海口雅居樂健康教育新城項目鉆孔灌注樁施工技術應用及探討

余黎秋

（上海閘北城市建設有限公司，上海 200072）

0 引言

隨著我國海南島全面建設自由貿易港的大力展開，島內基礎設施建設正在加速進行。根據海南的地質情況，設計單位普遍選用鉆孔灌注樁作為擬建房屋的工程樁，因此鉆孔灌注樁工藝在島內被廣泛應用[1]。按照樁基施工行業規范，鉆孔灌注樁工藝有不同的分類方法，按照成孔方法的不同可分為正循環回轉鉆進工藝、反循環回轉進工藝、沖孔鉆進工藝、旋挖鉆進工藝、長螺旋鉆孔工藝、全套管鉆進工藝等。

本文以海口雅居樂金沙灣健康教育新城項目工程為例，分析了以該項目實際地質土層情況、氣候情況及周邊環境情況，探討了順利應用鉆孔灌注樁工藝的施工、組織技術[2]，分析了該項目在施工中的難點及應對措施，對沿海砂土地區的同類工程有一定的借鑒意義。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

1.2 地質條件分析

該項目場地地貌單元為海成一級階地，微地貌單元為人工開挖形成的水塘，場地地形稍有起伏，地面標高一般小于3.00m。大部分場地為水塘，水深一般1.00～3.00m，局部達6.00m。鉆孔各孔口標高-5.20～4.61m，相對高差9.81m。根據地勘報告，該場地地層巖性揭露地層有第四系全新統（Q4m）海相沉積土、第四系上更新統火山碎屑沉積巖（βQ3）、第四系下更新統海相沉積土（Q1m）、第三系上新統海口組海相沉積土（N2m）。地層巖性特征從上而下劃分為①、②、③、④、⑤、⑥、⑦共7 個工程地質層和⑥1工程地質亞層。分別為：①粗砂：層厚3.50～13.90m，平均值8.71m。②粘土：層厚 1.20～5.60m，平均值 3.19m。③粘土：層厚 0.50～2.00m，平均值0.80m。④中風化凝灰巖：層厚0.50～1.20m，平均值0.88m。⑤粘土：層厚0.90～7.30m，平均值4.50m。⑥粗砂：層厚4.60～12.10m，平均值 9.23m。⑥1粘土：層厚 0.70～2.50m，平均值 1.90m。巖芯情況如圖1 所示。

圖1 巖芯情況

2 施工難點分析

2.1 基坑排水

由于該項目是在基坑內施工，因此首先要解決的是排水問題。初步估算該基坑內現存水量約17 萬m2，且本場地還處于海邊，由于該項目基坑支護還未施工，在基坑向外排水的同時還有大量的地下水深入基坑內。另外，灌注樁施工階段正逢海南地區的雨季，降雨量非常大，所以必須要考慮在樁基施工過程中不間斷向基坑外排水，以保障整個施工場地在地下水位以上，施工才能正常開展[3]。

2.2 試樁施工

本項目7 棟主樓工程樁設計圖紙設計均采用旋挖鉆孔灌注樁工藝，在試樁施工過程中進場1 臺徐工XR240 型旋挖鉆機進行施工，在施工過程中發現存在以下問題：①由于本項目場地表層土為粗砂層，且平均層厚在9m 左右，在開孔前埋設常規2~3m的鋼護筒不能滿足樁孔上部的護壁作用，在成孔過程中出現塌孔現象。要解決這一問題須定制大量長度10m，直徑1m 的鋼護筒，并在開孔前用大型振動錘機械臂將鋼護筒振動打入至地面標高以上50cm 左右，再進行旋挖成孔施工，方能滿足樁孔上部10m 范圍內的護壁要求。如果全部采用該方法施工，需購置大量鋼護筒，施工成本大幅度增加，同時對周邊環境影響較大，特別是場地西側的村民會受到較大的影響，容易引發矛盾。②旋挖樁工藝在成孔過程中還需購置大量泥漿進行護壁，且成孔完成后產生的大量土方須及時外運至場外，以滿足施工場地需求；加上本項目是在基坑內施工，如在施工過程中從坑底往外運輸大量土方難度很大，且對施工的進度會造成嚴重的影響。③從試樁實際施工下來的情況看，樁身混凝土充盈系數達到1.35，樁身混凝土充盈系數偏高，對成本控制不利。

3 施工難點解決措施

3.1 排水施工

有針對性開展排水事宜。排水分兩步走，首先是將5 臺37kW 的泥漿泵均設置在場地東南角低洼處，24h 不間斷抽排坑內明水，每臺泥漿泵外設鋼筋籠用濾網包裹以防堵泵[4]。37kW 的泥漿泵的抗磨損能力強，吸進少量泥沙也不會堵泵，不易損壞，能確保排水的連續性。其次，待明水抽排完畢后在打樁施工過程中的排水，根據地質勘察報告提供的抽水試驗成果如表1 所示。

表1 抽水試驗成果

由于該場地表層土為平均層厚9m 左右的粗砂層，土的滲透系數非常高，再者本項目是坑內低洼處施工，每天坑內的排水量也非常大，如果采用常規沿基坑周圍一圈設置一排輕型井點排水，估計不能滿足排水要求；如果采用深井降水的方法，由于目前基坑圍護還未施工，深井必須滿場布設，對樁基施工會造成影響，而且造價偏高。經過反復討論比較，采用了明溝排水的方法，即先沿坑呢場地一周開挖寬度0.8m、深度1.5m 的排水溝，溝內先用碎石鋪設墊層，再在排水溝內通長放置直徑600mm 的半圓波紋管作為水槽，然后再間隔50~60m 設置集水井。每個井內設置1 臺15v 的帶水位限位自動抽水系統的水泵，24h 不間斷自動抽水。根據實施下來的效果看非常有效，既在甲方規定的時間內完成的坑內明水的抽排，確保按時開工，又在打樁施工過程中確保了場地的干燥，整個打樁工程順利進行。施工前場地原貌如圖2 所示。

圖2 施工前場地原貌

3.2 施工成孔工藝

有針對性地選擇不同成孔工藝，達到互補的效果。具體措施如下：場地東側4 棟主樓共364 根工程樁采用2 臺徐工XR240型旋挖鉆機進行施工，確保在50d 內完成，場地西側3 棟主樓共591 根工程樁采用6 臺GPS-10 型鉆機正循環回轉鉆機施工，也確保在50d 內完成。闡述理由如下：①旋挖樁工藝施工效率高，每臺機正常施工可成樁4 根，場地東側距離村民房較遠，成樁施工時對村民影響較小，不會引起矛盾。為在確保工期的情況下減少施工機械數量以滿足場地需求，故作此安排。②沿場地西側3棟主樓工程樁位置距離村民房距離較近，采用GPS-10 型鉆機在成孔過程中對土體擾動小，施工噪聲低，能確保施工給村民造成的各方面影響降到最低，但該工藝施工效率較低，每臺設備平均成樁不超過2 根，故須用機械設備數量來彌補效率低的問題，以滿足工期需求同時也要考慮到整個施工場地的布置問題，配置6臺設備比較合理。③從工藝角度出發，旋挖樁成孔施工需要泥漿，而正循環鉆機施工工藝恰恰能產生泥漿，將正循環鉆機產生的泥漿用于旋挖機施工正好互補，既方便了施工，又降低了成本。④正循環施工工藝的樁身混凝土充盈系數較小，一般在1.15左右，旋挖的樁身混凝土充盈系數在1.35 左右，對整個項目的混凝土用量而言，兩者相平衡總體混凝土充盈系數在1.22 左右，在確保樁身質量的同時也可以節約一些施工成本。

旋挖樁機施工下10m 長護筒，沿村民民房側采用正循環回轉鉆機施工圖如圖3 所示。

圖3 沿村民民房側采用正循環回轉鉆機施工

3.3 鉆孔灌注樁施工要點

3.3.1 定位

黑木耳棚室掛袋栽培技術具有省地、省水、省工和出耳早、防流耳、易管理等優點，在相同面積下，“掛袋耳”菌袋擺放數量是傳統地栽木耳的6倍。棚室生產環境可控，一個生產周期可省水70%以上。采摘期提前一個月，產出的木耳潔凈、無泥沙、品質好、售價高，是一項最新的栽培技術。該技術的示范推廣，對促進我鎮黑木耳產業素質提升，實現健康高效發展將起到積極的推動作用。主要技術要點如下：

根據現場已定出的測量控制點，采用全站儀定出樁位，樁位定出后，要做好樁位的軸線標記。隨后會同相關人員進行復核，并做好復核記錄，確認樁位的軸線無誤后，方可埋設護筒。在護筒埋設前旋挖鉆機與GPS-10 型鉆機對樁定位的保護方式有所區別，旋挖鉆機要以已放設好的樁中心為圓心，以現場已制作好的鋼護筒半徑為半徑實地畫圓，并用白灰灑出圓圈，在沿圓邊線上均勻距離分布盯入6~8 根鋼筋，以確保在鋼護筒下沉前定位準確。GPS-10 型鉆機的樁位按常規十字交叉法即可。

3.3.2 護筒埋設

定好樁位后，做好護筒埋設工作，本工程施工中由于選擇兩種成孔工藝，護筒埋設也有所不同，旋挖鉆機的護筒長度較長（10~12m），須用機械手振動錘下沉施工，護筒采用12mm 鋼板卷制，確保護筒具有足夠剛度。護筒直徑應比設計樁徑大200mm，護筒埋入原土1.0m，護筒口高出地面0.5m 左右，護筒中心線的允許偏差不大于20mm，護筒埋設應垂直。GPS-10 型鉆機施工的護筒用3mm 鋼板卷制，護筒直徑應比設計樁徑大100mm，護筒埋入砂土中1.0~1.5m，高出地面200~300mm，四周用黏土填實，特別要注意的是由于本項目地表為砂土，采用開挖埋設護筒的方法時，護筒埋設深度不宜太深，已防止護筒埋設前就出現塌孔。護筒埋設施工圖如圖4 所示。

圖4 護筒埋設施工

3.3.3 成孔施工

由于本項目采用旋挖鉆與正循環回轉鉆兩種成孔工藝，利用回轉鉆產生的泥漿提供給旋挖鉆成孔時的泥漿護壁之需，但由于現場為砂土地質，回轉鉆產生的泥漿中的含砂率較高，所以現場旋挖鉆機的泥漿池須設至沉淀池和循環池，泥漿先經過沉淀池沉淀后再到循環池循環使用。期間要經常檢查泥漿的比重、粘度、含砂率是否符合要求，通過加水或加泥粉來調節，以確保旋挖鉆護壁之需。

3.3.4 清孔

回轉鉆應以一次清孔為主，二次清孔為輔。當鉆頭到達預定樁底標高后，停止往下繼續鉆進，并及時調整泥漿性能進行一清，即首先將鉆頭提起至距離孔底20~30cm 的高度，鉆具掛慢檔繼續保持轉動狀態進行空鉆，其目的是利用鉆頭攪動孔底沉渣，以增加一次清孔的效率。在砂土地層一次清孔時間不宜過長，防止因清孔時間過長而引起塌孔現象。清孔泥漿的粘度宜適當提高至24~25s，返處孔口的泥漿比重不宜大于1.30，用手撈摸孔口流出的泥漿應無顆粒感，且沉渣厚度控制在10~15cm，即作為一次清孔的結束標準。在砂土地層施工二次清孔時間更不宜過長，避免發生塌孔現象。

3.3.5 鋼筋籠制作與安裝

旋挖鉆機用吊車安放鋼筋籠，鋼筋下料長度以12m 鋼筋為主，回轉鉆機則利用鉆機自身的起吊設備安放鋼筋籠，由于鉆機高度在8m 左右，鋼筋下料長度以9m 鋼筋為主。鋼筋籠按照圖紙尺寸分節制作吊放，進行孔口焊接，主筋與主筋的搭接應50%錯開至少1m，主筋孔口焊接宜采用單面搭接焊，操作更為方便，為盡量縮短鋼筋籠孔口焊接過程的時間，至少配置2 名焊工對稱操作，因為在砂土地層施工，時間最為重要，所以在確保每道工序質量的情況下，應盡量減少成孔完成至灌注樁身混凝土之間的過程時間。

3.3.6 水下混凝土灌注

樁身混凝土灌注是成樁的關鍵工序，要求用導管水下灌注，一氣呵成。不同的樁徑選用不同直徑的導管，本項目樁徑800mm，選用直徑250mm 的導管比較合適，混凝土初灌料是確保成樁質量的第一步，非常關鍵，混凝土初灌量計算如圖5 所示。

圖5 初灌料

式中：V——混凝土初灌量，m3；h——樁孔深度，m；h1——導管內混凝土柱與管外泥漿柱平衡所需高度，m；h2——初管混凝土下灌后導管外混凝土面高度，取1.3~1.8m；d——導管內徑，m；D——樁孔直徑，m；k——充盈系數，取1.3；γw——泥漿密度，孔深＜60m 取 1.15×103kg/m，孔深≥60m 取 1.20×103kg/m；γc——泥漿密度，混凝土密度，取2.3×103kg/m。

在樁身混凝土初灌完成后應連續進行混凝土的水下灌注，水下混凝土灌注的關鍵就是導管不得撥出水下混凝土面，造成夾泥甚至是斷樁，導管在混凝土內的深度要保持在2~10m，深度太淺斷樁風險增加，深度太深容易發生堵管現象，只能在灌注過程中勤提管、勤拆管，不能為了方便一次性提拆6m 以上的導管，因此在下導管之前要準確丈量導管長度，在灌注樁身混凝土卸導管之前用帶吊錘的測繩測量樁孔內導管外的混凝土面深度，計算出導管底面與孔內混凝土面的高差值，以確保在卸導管時不出現導管撥出混凝土面的現象發生，造成斷樁的質量事故。

4 結語

綜上所述，本文通過采取以上措施，整個項目進展得非常順利，保質、保量、按期完成了合同施工任務，樁基子分部已全部通過質量驗收，得到了參建各方的一致認可。本文以海口雅居樂金沙灣健康教育新城樁基工程為例，針對在海島地區砂土地質、地下水位豐富、降雨量大的情況下如何合理地應用灌注樁工藝，以達到節能減排，減少對周邊環境的影響的目的。通過本工程，希望能為沿海地區類似項目的實施提供一定的參考依據。