孤立巖塊區(qū)深基坑支護(hù)旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)研究

［摘要］研究了廣州開(kāi)發(fā)區(qū)SDK-A2-1地塊項(xiàng)目二標(biāo)段基坑支護(hù)工程，重點(diǎn)關(guān)注了該工程中的孤立巖塊區(qū)域，采用旋挖成孔灌注樁的施工技術(shù)。首先介紹了工程概況，包括項(xiàng)目地理位置、用地面積、建筑面積以及地質(zhì)情況的復(fù)雜性，特別是孤立巖塊的分布和特點(diǎn)。隨后詳細(xì)介紹了施工技術(shù)的思路、路線，以及操作要點(diǎn)，包括樁位放樣、泥漿制備、孤石處理等方面的關(guān)鍵步驟。最后，強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)場(chǎng)成孔質(zhì)量控制的要點(diǎn)，包括超前鉆探測(cè)試、處理地下水與泥漿關(guān)系、處理異常情況等，以確保工程施工的成功和質(zhì)量保障。

［關(guān)鍵詞］孤立巖塊區(qū)；深基坑支護(hù)；挖成孔灌注樁施工技術(shù)

深基坑支護(hù)工程在城市建設(shè)中具有重要作用，地質(zhì)條件的復(fù)雜性常常為施工帶來(lái)挑戰(zhàn)。本文以廣州開(kāi)發(fā)區(qū)SDK-A2-1地塊項(xiàng)目為例，重點(diǎn)關(guān)注孤立巖塊區(qū)域，介紹了旋挖成孔灌注樁的施工技術(shù)及相關(guān)要點(diǎn)。孤立巖塊的分布和特點(diǎn)使得工程支護(hù)設(shè)計(jì)和實(shí)施變得更為復(fù)雜，需要全面考慮，以確保工程的成功。

1 工程概況

廣州開(kāi)發(fā)區(qū)SDK-A2-1地塊項(xiàng)目二標(biāo)段基坑支護(hù)工程位于廣州黃埔區(qū)，具體地理位置位于開(kāi)源大道南側(cè)、遂南路南側(cè)，以及云峰路東側(cè)。這一項(xiàng)目的建設(shè)用地總面積為13.52×104 m2，而總建筑面積達(dá)到40×104 m2。在支護(hù)方面，本項(xiàng)目采用了旋挖灌注樁，樁徑范圍在0.8～1.8 m。

該項(xiàng)目的地質(zhì)情況較為復(fù)雜，主要表現(xiàn)為孤石異常發(fā)育和硬質(zhì)夾層較厚。勘察資料揭示了項(xiàng)目地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，其中已完成的278個(gè)鉆孔中有96個(gè)鉆孔揭露了中微風(fēng)化花崗巖。這些花崗巖含有相當(dāng)數(shù)量的孤石，孤石率達(dá)到了33.4%。這些孤石的揭露厚度在0.2～7.0 m之間變化，平均為1.4 m。其頂面埋深在5.0～39.0 m，平均為13.36 m。而頂面的高程范圍在-5.45～74.21 m，平均高程為-31.05 m。具體的數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。此外，通過(guò)物理學(xué)試驗(yàn)，巖石的單軸極限抗壓強(qiáng)度如表2所示。

根據(jù)鉆孔資料，該場(chǎng)地的孤石具有以下特點(diǎn)：產(chǎn)狀各異，垂直厚度一般在5 m左右，埋深在13 m左右。呈集聚型分布，形成了典型的“孤石群”。屬于堅(jiān)硬巖，巖體較破碎，單軸抗壓強(qiáng)度在75 MPa左右。孤石的顏色各不相同，巖石裂隙發(fā)育，巖芯多呈短柱狀、塊狀，而錘擊聲顯得沉悶。這些地質(zhì)特點(diǎn)將在工程支護(hù)設(shè)計(jì)和實(shí)施中提出挑戰(zhàn)，需要綜合考慮以確保工程的順利進(jìn)行。

2 深基坑支護(hù)旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)介紹

2.1 研究思路及技術(shù)路線

在應(yīng)對(duì)本項(xiàng)目的特殊要求和工程特點(diǎn)時(shí)，制定了如下的施工流程，如圖1所示：

樁位測(cè)定：首先，需要準(zhǔn)確測(cè)定樁位，以確定鉆孔的位置。

護(hù)樁埋設(shè)：在樁位確定后，進(jìn)行護(hù)樁的埋設(shè)工作，確保樁位的穩(wěn)固性。

鉆頭就位：將鉆頭就位，準(zhǔn)備開(kāi)始鉆孔操作。

鉆孔裝配：進(jìn)行刀片和鉆孔設(shè)備的裝配，以便進(jìn)行鉆孔工作。

鋼護(hù)筒埋設(shè)：埋設(shè)鋼護(hù)筒，提供鉆孔的支撐和保護(hù)。

護(hù)筒檢驗(yàn)：對(duì)埋設(shè)的護(hù)筒進(jìn)行檢驗(yàn)，確保其質(zhì)量和穩(wěn)定性。

成孔操作：進(jìn)行實(shí)際的成孔工作，包括處理孤石、硬質(zhì)夾層以及鉆頭破巖。

基巖處理：對(duì)基巖進(jìn)行必要的處理，以確保孔的質(zhì)量。

清孔終孔驗(yàn)收：進(jìn)行清孔操作，確保孔的完整性，并進(jìn)行終孔驗(yàn)收。

鋼筋籠下放：將預(yù)制的鋼筋籠下放到孔內(nèi)，并確保其就位。

鋼筋籠加工：進(jìn)行鋼筋籠的加工和制作，以滿足工程需求。

導(dǎo)管安裝：安裝導(dǎo)管，為混凝土灌注提供通道。

混凝土灌注：進(jìn)行混凝土的灌注，以完成樁的施工。

機(jī)具清理：最后，進(jìn)行機(jī)具清理，并準(zhǔn)備進(jìn)入下一道工序[1]。

這個(gè)施工流程經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，旨在確保項(xiàng)目的高效、質(zhì)量和安全施工。

2.2 操作要點(diǎn)

在這一工程中，有一系列重要的操作要點(diǎn)需要特別注意和執(zhí)行，以確保施工的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量的保障。

樁位放樣：首先，采用徠卡全站儀進(jìn)行精確施放樁點(diǎn)，這是確保整個(gè)工程準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。隨后，務(wù)必進(jìn)行復(fù)核，以驗(yàn)證樁位放樣的準(zhǔn)確性和無(wú)誤。精確的樁位放樣是工程的關(guān)鍵，因此需要特別小心。

泥漿池和沉淀池分布原則：泥漿池和沉淀池的布置應(yīng)根據(jù)樁位的分布情況來(lái)決定。選擇位置時(shí)，務(wù)必考慮不會(huì)影響施工的位置挖設(shè)。這確保了泥漿循環(huán)池和沉淀池的布置能夠滿足整個(gè)工程的施工要求，同時(shí)避免不必要的重新填挖，從而節(jié)省時(shí)間和資源[2]。

泥漿制備：泥漿是旋挖破巖成孔的重要材料。它應(yīng)當(dāng)具有高比重和高黏度，也可以考慮投入黏土或泥球護(hù)壁。泥漿性能的主要參數(shù)應(yīng)選擇比重在1.15～3，黏度在18～25 s。此外，pH值應(yīng)該控制在7～9，膠體率應(yīng)大于95%。另外，需要特別注意控制含砂率，確保在成孔時(shí)低于4%，在清孔時(shí)低于2%。這些參數(shù)的合適選擇和控制有助于提高施工效率和保障工程的質(zhì)量。

在執(zhí)行這些操作要點(diǎn)時(shí)，工程人員需要保持高度的警惕和細(xì)致入微的工作，以確保每個(gè)細(xì)節(jié)都得到正確的執(zhí)行，從而保證整個(gè)工程的成功完成。

2.3 孤石處理具體措施

孤石處理是地下工程施工中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要特別注意執(zhí)行以下一系列具體措施：

孤石挖掘：在地下工程中，面對(duì)孤立巖石塊的情況，有效的孤石挖掘是不可或缺的一環(huán)。特別是當(dāng)孤石位于淺表層內(nèi)，距地表不足5 m時(shí)，通常會(huì)采用挖掘機(jī)的力量將這些堅(jiān)硬的石塊挖掘出來(lái)。挖掘后，必須注意對(duì)挖出的孤石位置進(jìn)行妥善處理。這通常包括回填，以填補(bǔ)挖掘留下的坑洞，通常使用黏土進(jìn)行回填，并通過(guò)夯實(shí)工作確保填充物的緊實(shí)度。最后，為了繼續(xù)進(jìn)行下一步的施工工作，需要在孤石所在的石層底部進(jìn)行鉆孔操作，為后續(xù)工序做好準(zhǔn)備[3]。

孤石深層處理：如果孤石的位置較深，位于土層或砂層下，或者埋深超過(guò)5 m，且孤石的強(qiáng)度與中微風(fēng)化巖類似，以至于傳統(tǒng)的截齒撈沙斗無(wú)法有效成孔，就需要采用不同的處理方法。在這種情況下，通常采用牙輪筒鉆，它的設(shè)計(jì)更適用于處理堅(jiān)硬的地層和孤石。這種技術(shù)可以有效地克服深層孤石的挑戰(zhàn)，確保施工的順利進(jìn)行。

處理困難情況：在實(shí)際施工中，有時(shí)會(huì)面臨孤石表面產(chǎn)生滑鉆或偏鉆等困難情況。為了克服這些挑戰(zhàn)，可以采用動(dòng)靜載耦合加壓方式。這意味著施工人員可以交替使用截齒取芯筒鉆和牙輪筒鉆，以應(yīng)對(duì)不同的情況。特別是在孤石強(qiáng)度高達(dá)70 MPa 時(shí)，應(yīng)該精確控制牙輪筒鉆對(duì)基巖的壓力，通常將其控制在200～300 kN，以確保安全且高效地施工。

解決截芯困難：有時(shí)，可能會(huì)遇到截芯困難的情況，即無(wú)法順利完成巖芯的截取，可以采取一些應(yīng)對(duì)措施。一種方法是增大對(duì)巖芯的扭矩，以提高截芯的效率。另一種方法是焊接截齒，以增加工具的截取能力。這些方法有助于解決截芯困難，確保孤石處理和成孔工作的順利進(jìn)行。

成孔速度控制：在地下工程中，成孔速度的控制至關(guān)重要，因?yàn)椴煌貙雍褪┕l件要求不同的成孔速度。通常，根據(jù)具體情況，需要在不同層次中精確控制成孔速度。在相對(duì)較容易成孔的土層中，成孔速度可達(dá)25 m/h。然而，在更堅(jiān)硬的基巖層中，成孔速度通常下降至每小時(shí)0.24 m。而在具有孤石等障礙物的地層中，成孔速度也相應(yīng)降低，通常在0.22 m/h左右。這種速度的精確控制確保了施工的順利進(jìn)行和孔洞質(zhì)量的保障。

清孔：清孔是地下工程施工中的關(guān)鍵步驟，其目的是確保孔洞的完整性和質(zhì)量。清孔過(guò)程通常與注水同時(shí)進(jìn)行，以保持孔內(nèi)水頭的高度在1.5 ～ 2.0 m/h范圍內(nèi)。這有助于防止塌孔等意外事件的發(fā)生，同時(shí)確保孔內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。清孔操作應(yīng)在沖洗液中含渣量小于4% 并達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求的情況下停止，以滿足施工要求[4]。

測(cè)沉渣：根據(jù)工程設(shè)計(jì)的具體要求，必須對(duì)孔底沉渣的厚度進(jìn)行精確控制，通常要控制在250 mm以內(nèi)。這是為了確保鋼筋籠和導(dǎo)管等后續(xù)工序的正常施工。測(cè)沉渣的精確度對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量至關(guān)重要。

鋼筋籠的制作及吊放：在地下工程中，鋼筋籠扮演著關(guān)鍵的支護(hù)和加固作用。制作鋼筋籠通常需要在制作臺(tái)上進(jìn)行，包括焊接和組裝。完成后，使用吊車將鋼筋籠準(zhǔn)確吊放到相應(yīng)的位置。吊裝過(guò)程需要嚴(yán)格的控制，以確保鋼筋籠的準(zhǔn)確定位，并且需要下放貫注導(dǎo)管，以滿足工程要求。

導(dǎo)管的下放：導(dǎo)管下放通常通過(guò)樁機(jī)自帶的卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行吊裝。在安裝完成鋼筋籠后，需要進(jìn)行二次清孔操作，直至孔洞達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。這確保了導(dǎo)管的準(zhǔn)確下放和位置的穩(wěn)定性。

水下混凝土灌注：水下混凝土灌注是最后一個(gè)關(guān)鍵步驟，通過(guò)自卸式田螺車將混凝土倒入接料斗，然后進(jìn)行灌注。在整個(gè)灌注過(guò)程中，必須嚴(yán)格控制灌注質(zhì)量，以確保混凝土充分填充孔洞并達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這是工程的最后一道關(guān)鍵工序，對(duì)工程質(zhì)量和安全性至關(guān)重要。

這些操作要點(diǎn)對(duì)于工程施工的成功和質(zhì)量保障至關(guān)重要，需要在實(shí)施中精確執(zhí)行，以確保工程按計(jì)劃進(jìn)行且質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)成孔質(zhì)量控制要點(diǎn)

在地下工程的現(xiàn)場(chǎng)成孔操作中，有一些至關(guān)重要的質(zhì)量控制要點(diǎn)，需要特別注意和執(zhí)行，以確保施工的成功和質(zhì)量。以下是這些要點(diǎn)的擴(kuò)寫(xiě)：超前鉆探測(cè)試：

超前鉆探測(cè)試是地下工程中的一項(xiàng)重要步驟，旨在在實(shí)際旋挖鉆進(jìn)操作之前充分了解孔位下的地層情況。這個(gè)測(cè)試過(guò)程涵蓋了全面的地質(zhì)評(píng)估和判定，以確保施工進(jìn)展順利。測(cè)試的結(jié)果將直接影響旋挖機(jī)鉆頭類型和加壓方式的選擇。通過(guò)詳細(xì)的測(cè)試，工程人員能夠更好地了解地下環(huán)境，從而制定出最合適的工程策略。

處理地下水與泥漿關(guān)系：在鉆進(jìn)的過(guò)程中，地下水與泥漿之間的互動(dòng)關(guān)系是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。這種相互作用可能導(dǎo)致孤石表面發(fā)生滑動(dòng)，這對(duì)施工進(jìn)度和孔洞質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，地下水和泥漿的控制至關(guān)重要。特別是在處理較硬且膠結(jié)性好的孤石時(shí)，需要仔細(xì)控制動(dòng)力頭的旋轉(zhuǎn)速度和加壓速度，以確保它們之間的協(xié)調(diào)和平衡。如果在加壓行程結(jié)束后未能切入泥巖，應(yīng)迅速提升動(dòng)力頭，重新進(jìn)行鉆進(jìn)操作，直到切入地質(zhì)負(fù)荷層上升，然后才能繼續(xù)連續(xù)鉆進(jìn)，以確保施工的穩(wěn)定進(jìn)行[5]。

處理異常情況：在進(jìn)行成孔工作的過(guò)程中，如果出現(xiàn)斜孔、彎孔、縮孔、坍孔或地面沉陷等異常情況，工程人員必須迅速采取行動(dòng)，立即停止鉆進(jìn)操作，并采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)解決問(wèn)題。只有在這些異常情況得到徹底解決之后，才能繼續(xù)進(jìn)行施工。這些措施的目的是確保工程的安全性和質(zhì)量，以防止?jié)撛诘娘L(fēng)險(xiǎn)對(duì)工程進(jìn)展和質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。

鉆頭檢查與糾正：在使用鉆頭的過(guò)程中，如果出現(xiàn)任何異常情況，工程人員必須立即進(jìn)行鉆頭檢查，詳細(xì)檢視鉆頭的狀態(tài)和使用情況。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須迅速采取糾正措施，以防止問(wèn)題進(jìn)一步升級(jí)，損害鉆頭和相關(guān)設(shè)備。這些糾正措施的及時(shí)執(zhí)行有助于確保施工的順利進(jìn)行，減少工程中的不必要延誤和損失，同時(shí)有助于保障工程的質(zhì)量和安全性。

這些現(xiàn)場(chǎng)成孔質(zhì)量控制要點(diǎn)對(duì)于地下工程的施工質(zhì)量和安全性至關(guān)重要。施工人員需要仔細(xì)遵循這些要點(diǎn)，以確保施工按計(jì)劃進(jìn)行，同時(shí)降低施工風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廣州開(kāi)發(fā)區(qū)SDK-A2-1地塊項(xiàng)目的研究，本文詳細(xì)介紹了深基坑支護(hù)旋挖成孔灌注樁的施工技術(shù)和要點(diǎn)。對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下的孤立巖塊區(qū)域，操作要點(diǎn)的精確執(zhí)行至關(guān)重要。這些技術(shù)和要點(diǎn)的應(yīng)用將有助于確保工程的高效、質(zhì)量和安全施工，同時(shí)降低施工風(fēng)險(xiǎn)。希望本文的研究成果能夠?yàn)轭愃乒こ烫峁┯杏玫膮⒖己椭笇?dǎo)，推動(dòng)城市建設(shè)的進(jìn)展。

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