工程建設(shè)中旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用

嚴躍華

(漳州靖圓發(fā)展有限公司,福建 漳州 363000)

0 引言

隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)和地下工程的數(shù)量越來越多，對地基基礎(chǔ)的要求也越來越高。旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)是一種深基礎(chǔ)施工方法，主要通過旋挖鉆機將地面下的土壤挖出，形成孔道，然后在孔道內(nèi)注入混凝土或其他灌漿材料，最后通過振動或靜壓等方法使其固化，形成承載力強、穩(wěn)定性好的樁基。因其具備施工速度快、成樁質(zhì)量高、適應(yīng)性強等特點，被廣泛應(yīng)用于各類工程建設(shè)中。然而，由于施工過程復(fù)雜，涉及到機械、材料、地質(zhì)等多個領(lǐng)域的知識，如何科學(xué)、有效的控制施工過程，提高樁基質(zhì)量，是當(dāng)前工程界面臨的一個重要問題。本文主要目標(biāo)是探討旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用，通過分析實際工程案例，總結(jié)旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵技術(shù)和管理方法，提出解決實際施工中存在問題的有效措施，以期提高樁基質(zhì)量，保證工程安全穩(wěn)定。

1 工程概況

某工程項目，總建筑面積為20 601m2，地上13層，地下一層，建筑總高度49.95m。建筑結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度。采用Φ850和Φ1500鋼筋混凝土灌注樁，共計100根，樁身混凝土設(shè)計強度為C40，旋挖機鉆孔深度為25～41m。

2 旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 旋挖鉆機工作原理

旋挖鉆機的鉆頭在液壓馬達的驅(qū)動下，沿預(yù)定的軸線向下旋轉(zhuǎn)并向下壓，從而將地面下的土壤剝離并帶出孔外。這個過程中，鉆頭的旋轉(zhuǎn)是通過液壓馬達提供的動力實現(xiàn)的，這種動力可以使鉆頭以一定的速度旋轉(zhuǎn)，從而剝離土壤。同時，鉆頭向下的壓力則是通過鉆機的重量和液壓系統(tǒng)提供的，這種壓力可以使鉆頭向下進入土壤，從而形成孔道。

2.2 旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)工藝流程

旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)工藝流程圖見圖1。

2.3 施工過程

2.3.1 鉆孔

結(jié)合本項目的地質(zhì)情況和施工需求，采用了2種型號的旋挖鉆機，即旋挖斗鉆頭和旋挖螺旋鉆頭2種鉆頭。制定樁位中心坐標(biāo)圖，坐標(biāo)圖獲批后，可作為樁位布置的參考依據(jù)。采用全站儀確定鉆孔的中心位置，以中心點為圓點繪出十字線，以設(shè)置控制樁的定位。根據(jù)定位控制樁，確定鉆機位置、鋼護筒埋設(shè)位置。鋼護筒的制作材料采用15mm的鋼板，鋼護筒長度為3.0m，直徑大于樁徑20cm，這樣可以有效確保鋼護筒的堅固性。在本文工程中，使用旋挖樁機對地面部分進行穿孔，穿孔速度需要放慢，在達到護筒下2m附近后，變?yōu)樵瓉淼拇┛姿俣取Ｔ诖┛走^程中，使用斗式鉆頭將小顆粒的卵石進行施工。保持勻速逐步進行推進，采用錐形螺旋鉆頭對粒徑較大的卵石層進行施工，穿過卵徑較大的卵石層后，換回斗式鉆頭。接近設(shè)計標(biāo)高時，要減慢鉆進速度，確保各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求，以便及時驗收成孔情況。

2.3.2 清孔

成孔后，使用檢孔器測定孔徑。首先清理孔口的雜物，確保孔口平整，然后將檢孔器插入孔中，讓檢孔器的兩個測量點分別接觸孔壁的兩邊。檢孔器穩(wěn)定后，讀取檢孔器上的數(shù)據(jù)與設(shè)計圖紙進行對比，滿足設(shè)計要求后，采用反循環(huán)法清孔。通過向孔內(nèi)注入新的泥漿，同時排出孔內(nèi)的舊泥漿和雜質(zhì)，以進一步清潔孔內(nèi)沉渣并穩(wěn)定孔壁[1]。換漿完成后會進行第二次清孔操作，這一過程同樣需要配合新的泥漿使用，以確保孔內(nèi)的清潔和穩(wěn)定。換漿法清孔完成后，需要對孔內(nèi)的清潔度和穩(wěn)定性進行檢查，確認是否滿足施工要求。換漿法清孔能有效保證孔內(nèi)的清潔度和穩(wěn)定性，為后續(xù)的灌漿和成樁操作創(chuàng)造良好的條件。

圖1 旋挖鉆灌注樁施工工藝流程圖

2.3.3 下放鋼筋籠

通過抽樣檢查鋼筋，確保其性能、規(guī)格等皆滿足施工要求。鋼筋籠制作之前，要確認鋼筋是否彎曲，確認無誤后采用切斷機下料[2]。按照工程要求，鋼筋籠節(jié)長為9m或12m，分為3節(jié)或4節(jié)制作。鋼筋籠制作完成且驗收合格后，分段運輸至施工現(xiàn)場。使用20t起重機將鋼筋籠定位在孔口上方，慢慢地將鋼筋籠下放到孔內(nèi)，在下放過程中，需要專人監(jiān)控，確保鋼筋籠不會碰撞到孔壁，也不會偏離設(shè)計位置。當(dāng)鋼筋籠下放到位后，需要確認其位置是否正確，若出現(xiàn)偏差要及時調(diào)整[3]。最后，使用固定裝置將鋼筋籠固定在孔內(nèi)，防止其移動。在整個過程中，需要進行詳細的記錄和檢查，確保每一步都符合設(shè)計和施工的要求。

2.3.4 導(dǎo)管安裝

采用剛性導(dǎo)管，直徑一般在30cm左右，中間長度為3m。具體導(dǎo)管安裝長度見表1。在使用導(dǎo)管之前，將導(dǎo)管進行適當(dāng)擠壓，確認其是否出現(xiàn)破損，對每節(jié)長度進行標(biāo)注，為下一階段的施工提供便利。

表1 導(dǎo)管長度安裝表

導(dǎo)管需進行水密性試驗,根據(jù)本工程要求,計算導(dǎo)管能夠承受的最大內(nèi)壓力(Pmax),公式如下:

Pmax=1.3(r3hxmax-rwHw)

(1)

式中:r3為混凝土容重(kN/m3);hxmax為導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱最大高度(m);rw,Hw分別為孔內(nèi)泥漿的容重(kN/m3)和深度(m)。通過計算，確定工程導(dǎo)管能夠承受最大內(nèi)壓力。在此壓力下進行水密性試驗，若沒出現(xiàn)滲漏，證明導(dǎo)管合格。在安裝過程中，應(yīng)當(dāng)以鉆孔的深度為依據(jù)，合理配置導(dǎo)管長度，將導(dǎo)管放入孔內(nèi)時，要確保其與鉆孔底部之間保持大約50cm的距離。

2.3.5 灌注混凝土

(1)初灌混凝土數(shù)量。按照規(guī)范要求，計算首批混凝土灌注數(shù)量(V),公式如下:

(2)

式中:D,d分別為樁孔設(shè)計直徑和導(dǎo)管直徑(m);H1,H2分別為孔底與導(dǎo)管低端距離(m)和導(dǎo)管初次埋置深度(m);h1為導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱平衡管外壓力需要的高度(m)。通過計算得知初灌混凝土量,并以此來確定采用骨料斗容量。

(2)混凝土澆筑。采用壓球法對混凝土進行澆筑。在導(dǎo)管的一端放入橡膠球。橡膠球的作用是封閉導(dǎo)管的一端，防止混凝土從導(dǎo)管底部流出[4]。通過導(dǎo)管另一端進行混凝土的澆筑。可使用攪拌車或其他方式將混凝土倒入導(dǎo)管。隨著混凝土的流入導(dǎo)管，橡膠球逐漸被混凝土推壓向前。通過調(diào)整澆注速度和球的位置，橡膠球保持在混凝土前端。當(dāng)混凝土澆注到指定高度后，逐漸提升導(dǎo)管，確保混凝土填滿導(dǎo)管內(nèi)部。混凝土充分凝固后，可以拆除導(dǎo)管和取出橡膠球。需要注意的是，在進行壓球法澆筑時，確保橡膠球的尺寸和導(dǎo)管直徑匹配，以確保良好的密封效果。同時，根據(jù)實際情況和設(shè)計要求，可能需要采取其他措施來保證混凝土的質(zhì)量和澆筑效果。在施工過程中，應(yīng)注意安全操作，確保工作人員的人身安全。

3 工程效果檢測與分析

3.1 樁身完整性檢測

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，對樁身結(jié)構(gòu)完整性進行檢測。本工程混凝土灌注樁共100根，采用鉆芯法進行檢測，檢測樁的數(shù)量占總樁數(shù)的10%，所以檢測樁數(shù)量為10根。低應(yīng)變檢測樁數(shù)100根，Ⅰ類樁86根，Ⅱ類樁14根。無出現(xiàn)Ⅲ類Ⅳ類樁，滿足規(guī)范及設(shè)計要求。Ⅱ類樁已按現(xiàn)行規(guī)范要求報設(shè)計單位處理。

3.2 單樁豎向抗壓承載力檢測

按照相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合工程項目情況，采用靜載法對單樁豎向抗壓承載力進行檢測(見表2)。檢測數(shù)量為總樁數(shù)的1%且不少于3根，當(dāng)總樁書少于50根時不少于2根，本工程總樁數(shù)100根(Φ850為70根和Φ1500為30根)，因此檢測數(shù)量為5根。

表2 單樁豎向抗壓靜載荷試驗結(jié)果

從表2可以看出，檢測樁豎向抗壓承載力值達到22 000kN和8 400kN，均達到了設(shè)計豎向抗壓承載力特征值11 000kN和4 200kN的2倍要求。

4 結(jié) 語

旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用是一項重要的技術(shù)手段。旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)具有較高的施工效率和施工質(zhì)量，由于旋挖灌注樁采用機械化施工，可以快速且精確地完成樁基的施工，減少了人工操作的誤差和不確定性。同時灌注樁的質(zhì)量控制相對較好，能夠滿足工程對基礎(chǔ)承載力和穩(wěn)定性的要求。旋挖灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)同時也存在一些挑戰(zhàn)和需要改進的方面。因此，需要進一步研究和改進旋挖灌注樁基礎(chǔ)使用技術(shù)，提高其適應(yīng)性和環(huán)境影響性。