小直徑超長嵌巖灌注樁沖樁施工技術

李志旺 民航機場建設工程有限公司

中、微風化巖層較為堅硬，加大了建筑工程樁基施工難度，但通過設置鉆孔嵌巖灌注樁的方式有助于改善地質環境，提升建筑的承載力。工程施工中樁基入巖質量尤為重要，通過合適工藝確保嵌巖樁施工質量，這是工程人員長期探討的技術要點。

1.工程概況

甌海區鐵路站前保障性安居工程（B-22 地塊）二期項目，總占地面積約3.16×104m2，共設置有7棟高層與3 棟多層建筑，整個建筑群的最大高度98.60 m，總建筑面積約1.52×105m2，地上建筑面積約1.04×105m2。本工程為機械鉆孔灌注樁基礎，樁徑600～800m，樁基設計等級為甲級，灌注樁數量為1338根，其中主樓工程樁509 根，樁徑800mm，樁長75～78m，部分主樓工程樁端部入巖深度0.5m；車庫工程樁680根，樁徑600mm，樁長58m；裙房工程樁149根，樁徑700mm，樁長58m。

本文就主樓工程樁施工進行重點分析和論述。

2.地質結構

基于現場勘察結果，輔以原位測試等多種方法，明確施工現場的地基土構成情況，具體表現為：①0雜填土、①粘土、②1淤泥、②2淤泥、④1粘土、④21粘土、④22粉質粘土、④23粘土、④31粉砂、④32圓礫、⑤21粉質粘土、⑤22粘土、⑤3圓礫、⑤31粉質粘土、⑤32粉質粘土、⑤33粉質粘土、⑤34粉砂、⑥1粉質粘土、⑥31粉砂、⑥32圓礫、⑦1含圓礫粘性土、⑦2粉質粘土、⑩1全風化粉砂巖、⑩2強風化粉砂巖、⑩3中風化粉砂巖。

3.樁基特點分析

3.1 樁基勘察設計分析

通過對地基地質情況的分析，掌握場地內地層分布情況，上部以軟土居多，不存在穩定的基礎持力層，但施工的建筑物荷載相對較大，僅憑原基礎結構無法滿足荷載要求。中部含有大量粘性土，并存在④32圓礫薄層，根據該處的地質情況，可作為樁周摩擦層使用。中下部⑤3圓礫層，具備較強的物理力學強度，可為樁基礎施工提供支持，可作為持力層，但該處部分區域有軟弱夾層，因此在設計工作中高度注重了這一問題。⑩3中風化巖層的埋深表現出明顯的變動特點，巖（土）層的穩定性較好，能夠作為樁基持力層，增加高層建筑施工過程中的安全穩定性。

3.2 樁基施工難度分析

本工程主樓樁基樁徑800mm，有效樁長75～78m，成孔孔深85m左右，主樓樁長細比大，樁垂直度控制困難，同時增加泛漿攜帶巖樣的難度；持力層為⑩3中風化巖層，入巖要求為500mm，施工機械和鉆頭選擇需要試驗確定；入巖判定是入巖樁的重要控制項目。

4.工藝選擇

4.1 成孔工藝選擇

項目施工前期，首先進行試樁試驗，以此確定合適的施工工藝。對選擇的施工方案進行分析，組織專業人員、操作人員、主要技術骨干開展討論會。會議討論各對比方案的可行性，選擇最合適的工藝進行試樁施工。討論方案包括：

（1）沖擊成孔：根據本工程樁長、地質等資料分析，結合工程人員以往經驗得知，沖擊過程中會對淤泥層與圓礫層造成明顯影響，使得該處土體發生明顯擾動，不具備優良護壁效果，盡管入巖效率相對較高，但采取沖擊成孔的方式存在周期長、成本高的特點，一旦出現擴孔現象將提升混凝土充盈系數，因此在本工程中沖擊成孔缺乏可行性。

（2）樁基采用GPS25型回旋鉆機加沖擊鉆成孔：前期采用回旋鉆穿透圓礫層、全風化層至中風化巖層位置，然后采用沖擊鉆完成50cm入巖成孔。

4.2 入巖結果判定及停鉆標準

4.2.1 入巖結果判定

因巖層強度較大，鉆孔樁入巖時常出現偏鉆和滑鉆現象，項目施工期間，應該結合前期地質勘探報告及相關設計圖紙，對工藝要點進行深入地分析精準地把控，以此指導實際施工。試樁過程中，將遇到的問題與現象收集并整理起來，由此積累相關數據，為項目進入施打環節提供有力的數據支撐。

4.2.2 停鉆標準

施打作業時，鉆頭深入中風化層后出現了鉆進速度大幅下降的情況，一晝夜鉆進深度在150mm內，通過分析地質資料及巖樣情況，得知該區域中風化層巖性相較于其他地區更加堅硬，由此導致多個牙輪鉆頭出現磨損、損壞的現象。工程人員組織現場試樁，綜合考慮施工區域的地質情況，多單位經深度分析后，最終提出兩項停鉆標準：其一，樁頭鉆進并到達中風化層的深度達到500mm，若該階段的入巖速度約為10mm/h且難以有效提升，設計單位、監理單位以及總承包針對此問題共同商討，均同意后方可停鉆；其二，樁頭到達中風化層500mm后，具備100mm/h以上的鉆進能力時，可繼續鉆進作業，若因鉆進速度下降，達到上述標準時則要求停鉆。

（1）經試樁后可生成地質報告，此項資料可為成孔提供可靠的判別依據，根據特定公式經計算后可初步掌握灌注樁深度，避免成樁時因障礙物而出現鉆進速度偏低甚至停鉆的情況。

（2）以前期地質勘察資料為參考，可掌握土層變化情況，持續鉆進并到達全風化基巖后，得知孔內的泥漿狀態發生變化，即由灰色在短時間內轉為黃棕色，同時泥漿性能得到大幅提升，結合鉆機跳動頻率與返漿情況（重點檢查巖屑攜帶量），可明確是否進入持力層，此時鉆進進尺也有所放慢，伴隨有“磨巖”的問題。

（3）鉆頭進入持力層后，相比于前一節段的鉆進狀態而言轉速大幅下降，為掌握現場地質情況，可通過取樣并結合地質報告綜合分析，做好標記，明確鉆頭的實際深度，隨后使用測繩可驗證孔深。經上述流程后，若各項指標滿足設計規范，可收樁并提鉆。

4.3 清孔工藝選擇

4.3.1 氣舉反循環的必要性

本項目施工作業環境復雜，若采取常規清孔方式，實際鉆渣處理能力相對偏弱，清孔效果與設計要求不符，鑒于此，此處選擇的是氣舉反循環的清孔方式。依托于氣舉反循環的方式，在壓縮機的支持下提供壓縮空氣，使其轉移到清孔出水管內，并與孔內泥漿達到充分混合的狀態，從重度的角度來看，壓縮空氣明顯偏小，因此與泥漿將形成重度差，通過壓差作用便可提供泥漿流動的推動力，使其沿著水管流出，有效將孔底殘留的沉渣清理干凈。實際結果表明，施工效率得到有效提升，孔底沉渣得到全面清理。

4.3.2 氣壓計算

基于式（1）進行氣壓計算：

式（1）中：γs-泥漿比重，kN/m3，此處取1.05～1.15 kN/m3；h0-混合器沉沒深度，m，要求≥0.5；ΔP-供氣管道壓力損失，取0.05～0.1MPa。

根據清孔作業實際情況，要求最大氣壓為0.2MPa。

4.4 施工注意事項

注意事項具體包括以下幾點：

（1）縮短二次清孔前的靜置時間，否則會出現泥漿懸浮顆粒吸附至孔壁的情況，隨之形成較大厚度的泥皮；

（2）選取具有代表性的巖樣，分析入巖界面與入巖深度；

（3）展開二次清孔作業時，及時補充優質泥漿，以免塌孔；

（4）所用泥漿的黏度需適當提升，確保鉆渣攜帶能力；

（5）二次清孔出口處增設濾網，以達到篩分沉渣的效果。

4.5 具體應用效果

樁基采用GPS25型回旋鉆機加沖擊鉆成孔既保證了鉆孔的穩定性也保證了入巖深度，同時滿足進度要求；加之氣舉反循環的方式，可順利完成二次清孔作業，所需時間僅為0.5h，且具備優良的鉆渣攜帶能力，可實現對2cm粒徑沉渣的有效清理。引入了超聲波檢測法，所得結果表明樁身完整性較好，單樁承載力優良。總體而言，采用該技術提升了施工效率，施工效果良好。

5.結束語

綜上所述，本文以小直徑超長嵌巖樁施工為例，針對其中的工藝要點展開探討，充分考慮到施工環境的影響，確定合適的工藝方法，在確保工程質量的同時盡可能提升效益性，有效解決了本工程中存在的問題。經實踐證明，本文提出的技術方法具有可行性，可為類似工程提供參考。