松散卵石層沖擊鉆孔清水樁施工技術研究

閆曉軍 北京興延高速公路有限公司

1 研究鉆清水鉆孔樁目的

根據現場調查，松散砂卵石層樁基施工時，普通沖擊鉆合格率較低、擴孔系數大，研究最佳的鉆孔方法有助于節約成本，保證施工質量，同時有助于在日后類似施工中對質量的控制和經驗積累。傳統的樁基施工過程中，成孔過程需要大量的造漿，對周邊環境污染大。清水鉆孔樁施工消除了泥漿污染、減少占地面積，施工成本大幅壓縮。

2 施工方法

主要工藝流程：

施工準備→護筒埋設→搭設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查→鋼筋籠安裝→灌注水下混凝土→拔出護筒→樁基檢測。

2.1 適應條件

卵石土、碎石土、礫石、卵石、砂土、粘性土、風化巖等均可。

2.2 定位放線

首先進行施工場地平整，做好現場施工排水設施，準備好定位鋼筋埋設于護筒周圍1m～2m 位置，定位樁頂高于護筒頂面標高0.5m，鉆機放在枕木上，確保施工中不發生位移、不傾斜，在沖擊成孔過程中由測量技術人員多次進行測量，確保成孔后樁基礎的位置滿足設計要求。

2.3 鉆進成孔

沖擊鉆施工時，鉆機鋼絲繩周期性的將鉆頭提離孔底0.5m～1.0m，沖擊頻率30 次/分～60 次/分。利用鉆頭自重加速降落沖擊孔底巖層，每次沖擊后。鉆頭在鋼絲繩帶動下回轉一定角度，從而形成圓形截面的鉆孔。破碎的巖屑一部分擠入孔壁，部分擠入鉆頭底部翻板孔內，定期提升鉆頭把翻板筒內碎卵石倒出。采用泥漿作鉆孔穩定液，無需循環。對于淺孔、大口徑鉆進，效果顯著，但在非均質地層鉆進時易偏斜，鉆孔不圓。開孔時，應低錘密擊。如果地質情況為松散卵石，應低錘沖擊或間斷沖擊，防止樁身偏斜。一旦出現鉆孔偏斜的情況，可采用回填片石或混凝土至偏孔上方50cm處，重新進行測量定位，再次沖孔。如果沖擊過程中碰到孤石，可采用預爆破或用高低沖程交替沖擊，將大孤石擊碎。沖擊鉆施工應制定合理的技術措施，避免擾動孔壁造成卡鉆、掉鉆、塌孔或擴孔的情況發生。排渣可用泥漿循環或抽渣筒等方法。定期排渣期間，每鉆進0.3m～0.5m應提升鉆筒，倒出筒內鉆渣，根據需要及時補給泥漿。在更換鉆頭前、容易縮孔處的部位應驗孔，鉆進過程中每鉆進4m或者5m深進行驗孔。

2.4 清孔

清孔分兩次，第一次清孔在孔深達到設計標高后開始。清孔的主要目的是使得孔內泥漿含泥量等符合設計規范要求，為水下混凝土灌注提供條件。在鉆孔達到設計標高后，對孔深、孔徑、進行檢查確認，首次清孔采用抽漿法清孔，用清水注入孔內置換泥漿液直至孔內泥漿清除干凈。置換抽漿法適用性強，但是要注意速度不能過快，防止塌孔。

3 鋼筋籠制作及吊放

鋼筋籠的分節制作，下方過程中進行焊接。加勁箍筋間距2m，主筋與加勁箍筋采用焊接連接。每根樁的鋼筋籠分節編號，同一截面內接頭數量不超過鋼筋總數量的二分之一；主筋接頭采用單面焊接，焊接長度不小于10倍的主筋直徑，箍筋與主筋的連接方式為綁扎定，下料時主筋接頭位置的錯位搭接長度要符合設計要求。鋼筋籠設置砂漿保護墊塊確保樁基保護層厚度，每節鋼筋籠的墊塊縱向大于2組，環向大于3個，呈梅花形布置。鋼筋籠制作完成后要掛號樁號標牌、分段序號，便于使用時按順序運輸。鋼筋籠骨架存放場地必須平整、干燥。下墊上蓋，避免受潮銹蝕或者被污染。鋼筋籠骨架在運輸前，必須在鋼筋籠內部設置防止鋼筋籠發生變形的臨時三角支撐，三角支撐可采用直徑25cm鋼筋電焊加固支撐。鋼筋籠的吊裝采用兩點起吊的方法，吊放鋼筋籠入孔時要對準孔徑，確保垂直度并不破壞樁基孔壁。進入孔內，要控制下放鋼筋籠的速度，不得左右旋轉擺動、不得碰撞孔壁。遇到不能下放卡籠時，應立即停止下放，查明原因，進行處理后再下放。第一節鋼筋籠骨架吊放到最后一節加勁位置的時候，穿進工字鋼，鋼筋籠臨時固住，然后起吊把兩節鋼筋籠開始連接，鋼筋籠在接長過程中要始終保持骨架垂直。鋼筋籠的接長采用同軸心、同尺寸規格的直螺紋套筒連接，套筒連接緊固以后，檢查連接質量，確保合格后再開始下吊，同時割掉鋼筋籠內三角支撐。

4 二次清孔

鋼筋籠吊放及導管的安裝過程中鉆孔樁孔底會產生新的沉渣，鋼筋籠安裝完成并將導管下方到位后，采用置換泥漿的方法進行二次清孔，以達到置換沉渣的目的。置換沉渣的過程中搖動導管，使導管在孔底的位置不斷發生變化，攪動樁基底部沉渣，從而確保二次清孔順利完成。清孔完成后，對孔底50cm 以內泥漿進行檢查，含砂率、密度、粘度等各項指標達到要求后，二次清孔完成，開始進行混凝土的灌注。

5 水下混凝土灌注

灌注水下混凝土是樁基施工的重要工序，在澆注前，應現場檢查混凝土的和易性并做好同條件試塊的制作。混凝土塌落度要要求在18cm～22cm，初凝時間要控制在4h 左右。水下混凝土的灌注連續性灌注一次完成。灌注首批砼時，導管下口離孔底30cm～50cm，確保隔水塞能將混凝土順利排出，首次灌注量應確保導管底端埋入混凝土中不小于1.5m，嚴防泥漿水涌入導管；灌注開始后，要連續緊湊地進行，嚴禁中途停工，在施工過程中，保持孔內水頭，防止塌孔，保持導管的埋深在2m～6m范圍。當灌注的砼頂面距鋼筋籠底部1m時，應降低砼的灌注速度，避免澆筑速度過快導致鋼筋籠上浮。當砼拌合物上升到鋼筋籠底口4m以上時，提升導管底口超過鋼筋籠底部2m以上，逐步恢復正常的混凝土澆筑速度。拔除最后一段導管時速度要慢，以防止樁頂沉淀的泥漿擠入樁體，影響樁基質量。超灌量控制在設計標高以上超灌0.5m～1.0m，待混凝土強度達到75%后，鑿除超灌得混凝土，以保證樁頭混凝土質量良好。灌注水下混凝土時施工人員做好旁站記錄，認真計算埋管深度，記錄好澆注過程中的混凝土頂面標高和導管長度。

6 結束語

松散卵石層采用清水鉆孔樁沖擊鉆成孔工藝進行鉆進時，具有很好的鉆孔性能，適用于各類地層，施工場地條件要求低，且效率高。擴孔系數可以由1.09 控制，減小至1.04 左右。工序循環時泥漿樁鉆進時間為7 天，清水樁鉆進時間為5.5天。研究它的施工過程對卵石層環境沖擊鉆成孔清水灌注樁施工有著指導意義。