卵石地層鉆孔灌注樁施工技術(shù)

楊 東 方

(中核華泰建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518055)

0 引言

都勻麒龍·華府項目位于劍江河畔，地層含較厚卵石層，其粒徑50 mm～600 mm不等，且涌水量大。樁基工程前期采用人工挖孔樁，因開挖深度較深，存在較大安全隱患未采納該成孔方式；后續(xù)采用沖擊成孔灌注樁試樁，經(jīng)檢測承載力無法滿足設(shè)計要求，亦未采納；泥漿護壁法旋挖成孔過程中沖擊較大，易導(dǎo)致卵石層塌方。經(jīng)項目研究討論最終選用全回轉(zhuǎn)鉆機聯(lián)合旋挖機+全鋼護筒施工工藝成孔，該施工方法是采用全回轉(zhuǎn)鉆機下鋼護筒，旋挖鉆機取土的施工方法，既充分發(fā)揮了全回轉(zhuǎn)鉆機大扭矩切割和下鋼護筒方面的優(yōu)勢，又充分發(fā)揮了旋挖鉆機在快速取土中的作用，在回填層、淤泥層等軟基地質(zhì)條件下，避免使用泥漿，利用全鋼護筒可靠護壁，使施工效率成倍提升，從而解決了該地質(zhì)成孔難題。

1 工程概況

都勻麒龍·華府項目位于貴州省黔南州都勻市，基礎(chǔ)樁徑分1 200 mm，1 500 mm兩種，設(shè)計為摩擦端承樁，樁端支承巖為中風(fēng)化頁巖或強風(fēng)化頁巖。樁身混凝土強度等級為C30及C50，水下混凝土。

2 地質(zhì)條件

現(xiàn)場場地標高約785.300 m，據(jù)勘察報告顯示，整個工程的土層存在卵石層，其中松散卵石層層厚1.2 m～9.7 m，稍密卵石層層厚1.0 m～10.3 m；8號樓存在強風(fēng)化頁巖透鏡體，巖體破碎；商業(yè)裙樓存在淤泥夾砂。

卵石層由河流搬運、沖刷，并隨著河流不斷改道、沖積形成，由于各個年份、各個季度河水流量、流速變化大，河道的沖刷面和背水面流量、流速不同，且擬建場地心灘是由于河流不斷沖刷改道而形成，導(dǎo)致卵石層在水平方向和豎直方向上，顆粒大小和密實度變化大，卵石層極不均勻。含水層位于卵石層，涌水量大，易坍塌。其層中卵石、漂石粒較大，粒徑最大達600 mm(見圖1)，采用旋挖成孔工藝鉆頭無法將大直徑的卵石挖出地面，成孔難度大。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝

本施工工藝將全回轉(zhuǎn)鉆機成孔及旋挖鉆孔施工工藝進行了結(jié)合，具體施工工藝流程如圖2所示。

3.2 操作要點

3.2.1地質(zhì)勘探及施工前準備

1)在準備施工前應(yīng)先取得樁位的地質(zhì)勘察資料，原則上每個承臺至少一孔，地質(zhì)復(fù)雜的一樁一孔。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，查明每根樁長和各地層厚度，以便確定鋼護筒埋設(shè)深度，制定施工方案，安排設(shè)備進場。

2)設(shè)備就位前，需將作業(yè)區(qū)域地面進行平整處理。可在場地內(nèi)進行硬化處理，在施工部位澆筑100 mm厚C20混凝土墊層(距樁邊不小于1 m)，內(nèi)設(shè)12@200雙向鋼筋網(wǎng)，作為機械承重使用；或采用厚度不小于30 mm厚鋼板周轉(zhuǎn)使用。

3.2.2測量放樣

樁中心控制點可以采用GPS或全站儀進行測量放樣。根據(jù)放出的樁中心定位點，用十字線釘4根控制樁并以4根控制樁為基準，控制鋼護筒的埋設(shè)位置和鉆機的準確就位。

3.2.3安放路基板

路基板(又稱導(dǎo)向平臺)長寬各4.5 m，高0.3 m，4個角的側(cè)面均設(shè)有一個吊耳。主材用20 mm厚鋼板焊接而成(見圖3)，其主要功能如下：

1)定點導(dǎo)引的作用。測量及設(shè)置樁心完成后，在測量樁的中心點周圍開挖約300 mm深的基坑，然后將路基板埋入其中，使路基板中心與樁的中心重合，確保在樁基施工過程中，鋼護筒不會發(fā)生偏移。

2)可以提高路基強度。它是各種樁基施工的專用操作平臺，具有一定的厚度，不易變形。由于其面積大，與地面接觸后，相當(dāng)于硬化地基，具有一定的承載力，節(jié)省了硬化所需的混凝土，解決了地基的承載問題。

3.2.4全回轉(zhuǎn)鉆機就位

用履帶起重機將鉆機移動到正確的位置，使護筒夾持裝置的中心位于路基板的中心，即樁位的中心。

3.2.5壓入護筒及取土成孔

1)壓入護筒。

將第一節(jié)鋼護筒吊入全回轉(zhuǎn)鉆機鉗口，對準樁中心，用定位油缸夾住底部帶專用刀頭(如圖4所示)的鋼護筒(如圖5所示)，旋轉(zhuǎn)壓入護筒，壓入深度約為2.5 m～3.5 m，然后用抓斗從鋼護筒中取土，在抓土的同時將鋼護筒連續(xù)旋轉(zhuǎn)壓入，使鋼護筒底部距開挖面不大于2.0 m，壓入深度視具體土質(zhì)而定。第一段鋼護筒壓入完畢后(接管應(yīng)預(yù)留離地1.2 m～1.5 m)，進行垂直度檢測。如果不合格，應(yīng)糾正并調(diào)整偏差。合格后，安裝第二節(jié)鋼護筒，持續(xù)下壓、連續(xù)取土。

2)取土成孔。

上部卵石層采用沖抓斗(如圖6所示)從鋼護筒內(nèi)取土，施工時結(jié)合地勘報告及所取出的土質(zhì)實際情況判斷，穿越卵石層后護筒繼續(xù)壓入結(jié)合使用旋挖機配合截齒底鉆頭(如圖7所示)進行鉆進取土直至滿足設(shè)計要求深度。

3.2.6終孔

鉆孔達到設(shè)計深度后，應(yīng)核實地質(zhì)條件。將鉆渣與地質(zhì)柱狀圖進行對比，驗證地質(zhì)條件是否符合設(shè)計要求。如與勘察設(shè)計資料不符，應(yīng)及時通知監(jiān)理工程師及建設(shè)單位代表聯(lián)系地質(zhì)勘察人員進行確認。如符合設(shè)計要求，應(yīng)立即對孔深、孔徑、垂直度項目進行檢查。

3.2.7清孔

清孔分兩次進行。鉆孔深度達到設(shè)計深度后進行第一次清孔(旋挖鉆機配合清孔鉆頭進行清孔)，清孔后立即將沉渣筒放到孔底，擱置15 min～30 min，待浮渣充分沉淀后再將沉渣筒提上來。第一次清孔應(yīng)符合規(guī)范要求，否則鋼筋籠不能下放。鋼筋籠安裝就位后，下導(dǎo)管，復(fù)測沉渣厚度。若厚度超過設(shè)計及規(guī)范要求，則采用氣舉反循環(huán)法進行第二次清孔，直至達到要求。

3.2.8鋼筋籠制作與安裝

1)鋼筋籠加工制作在鋼筋加工場進行。

2)鋼筋籠標準單節(jié)長度按照鋼筋原材長度進行制作，根據(jù)樁基終孔標高制作最后一節(jié)鋼筋籠。主筋連接根據(jù)直徑采用焊接或直螺紋套筒連接。

3)鋼筋籠就位后，固定掛筋和孔口板，防止鋼筋籠在澆筑混凝土?xí)r上浮下沉。固定時，應(yīng)根據(jù)鋼護筒的偏差，將鋼筋籠中心向相反方向調(diào)整，使鋼筋籠中心與樁中心重合。

3.2.9導(dǎo)管下放

1)導(dǎo)管采用內(nèi)徑300 mm、中間段長2 m、最底段長4 m的專用螺紋導(dǎo)管，并配有0.5 m，1 m，1.5 m等長度的非標準段。

2)導(dǎo)管安裝時應(yīng)逐節(jié)量取導(dǎo)管實際長度并按順序編號，做好記錄以便在混凝土灌注過程中控制導(dǎo)管埋置深度。并同時檢查橡膠圈是否安裝到位及每個導(dǎo)管兩頭螺紋有無滑絲等現(xiàn)象，以免灌注過程中出現(xiàn)導(dǎo)管進水等現(xiàn)象。

3.2.10水下混凝土灌注

1)混凝土直接在商品混凝土攪拌站生產(chǎn)，直接使用罐車由施工通道運至施工現(xiàn)場進行澆筑。

2)混凝土攪拌車到位后，首先采用大集料斗進行初灌，混凝土達到一定方量后更換小料斗、直至完成整根樁的灌注。

3)在混凝土灌注過程中應(yīng)保持護筒埋深不小于2 m，隨著灌注混凝土面的升高適時頂升護筒，逐步拆除護筒頂端節(jié)段，盡量避免鋼護筒因埋入混凝土超過初凝時間而無法拔除的現(xiàn)象。

4)混凝土灌注過程控制。正常灌注階段導(dǎo)管埋深控制在2 m～6 m，且每15 min～30 min測量一次混凝土面標高，測點為2個，當(dāng)測點出現(xiàn)較大的高差時，應(yīng)及時調(diào)整導(dǎo)管埋深。

5)樁灌注完成后，實測混凝土頂面標高須比設(shè)計樁頂高0.8 m～1.0 m。

3.2.11樁基質(zhì)量檢測

樁基經(jīng)各項工序嚴格質(zhì)量控制，本項目1號樓已完工的53根樁全數(shù)采用低應(yīng)變法檢測，6根經(jīng)鉆芯法檢測，6根經(jīng)聲波透射法檢測，100%達到了Ⅰ類樁標準。

4 結(jié)語

通過上述工藝技術(shù)，成功解決了在卵石地層中鉆孔樁的施工技術(shù)問題，為以后類似工程積累了經(jīng)驗，總結(jié)該工法有如下特點，可為廣大工程人員提供借鑒及參考：

1)使用全鋼護筒，孔壁不會坍塌，有利于提高成樁質(zhì)量；

2)無需制備泥漿，有利于文明施工；

3)作業(yè)面整潔，可大大降低泥漿進入樁身混凝土的可能性，成樁質(zhì)量高，有利于提高樁身混凝土對鋼筋的握裹力；

4)施工過程中振動小，產(chǎn)生的噪聲低，對周圍居民影響較小；

5)成孔垂直度更容易掌控，垂直度精準度大大提高，可精確到1/500；

6)成孔直徑標準，充盈系數(shù)小，與其他成孔方法比較，可節(jié)約混凝土用量，有利于節(jié)約成本；

7)可特制型鋼馬道，采用混凝土罐車直接卸料灌注，不使用混凝土輸送泵，有利于節(jié)約成本。