干法旋挖成孔灌注樁施工技術的相關應用

沈志俊

（大有水木建筑設計（北京）有限公司 揚州分院,江蘇 揚州225000）

一般來說,錘擊樁的噪聲會造成非常嚴重的環境污染,這在工程建筑的樁基工程上是與現在的文明綠色施工相違背的,并且不僅在環境上會造成比較嚴重的污染,還會對周邊的工作環境形成噪聲的影響。而本文中論述的干法旋挖的成孔灌注樁則能夠相應的弱化甚至是解決這些問題,其具有較高的單樁承載性以及較小的施工噪音的優點,因此在建筑工程的施工中經常會使用到該技術。當然,一項技術具備其優點的同時自然也會存在一些問題,對于利用干法進行旋挖成孔的灌注技術的問題就是容易造成自縮頸、難以把控成樁的質量以及漏筋。所以本文通過對干法旋挖成孔灌注樁的施工特點及典型案例的深入剖析,對其施工的技術問題及關鍵因素進行深入的分析,希望可以使之后相關的建筑施工得以參考。

1 工程概況

本文論述的工程案例是屬于超高建筑,共有90 層,建筑高度是450m,建筑面積442500m2。根據實際的承重情況及工程的基本設計,這項工程共需要灌注樁786 根,而樁身的混凝土的實際強度需要達到C60,工程最初設計樁身長度為16.4m-28.5m,那么根據承重要求需要兩種類型的樁徑,一種是850mm 的,另一種是1080mm的。

在具體施工前,對施工地點進行了多次實勘,發現擬建場地的空間有限,對施工會造成高度交叉的問題,并且場地周邊的建設環境也并不理想,從勘測的水文報告中可以看出巖溶裂隙水已經對建筑場地有所滲透,水頭標高的常年范圍在34m-45m,變化幅度偏大,在4m-6m 之間,而水位的埋深是在32m-36m 左右,建設面積為55m×60m,空間相對不足,所以需要合理安排施工。

2 施工技術難點及對策研究

2.1 流水作業施工難度大。由于該工程的施工現場不夠廣闊,所以為了方便施工需要根據場地的實際情況將其劃分為4 個施工區域,這樣既可以最大限度的保障施工現場的安全,又能夠降低各個部門之間施工所帶來的不良影響,同時還為旋挖鉆機的施工減少了一定的難度為了是現場的施工能夠有序進行,所以在所劃分的4 個施工區域分別放置了一臺鉆機進行作業,且要保證每臺相鄰鉆機的中心距≮6m同時其鉆孔的時間間隔≮48h。

2.2 鉆孔較深。從工程的施工設計來看,實際施工過程中鉆孔的難度相對較大,因為鉆孔的深度要求較高,且按照設計要求灌注樁需要深入到巖層的深度為4.69m。那么為了降低施工的鉆孔難度,經過與監理、業主以及相關的設計單位的工程性協商,最后根據建筑力學的分析,決定將原來設計中的鉆巖深度由4.69m調整為1.35m,因為這樣樁基依然的承重依然在基礎荷載的要求范圍之內。

3 干法旋挖成孔施工技術應用優勢及施工技術要點

3.1 施工工藝流程。干法旋挖成孔灌注樁施工工藝流程為：施工前的準備工作→埋設好護筒→鉆孔→沉渣的檢測與鉆孔的清理→制作及安裝鋼筋籠→安裝導管→再次清孔→灌注混凝土→后注漿。

3.2 施工準備。為了使各位施工者在施工之前能夠良好的掌握施工的關鍵點,對于干法旋挖鉆孔灌注樁技術,我們組織了相關的技術交底工作,主要是設計者對施工者進行的技術交底,使施工者在作業時能夠符合設計要求。為了使現場的施工能夠有條不紊的開展起來,我們相關的施工單位要求施工者要對樁孔的位置進行良好的把控,并且需要多次的測量計算,從而明確施工的間距以及清晰鉆機的施工線路,這樣就能完整的繪制出相關作業的現場作業平面分布圖。

3.3 護筒埋設。將吊環焊接在頂部是埋設護筒前的必要一步,樂為避免在吊裝護筒的時候其產生形變彎曲的情況,需要在護筒內部添加4 道經過加強的鋼筋。而將護筒進行埋設的時候就需要對護筒的中心點位進行逐個的控制,一般設定在3mm 范圍內,這就需要通過對裝維控制線的把控對護筒的中心位置進行精準定位。之后再將護筒把控好的時候為了避免產生護筒位移的現象,需要順著護筒的外圍不斷按照不同的層次將原土填入其中。護筒埋設如圖1 所示。

圖1 護筒埋設示意圖

3.4 鉆孔施工。鉆孔的土層將會依次貫穿到中等風化巖層、泥灰巖層、粉質土層、卵石層、雜填土層、黏土層等,所以鉆孔的深度十分大。而在鉆到不同土層時,使用的鉆頭也都不盡相同,這是由隔層的特性來決定的。當鉆進巖石層時需要通過螺旋嵌巖的磚頭,而筒式鉆頭則僅僅適用于土層鉆。鉆桿通過液壓性質的動力帶動鉆機,將會利用所產生的的強大壓力和扭轉程度使鉆頭能夠順暢的將巖土削切下來。利用鉆機提升設備會將被破壞掉的泥灰巖等土質帶出。一般需要將混凝土與鉆孔的時間間隔嚴格的控制在一天之內,這樣做是為了降低成孔的暴露時間,所以需要連續鉆進鉆孔,防止鉆孔的塌陷。

3.5 沉渣檢測與清孔。為了滿足工程設計的要求,需要在鉆好深孔后應用錘球法測量空地沉渣的厚度,同時要利用簡式的鉆頭對多余的沉渣展開清理,始終要控制孔底沉渣的厚度在18mm 以內。

3.6 鋼筋籠制作與安裝。鋼筋籠的加工及制作需要在相應平臺上開展才符合該項工程設計,同時為了不使護筒和鋼筋相互摩擦需要露出的墊塊厚度為68mm,而為了達到這一工程設計需要在鋼筋籠的界面處排布6 塊由混凝土制成的墊塊。墊塊之間還要布置墊塊布,根據本工程設計來說3 塊墊塊布之間相距2 米。然后需要在鋼筋籠內排布3 根聲測管,并且要將其固定在鋼筋籠上,之后將側升官的上部蓋好,密封聲測管的下部。最后為了避免在吊裝時鋼筋管產生形變,就應在加強筋的點上設置吊點,并且勻速將鋼筋籠進行升放,這樣就能盡量降低在施工過程中對鋼筋籠造成的形變。鋼筋籠結構圖如圖2 所示。

圖2 鋼筋籠結構圖

3.7 導管安裝。導管的位置是在樁孔的中心,所以在安裝時需要通過絲扣將橡膠密封圈與導管接口相互連接,同時為了不使孔底產生灌注混凝土時造成的沖擊力,要把控好孔底的深度在0.8m以內。同時為了不使漏漿的問題出現在施工的過程中,需要在灌注混凝土之前對灌注孔進行承壓性建設以及水密性的驗證。

3.8 二次清孔。為使成樁的質量能夠達到預期的設計要求,不會產生夾渣等問題,需要對孔底進行二次清孔。其方法就是使用氣舉反循環法,在開展本項工作前小準備好三牙輪的鉆頭,拍不好孔底的排氣孔的位置,盡量與孔底保持在1.8m的間距。之后利用高壓空氣灌入樁里,經過多次的循環將沉渣通過導管排空,這一環節的關鍵在空壓機。氣舉反循環示意圖如圖3 所示。

圖3 氣舉反循環示意圖

3.9 混凝土灌注。在該工程中經過驗證確定了混凝土的配比,混凝土的灌注需要在對二次清孔的檢測達標后再進行施工,混凝土的配比應是水灰比0.67 以及P.O48.9 的普通硅酸鹽水泥,為了不發生斷樁的情況,灌注混凝土的間隔時間不得少于其初凝時間,并且在該項施工時灌注的實際標高應比設計標高多大概0.45m,才能滿足混凝土灌注的理論要求。

3.10 后注漿。對已經成樁完成的灌注樁需要進行加固處理,其方法是注漿加固,這樣的做法可以對樁端的穩固成度起到提升和加強的作用,同時也會使樁側的摩擦阻力加以提升,從而使灌注樁的承載力的性能得到穩固的加強。這樣做的好處就是減少甚至不出現非均勻沉降的情況。樁身混凝土的配合比與加固性質的注漿混凝土是相同的。

4 干法旋挖成孔灌注樁常見質量問題及對策研究

4.1 坍孔問題與解決策略。在本項施工的過程中相對而言比較容易出現坍孔的情況,對于這種常見性問題而言產生的原因有很多,在本工程中涉及到的原因一般有高速鉆孔、形成孔內的負壓、孔壁與鉆頭的過度接觸以及本身的粉質土的松散性等。根據該項工程的設計所需的鉆孔深度較高,所以相對容易在提升鉆頭的過程中造成深孔負壓的影響,從而造成坍孔的情況。在發生上述的坍孔現象時需要即刻停止施工,對造成坍孔的原因進行全面的分析,判斷出坍孔的嚴重程度,進而制定出相應的解決方略,之后才能開展后續施工。在遇到較為重型的坍孔時可以采取逆向旋轉漸進拔升的方式提出鉆頭,之后需要在產生坍孔之處對坍孔進行注漿修復,待其凝固之后方可根據坍孔的經驗重新鉆孔。相對而言輕微的坍孔只需要拔出鉆頭重新下孔便可。

4.2 鋼筋籠卡導管及解決策略。在樁孔處吊裝好鋼筋籠需要對混凝土進行灌注并且對導管展開安裝。在進行兩者的施工時會有鋼筋籠和導管之間的摩擦以及鉤嵌的問題,使施工過程變得相對艱難。為了順利施工所以通過對導管的震動以及旋轉等方式解決導管提升困難的問題,并且在解決問題的同時還要對導管的上升高度進行嚴格的把控,切忌在混凝土界面上露出導管。

4.3 鋼筋籠上浮及解決策略。混凝土在澆筑過程中會出現一定的沖擊作用力,這在澆筑灌注樁的施工過程中是不可避免的,那么受沖擊力的影響會使混凝土產生一定的浮力,在這種浮力的作用下鋼筋籠極易上浮。當面對這種問題時需要對混凝土的澆筑速度嚴格把控,同時還需要在攪拌質量及壇洛度指標兩個層面進行強制把控,提升混凝土的質量,盡量避免產生鋼筋籠上浮的問題。

4.4 埋鉆和卡鉆問題及解決策略。對于快速旋挖而言是會造成埋鉆以及卡鉆等一系列問題的,這屬于在旋挖施工中的常見問題。產生這種問題之后還會進而使鉆頭和鉆桿發生壞損的問題。這樣對本文論述的干法旋挖灌注樁的工程質量及施工速度都會造成不良影響,所以在面對這類問題時首先需要使鉆孔內部的壓力相對平衡,同時在利用振動錘和起重機的震動性及拉力對鉆頭進行緩慢的提升,在這一解決問題的過程中切忌通過蠻力對鉆提進行強行的提拉。

5 結論

為了能夠達到預期的技術指標,取得良好的技術效應,需要在該項目的施工過程中對各項指標及各個環節進行嚴格的把控。同時在第三方的專業檢測后,本工程的灌注樁的樁身其完整性已經符合了Ⅰ類樁的標準,與預期的工程指標近乎吻合,合格率更是高達97.85%,對建筑工程的結構提供了安全的保障。