對臨海軟弱地基鉆孔灌注樁支護施工技術的探討

程永新 陳勝超

摘要：隨著國內城市建設的飛速發展，土地資源日益緊張，臨海灘涂、沼澤的開發利用程度逐漸加大，臨海多軟弱土層深基坑支護技術是影響市政項目建設安全的重要因素。因此，本文介紹和分析了基坑工程的施工技術，結合作者的工作經驗，提出了提高常用鉆孔灌注樁支護施工質量的措施。

關鍵詞：臨海軟基;鉆孔灌注樁;支護施工

一、前言

近年來，隨著國內城市建設的飛速發展，土地資源日益緊張，臨海灘涂、沼澤的開發利用程度逐漸加大，為合理利用空間，地下空間的開發需求亦日益強烈，如何為淤泥質土地層深基坑提供一種施工快、成型好、耐久性強、強度及抗剪能力均高的支護結構，成為基坑圍護結構設計關注的焦點。

鋼筋混凝土灌注樁是一種常用的支護形式，可通過改變樁深、樁徑、配筋、混凝土標號提高圍護結構的抗剪、抗傾覆能力，增強維護結構的強度及耐久性，成樁規則，軸線易于調整，形成的基坑形狀受控，可較好地解決深基坑邊坡穩定性差的問題，廣泛用于基礎處理、基坑圍護等項目。但在淤泥質土地層條件下，因地下水含量豐富、含沙量大，易發生塌孔、擴孔、群樁串孔等情況，對成樁質量影響大，且易造成臨近孔難以成孔，影響施工進度，塌孔后處理難度大，這就對施工企業提出了更高的要求。

二、深基坑支護施工的特點

2.1 安全隱患大

深基坑支護施工最明顯的特點就是基坑深度較大易發生安全事故。一般情況下，基坑基底低于地下水位。由于高層及超高層建筑、大型市政結構的不斷增多，使得荷載隨之增加，為了滿足工程建設的需要，基坑的深度也不斷增加，工程基礎所承受的壓力也隨之增大，而臨海軟弱地基受不同地質層影響，基礎承載力低、邊坡穩定差、地下水豐富。因此深基坑常常利用灌注排樁進行支護，通過鋼筋混凝土灌注樁及其冠梁支撐，并在樁之間布置旋噴樁止水帷幕。

2.2易受地質環境與水文因素的影響

要確保深基坑工程質量就必須對施工場地內的水文及地質情況進行充分考慮。在臨海軟弱地層淤泥及淤泥質土是最常見的地質情況，臨海灘涂多年沉積的淤泥深厚，較之內陸地區更為復雜，粉砂層、砂礫層摻雜情況也時有發生，加上臨海地下水豐富，導致土體穩定性差，一旦支護不到位，很容易發生坍塌等安全事故。因此在進行深基坑施工時，要充分考慮水文及地質環境的影響。

2.3深基坑具有多樣性

深基坑支護工程還具備多樣性的特點，其多樣性主要體現在區域性、風險性及遞增性。區域性是指深基坑支護工程受到區域環境的影響，如施工范圍內的水文、地質條件，施工臨近區域既有的建筑、人口密度、交通情況等;風險性是指深基坑工程施工周期較長，在施工過程中可能受到環境、氣候等因素的影響，導致工期可能出現延誤，并且深基坑工程危險性較大，風險因素眾多;遞增性是指伴隨近年來建筑高度、大型工程結構、體量不斷增加，對基礎的負荷能力提出了更高的要求，使得深基坑工程深度隨之遞增。

三、鋼筋混凝土灌注樁施工重點及要點

3.1優選施工設備

針對軟基地質條件，常用的沖擊鉆機、反循環鉆機因為鉆機沖擊效果、功率大等問題，易發生鉆孔破壞。可選擇小型正循環回轉鉆、潛水電鉆等設備。采用潛水電鉆成孔鉆機，由電力作為鉆機動力，避免風動、水動鉆機因排風、排水對地層擾動影響，降低塌孔、擴孔風險，減少超灌、提高成孔質量。可滿足水下鉆孔施工，克服地下水水位較高的地層條件鉆孔。

小型正循環鉆機、潛水電鉆設備重量較輕，對地基承載要求低，適用范圍更廣。

3.2 鉆機成孔

（1）鉆機就位前，要進行孔口護筒埋設，根據地層條件確定孔口護筒長度，最短不小于2.0m，防止鉆機施工過程中的振動造成孔口塌陷等。護筒上端單側預留進（出）漿口，確保護壁泥漿進（出）孔通暢。

（2）鉆機就位后需進行試車，觀察停機位基礎牢固程度，發現異常及時處理，地基不足以承載的情況下，設置鋼墊板增大承載面積。試車時還需檢查設備運轉情況，無異常方可進行施工。

（3）鉆進過程中，及時對鉆進速度、鉆桿偏斜角度、進出漿量、鉆進深度等參數進行進行記錄，異常情況的記錄盡量詳細，以方便、準確地判定不良地層高程及情況。

（4）護壁泥漿要根據地層含水情況進行調整，調整的依據則為對出漿的檢測結果。

（5）成孔技術要求：孔位偏差不得大于5cm，孔徑不小于-0.1D且不小于-5cm。施工時及時檢查鉆頭磨損情況，補焊鉆頭，保證孔徑的要求;鉆進過程中，控制鉆桿垂直度，保證孔垂直度不大于1%的要求。

3.3棄漿、棄渣處理

（1）成孔棄渣隨鉆進排至泥漿池，及時安排專人清理棄渣。

（2）在成孔及澆注混凝土時，孔內泥漿應按事先挖好的泥漿溝排放，排放時應由專人進行疏導。

（3）泥漿池內泥漿應隨時外運，保證樁孔內泥漿排放暢通，避免泥漿外溢。

（4）需要外運廢棄的泥漿選用區內環衛清潔密封罐車，以保證外運及時，并符合環保和市場要求。

3.4鋼筋籠制作與安裝

（1）根據鉆孔情況記錄確定擴孔、坍塌高程段，采用特制橡膠護筒、自制白鐵皮護筒，包裹在鋼筋籠外側并做支撐及固定，護筒長度根據分析地層缺陷高度確定;護筒和鋼筋籠連接采用焊接方式和鉚釘方式;設置護筒可以起到限制超灌、預防塌孔的作用，節約了混凝土灌注量，可以有效地控制了串樁、擴樁等問題。

（2）鋼筋籠焊接接頭采用單面搭接焊，搭接長度為10d，同一截面上，焊接接頭不超過主筋的1/2。

（3）加強筋與主筋點焊牢固，在鋼筋籠吊點處應加強，避免吊放時開焊。

（4）箍筋與主筋交點處均應綁扎牢固，綁扎數量不少于50%。

（5）保證鋼筋籠保護層厚度不小于5cm，應在鋼筋籠上每4.0m沿圓周綁扎三處混凝土墊塊。

（6）護筒與鋼筋籠之間墊塊高度與鋼筋保護層厚度一致。

（7）吊放鋼筋籠時，鋼筋籠要求垂直入孔，不得碰刮孔壁。

3.5混凝土灌注

（1）灌注前要認真清孔，沉渣厚度小于20cm。

（2）當下放鋼筋籠后、灌注混凝土前沉渣厚度仍較大，或孔壁變形造成鋼筋保護層不足時，使用塌孔清掃器進行孔內清掃，確保鋼筋保護層和孔內混凝土灌注質量。

（3）整個灌注過程中應認真做好各項記錄，包括灌注起止時間、停待料時間、天氣及灌注中的非正常因素等，記錄要完整、準確、及時。對灌注中的有關問題絕對不能隱瞞不報，而貽誤處理時間。

（4）混凝土采用導管法連續灌注，避免灌注過程中對孔壁的沖刷，導管為絲扣連接。導管底口與孔底距離控制在0.5m左右。為保證成樁質量，灌注過程中導管埋深不得小于2.0m。灌注全過程需保證導料管豎直。

（5）采用一種導料管單向自動限位裝置，導料管提升定位無需人工操作，降低安全風險，減少固定過程所用時間。解決灌注樁導料管拆卸過程中，下部導料管固定困難且固定效率低下的技術問題，該裝置不僅提高了工作效率，而且確保了施工安全。

（6）灌注混凝土至樁頂時，應適當超過樁頂設計標高30～50cm，以保證在鑿除浮漿后，樁頂標高和樁頭強度能符合設計要求。

（7）隨混凝土灌注高度的上升，盡量連續不間斷，并保證單樁灌入量。如有特殊情況受限，灌注時間間斷不得超過30min。最好是將混凝土從混凝土罐車中直接均勻投入到導管的料斗中。

（8）混凝土的檢測試驗，每一批商品混凝土進入施工現場后，除攪拌站按規范出據混凝土試件報告、施工現場復驗外，必須對混凝土塌落度進行檢測，檢測方法采用目測配合塌落度筒測試法。每施工15-20根樁應制備混凝土試件1組，以供檢驗需要，并提交試驗報告，原件存檔。

四、針對軟弱地基施工技術總結

結合河北省唐山市豐南臨港經濟開發區基礎設施建設項目，雨水泵站、污水廠、再生水廠、市政管網等眾多臨海軟弱地區深基坑施工經驗，在鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工階段總結了一系列專利技術并成功運用，明確了深基坑支護結構的質量。

4.1孔內護筒防護技術

采用一種灌注樁鋼筋籠孔內防護裝置（ZL202022726566.6），根據地質條件及鉆孔過程記錄情況，預判塌孔、擴孔等特殊情況的地層高度范圍，在鋼筋籠加工時，采用特制橡膠護筒、自制白鐵皮護筒，包裹在鋼筋籠外側并做支撐及固定，確保鋼筋保護層厚度。鋼筋籠入孔后起到限制混凝土超灌、防止繼續塌孔影響混凝土澆筑質量、預防澆筑過程竄孔影響相鄰孔施工質量等問題。

4.2塌孔清掃技術

采用一種灌注樁塌孔鋼筋籠清掃裝置（ZL201921491830.3），對于特殊地質條件下，成孔后或已安放鋼筋籠后，但未澆筑混凝土之前出現的塌孔情況進行孔內清掃處理，降低鋼筋籠浪費或重新開孔的損失。

（1）塌孔清掃裝置構成

灌注樁塌孔清掃裝置，由中軸、鉆頭和清掃器組成。中軸由鉆桿鋼管改裝和頂部連接扣件組成，中軸管徑同回轉鉆機鉆桿尺寸;鉆頭由梳齒鉆尖部、梳齒長條、梳齒短條組成;清掃器由加固環及支撐、清掃刷組成。清掃刷與加固環采用焊接。

（2）塌孔清掃裝置工作原理

使用本裝置時，通過中軸與鉆機鉆桿連接獲取動力。鉆頭配置長、短梳齒條，切碎、細碎土體顆粒，形成均勻漿液排出。利用鋼絲繩清掃刷對鋼筋籠后的土體進行清掃，達到保護層清理的目的。

（3）技術優點

通過對鉆孔灌注樁施工中出現的特殊塌孔情況的研究及分析，采用本裝置可有效的處理一些鋼筋籠變形量小的塌孔情況，減少因鋼筋籠清理難產生的廢孔、補樁施工等問題，起到節約成本、促進工期，保證設計意圖及工程質量的優點。

4.3混凝土連續澆筑技術

采用一種導料管單向自動限位裝置（專利號ZL201820764520.3），解決灌注樁導料管拆卸過程中，下部導料管固定困難且固定效率低下的技術問題，確保混凝土澆筑施工連續進行，保證灌注樁混凝土澆筑質量，提高施工效率。

（1）導料管單向自動限位裝置構成

自動限位裝置分為固定底座、活動卡板和連接螺栓三部分。所有構件均采用普通鋼板、方鋼制作而成;固定底座由槽鋼焊接而成，居中橫向連接桿件間距滿足混凝土導料管穿過，且居中縱向連接桿件在此處不貫通，固定底座上設置固定螺栓孔;活動卡板由方鋼焊接而成，固定端方鋼設置活動螺栓孔，另一端設置弧形卡槽;弧形卡槽弧形直徑略大于導料管外徑，略小于加勁肋直徑，可卡于加勁肋下部;活動卡板通過連接螺栓與固定底座相連，并可繞連接螺栓進行轉動。

（2）導料管單向自動限位裝置工作原理

使用本裝置時，將本裝置放置中心與已經鉆好的灌注樁孔中心對齊。活動卡板為對稱兩塊，限位部分為弧形卡槽，并輔助焊接方鋼進行加固，為對開結構;澆筑前弧形卡槽置于導料管加勁肋下方，限制導料管下移;澆筑過程中提升導料管，帶動活動卡板向上打開;下一節導料管加勁肋通過弧形卡槽后，活動卡板在重力作用下自動關閉，繼續限制導料管下移，此時可拆卸上部導料管。混凝土澆筑全過程無需人工進行導料管的限位，快捷安全。

（3）與傳統技術對比

與現有技術相比，優點是：該裝置結構簡單，制作、操作方便，可提高灌注樁導管拆卸的工作效率及安全性。

四、結束語

臨海軟弱地基灌注樁施工技術涉及內容多，針對地質、水文、氣象、工程構造、施工現場的不同情況應加強深基坑支護的專業設計及計算，超危大工程應進行專家論證。在施工過程中材料、施工工藝、施工管理等方面應嚴加管控，做到因地制宜，精心設計，管理嚴密，以充分發揮支護技術的作用。

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