以用沖擊鉆施工，工期無法保證。另一方面，關(guān)于造漿、泥漿排放費(fèi)用也非常高，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每根樁施工用（產(chǎn)生）的泥漿量是樁孔體積的2.5～3倍；每臺沖擊鉆電機(jī)功率為75KW，且須配備一臺22KW的3PNL型泥漿泵，單臺套功率達(dá)到97KW，現(xiàn)場沒有網(wǎng)電，用柴油發(fā)電機(jī)，關(guān)于施工用電來說也是不小的一筆費(fèi)用；

4.4 鋼護(hù)筒護(hù)壁旋挖鉆進(jìn)成孔：即先用機(jī)械振動錘振壓鋼護(hù)筒（1.0米直徑的樁，對應(yīng)的鋼護(hù)筒直徑為1.2米，壁厚8～10mm）入土（根據(jù)地勘資料以及試成孔情況看，跟管長度在10～12米）然后旋挖鉆進(jìn)成孔，該工藝可以完全有效解決成孔成樁問題；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，現(xiàn)場須配備一臺振動錘，10節(jié)10～12米的長護(hù)筒，采用振動錘先下長護(hù)筒后旋挖鉆孔，功效比較高，每天每臺旋挖成孔數(shù)量可在8根以上，費(fèi)用方面需要增加振動錘、長護(hù)筒、跟管、混凝土澆筑用天泵的費(fèi)用，以及樁身由1.0米變?yōu)?.2米增加的混凝土的費(fèi)用，所增加的費(fèi)用比較可控。

綜上所述，從技術(shù)方面、施工功效方面等比較，特別是要求在10天完成1棟樓的樁基（約170根），25天完成所有樁基施工的工期要求，決定采用“鋼護(hù)筒護(hù)壁旋挖鉆進(jìn)成孔”方案。

護(hù)筒由鋼板卷制而成，鋼板厚度采用10mm，護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，其上部開設(shè)1～2個溢流孔，頂部焊接兩個吊環(huán)，供提拔護(hù)筒時使用，護(hù)筒節(jié)間連接處要求筒內(nèi)無突出物，應(yīng)耐拉、壓、不漏水。

市場上常用的振動錘有高頻液壓振動錘和挖機(jī)式機(jī)械振動錘，因本項(xiàng)目樁徑為1.0及1.2米，鋼護(hù)筒下設(shè)長度為10～12米，故決定采用機(jī)械振動錘

5 鋼護(hù)筒護(hù)壁作業(yè)

5.1 測量放點(diǎn)：由專業(yè)測量人員利用全站儀測放出樁孔點(diǎn)位；

5.2 鉆具對中：在輔助工的指導(dǎo)下，旋挖機(jī)手調(diào)整鉆桿垂直度，調(diào)整鉆具對中樁孔點(diǎn)位，確保鉆桿、鉆具、樁孔點(diǎn)位中心重合一致；

5.3 旋挖探井：鉆具對中后，開啟旋挖鉆孔作業(yè)，鉆孔直徑1.2米（設(shè)計(jì)樁徑1.0米，鋼護(hù)筒直徑1.2米，長度12.0米），鉆進(jìn)深度約4.0米；

5.4 下設(shè)鋼護(hù)筒：采用神鋼460機(jī)械振動錘提吊鋼護(hù)筒入孔，在場地內(nèi)相互垂直的兩個方向各架設(shè)經(jīng)緯儀一臺，監(jiān)測鋼護(hù)筒的垂直度，根據(jù)監(jiān)測情況指導(dǎo)振動錘司機(jī)做相應(yīng)調(diào)整，確保其垂直度滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。調(diào)整好以后開啟振動錘的震動功能，振動下沉鋼護(hù)筒，直至鋼護(hù)筒上口高出地表約20cm，在振動下沉過程中依然采取監(jiān)測措施，如有偏移立即指導(dǎo)糾正，必要時振動提升鋼護(hù)筒出孔，重新下設(shè)，以確保樁身垂直度

6 鉆孔施工

鋼護(hù)筒下設(shè)完成后，旋挖機(jī)就位，對中鋼護(hù)筒中心，采用兩瓣鉆頭、雙底截齒鉆頭旋挖鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)要求的深度。采用鋼護(hù)筒護(hù)壁后，鉆孔情況正常，未有縮頸、坍塌情況發(fā)生，確保了樁基成孔施工的順利進(jìn)行。

7 結(jié)束語

通過本工程實(shí)例，詳述在項(xiàng)目實(shí)施過程中護(hù)壁措施的選擇、鋼護(hù)筒的下設(shè)及下設(shè)控制措施等。經(jīng)過本項(xiàng)目的實(shí)施，進(jìn)一步證明鋼護(hù)筒護(hù)壁其適用性強(qiáng)，護(hù)壁效果切實(shí)有效，確保了工程施工質(zhì)量和工期要求。