復(fù)雜地層長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁施工

王鑫磊 中冀建勘集團(tuán)有限公司

1 前言

長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁的施工程序是首先澆混凝土，然后安裝鋼筋籠，這種操作不僅在很大程度降低了施工企業(yè)的成本，而且對(duì)于整個(gè)工程的施工效率也有一定的提升。然而，在實(shí)際的施工過(guò)程中，該技術(shù)的應(yīng)用會(huì)受到施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件、施工工藝以及施工設(shè)備等因素的影響，為了保障施工的進(jìn)度和質(zhì)量，必須明確處理施工過(guò)程，對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)督。因此，以阿爾山路為例，探究復(fù)雜地層長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁施工具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 阿爾山路站工程介紹

2.1 工程概況

阿爾山路站即原來(lái)的茂盛營(yíng)站，其所在的位置為規(guī)劃阿爾山路與規(guī)劃金橋南路的T型交叉路口，主要是金橋南路呈東西向布置。規(guī)劃阿爾山路和規(guī)劃金橋南路的紅線寬分別為60m、24m，該站為地下兩層的11m島式站臺(tái)車(chē)站，左右線之間的距離和車(chē)站的總體長(zhǎng)度分別為14m、379.9m。標(biāo)準(zhǔn)段的主體結(jié)構(gòu)為單柱雙跨雙層框架結(jié)構(gòu)，其具體寬度為19.7m，車(chē)站中心里程處的頂板覆土和標(biāo)準(zhǔn)段坑深分別大約為3.25m、17m。阿爾山路站的主體施工時(shí)采用的是明挖順作法，結(jié)構(gòu)的外設(shè)置全部采用防水層外包，該站總共設(shè)置了2組風(fēng)亭以及4個(gè)出入口。阿爾山路站的附屬結(jié)構(gòu)均是地下單層箱型框架結(jié)構(gòu)型式，在實(shí)際施工時(shí)運(yùn)用的都是明挖法，在基坑的周?chē)贾忙?850mm@600mm的三重管旋噴止水帷幕，負(fù)責(zé)坑內(nèi)的降水，同時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)運(yùn)用的是Φ600mm灌注樁與鋼支撐支護(hù)相結(jié)合的體系[1]。

依據(jù)阿爾山車(chē)站開(kāi)挖的實(shí)際情況可以看出，該區(qū)域的地質(zhì)情況比較復(fù)雜，地下水位比較高，該工程的項(xiàng)目部對(duì)附屬結(jié)構(gòu)的維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)選擇運(yùn)用長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁，這不僅在很大程度上加快了施工的進(jìn)度，而且在施工對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響方面也有一定的降低。

2.2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

阿爾山路站附屬結(jié)構(gòu)的基底位于2-2-1粉質(zhì)黏土層、2-9-1圓砂層上；1號(hào)出入口主體結(jié)構(gòu)的基坑位于2-2-1粉質(zhì)黏土層、2-8-1砂礫層上；2號(hào)風(fēng)道主體結(jié)構(gòu)的基底位于2-9-1圓礫層上；3號(hào)出入口主體結(jié)構(gòu)的基坑位于2-2-1粉質(zhì)黏土、2-4-1粉礫層層上；4號(hào)出人口主體結(jié)構(gòu)的基坑位于2-2-1粉質(zhì)黏土層、2-9-1圓礫層上[2]。附屬結(jié)構(gòu)主要穿越4-2粉質(zhì)黏土、2-9-1圓礫層、2-8-2礫砂、2-5-2細(xì)砂、2-2-2粉質(zhì)黏土、2-2-1粉質(zhì)黏土以及1-2素填土，其具體的特征分別如下：4-2粉質(zhì)黏土，呈灰黑色，可塑，主要以黏粒為主，黏性較好，結(jié)構(gòu)緊密，土質(zhì)均勻，用手可將其搓成細(xì)條，該黏土的局部夾有黏土薄層和粉土；2-9-1圓礫，呈黃褐色，飽和，中密，磨圓度一般，主要由花崗巖和砂巖組成；2-8-2礫砂，呈黃褐色，潮濕一飽和，密實(shí)，主要由長(zhǎng)石和石英組成，含有微量黏性土且局部夾有小礫石，砂質(zhì)不純；2-5-2細(xì)砂，呈黃褐色，飽和，密實(shí)，主要由長(zhǎng)石和石英組成，局部夾有薄層粉砂和少量礫石，砂質(zhì)不純；2-2-2粉質(zhì)黏土，主要呈褐黃色，局部有灰褐色，可塑，主要由黏粒構(gòu)成，局部夾有粉砂薄層和粉土，土壤性質(zhì)不統(tǒng)一；2-2-1粉質(zhì)黏土，主要呈褐黃色，局部有灰褐色，可塑，主要由黏粒構(gòu)成，局部夾有粉砂薄層和粉土，土壤性質(zhì)不統(tǒng)一；1-2素填土，稍濕，稍密，主要的構(gòu)成要素是粉土，局部夾有礫石砂類土。

阿爾山路站場(chǎng)地的地下水是第四系潛水類型，含水層的厚度在25m～30m之間，場(chǎng)地地下水位的高度和地下水埋的深度的范圍分別為：1043.30m～1043.50m、5.30m～6.20m，屬于潛水類型，其中地下水位的年變化幅度為1.5m～3.0m，由于地下水的年變化幅度比較大，在實(shí)際施工之前還需要對(duì)地下水位進(jìn)行重新測(cè)量，抗浮設(shè)計(jì)水位在1046.5m左右。

3 復(fù)雜地層長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁的施工

3.1 選擇材料

對(duì)于每一個(gè)施工工程而言，選擇施工材料是最基本的工作，在正式施工之前，施工單位應(yīng)該保證用于施工的各項(xiàng)材料都符合施工要求，并依據(jù)相關(guān)的規(guī)定做好檢查工作。

首先，施工單位應(yīng)該選擇容易攪拌、易性好、灌水性好的混凝土，并確保混凝土的選取長(zhǎng)度與實(shí)際的施工要求相契合，混凝土的初凝時(shí)間在六小時(shí)以上為宜[3]。

其次，施工單位在選擇砂石時(shí)應(yīng)該充分考慮相關(guān)規(guī)定中砂質(zhì)量的檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，選擇清潔度高且具備適用性的中砂。

再次，在選擇外加劑時(shí)，應(yīng)該依據(jù)混凝土的配合比例確定外加劑的摻雜量和種類，同時(shí)應(yīng)該盡可能選擇液體速凝劑作為外加劑，這能夠有效降低企業(yè)的施工成本，提高工程的施工速度。

最后，在選用鋼筋材料時(shí)，施工單位應(yīng)該仔細(xì)檢查材料的品種、規(guī)格和性能，確保材料的這些因素符合相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 選擇設(shè)備

在選擇施工設(shè)備時(shí)，施工單位應(yīng)該依據(jù)長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁后施工工藝的基本過(guò)程，進(jìn)一步明確具體施工過(guò)程中需要的施工設(shè)備，其中具體的施工設(shè)備主要有加工設(shè)備、灌漿設(shè)備以及成孔設(shè)備等。對(duì)于成孔設(shè)備而言，在施工時(shí)主要使用的是長(zhǎng)螺旋鉆孔泵，必須確保長(zhǎng)螺旋鉆孔泵的動(dòng)力性能與場(chǎng)地的地址成孔徑以及成孔深度以及成孔徑相契合。同時(shí)，應(yīng)該選用混凝土輸送泵開(kāi)展灌漿工作，所選擇的用于連接輸送泵的鋼管一般為內(nèi)徑不小于150mm的高強(qiáng)柔性管[4]。

長(zhǎng)螺旋鉆孔泵具有地層適應(yīng)性較好、成孔速度快以及成孔垂直度較好等優(yōu)勢(shì)，能夠有效防止發(fā)生塌孔現(xiàn)象，并且不需要泥漿護(hù)壁，可以降低環(huán)境污染。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，選用長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠對(duì)附屬結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工為最佳方案。

3.3 施工流程

采用長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠施工，主要在長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔的設(shè)計(jì)深度的基礎(chǔ)上進(jìn)行，吊起鉆頭并同步借助混凝土泵經(jīng)過(guò)鉆桿中心通道。在一定壓力作用下，在樁孔中壓入混凝土，并根據(jù)灌注速度將鉆桿反轉(zhuǎn)提升，當(dāng)混凝土灌注至地面以后，然后用專用振動(dòng)設(shè)備或鋼筋籠自身的重量將鋼筋籠插入混凝土中，使其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的位置，從而成為鋼筋混凝罐土樁[5]。以下就其關(guān)鍵的施工流程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

圖1

①場(chǎng)地平整與測(cè)量放線：將場(chǎng)地平整到與統(tǒng)一標(biāo)高相吻合，并以圖紙坐標(biāo)依據(jù)將樁的中心坐標(biāo)放出來(lái)[6]。

②鉆頭選擇：依據(jù)不同的地層情況選擇不同型號(hào)和種類的鉆頭，當(dāng)?shù)貙拥穆咽^多時(shí)需要選擇錳鋼合金鉆頭，如果卵石強(qiáng)度高、粒徑大，可以將其直接破碎成孔，這樣能夠鉆出現(xiàn)頭擠偏的現(xiàn)象。

③鉆進(jìn)成孔：在開(kāi)始鉆孔之前，應(yīng)該將鉆頭閥門(mén)關(guān)閉，將鉆桿向下移動(dòng)使其觸及地面時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)馬達(dá)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度的速度堅(jiān)持先慢后快的原則，地表以下3m內(nèi)的鉆進(jìn)速度應(yīng)該小于1m/min，當(dāng)鉆進(jìn)至地表以下3m以外時(shí)再將鉆進(jìn)速度提升到2m/min，并維持這一速度直到鉆進(jìn)施工全部完成[7]。在成孔時(shí)，如果出現(xiàn)鉆桿男鉆或者搖晃的情況，則應(yīng)該放慢進(jìn)尺，以防止樁孔出現(xiàn)位移或者偏斜等問(wèn)題，甚至損壞鉆具和鉆桿。

④灌注混凝土及拔鉆：當(dāng)成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高以后，應(yīng)該停止鉆進(jìn)，開(kāi)始細(xì)石混凝土的泵送工作，從理論上而言，混凝土泵的出口壓力應(yīng)該為13MPa，輸送量應(yīng)該為80m3/h。當(dāng)混合料充滿整個(gè)鉆桿心以后進(jìn)行拔管操作。一般情況下，成樁的提拔速度應(yīng)該控制在90cm/min～110cm/min之間，實(shí)際的提鉆速度需要通過(guò)對(duì)比實(shí)際澆筑的混凝土量和鉆桿提升長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)混凝土量加以確定，防止因?yàn)榛炷恋臐仓坎蛔愣霈F(xiàn)塌孔現(xiàn)象。同時(shí)，在施工過(guò)程中每根樁的澆筑量不能比設(shè)計(jì)灌注量少，樁頂標(biāo)高應(yīng)該比設(shè)計(jì)標(biāo)高出50cm左右[8]。

⑤鉆機(jī)移位：當(dāng)完成上一根樁的施工以后，將鉆機(jī)移位對(duì)下一根樁進(jìn)行施工，通常運(yùn)用的是跳樁施工。此外，還需要結(jié)合混凝土的澆筑時(shí)限和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境在具體施工時(shí)對(duì)鉆孔樁的作業(yè)流程加以肯定。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伴隨著施工方法、設(shè)計(jì)理論的成熟以及工程機(jī)械、建筑材料、工程機(jī)械的發(fā)展，長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送混凝土后置鋼筋籠灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍，它不僅能夠節(jié)約施工造價(jià)和工期，有效降低施工成本，而且能夠節(jié)約水資源、減少水污染、降低對(duì)周邊居民生活的影響。