淤泥地基公共建筑工程中沖孔灌注樁施工技術(shù)要點研究

蘇煌全

（福建建工集團有限責任公司，福建 福州 350000）

0 引言

近幾年來，我國的城市建設(shè)發(fā)展迅速，在這種背景下出現(xiàn)了很多淤泥地基處理方法。國外一些發(fā)達國家已經(jīng)形成比較完善的理論體系來進行研究土建技術(shù)，如美國有專門針對淤泥基礎(chǔ)施工過程當中所產(chǎn)生的影響因素提出一系列解決方案。而國內(nèi)關(guān)于淤泥地基相關(guān)研究較少，且理論與實際的施工情況有較大差異，所以導致我國在進行工程建設(shè)時遇到了很多問題。在淤泥地基公共建筑工程中，淤泥地基由于其獨特的工程特性，給建筑工程帶來了諸多挑戰(zhàn)。沖孔灌注樁施工技術(shù)是一種樁基礎(chǔ)處理方法，在淤泥地基公共建筑工程中可以進行應(yīng)用。伏茂等[1]在施工過程中無法直接觀察樁身內(nèi)部情況，因此難以確保樁身的完整性和質(zhì)量。張校強等[2]以某高樁碼頭工程為例，針對深水裸巖碼頭灌注樁施工開展研究，將引孔植樁技術(shù)應(yīng)用其中，以提升其施工效果。該技術(shù)應(yīng)用時存在一些問題，如施工過程中的定位精度難以保證、植樁的穩(wěn)定性不足等，這些問題導致了施工效果并未達到預期，應(yīng)用效果不佳。劉玉寶等[3]針對厚砂層強基巖地質(zhì)橋梁工程，開展鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究。該技術(shù)在實際應(yīng)用中受到多種因素的限制，如鉆孔過程中的塌孔問題、灌注混凝土時的質(zhì)量問題等，應(yīng)用效果不佳。在該背景下，本文以某淤泥地基公共建筑工程為基礎(chǔ)，以沖孔灌注樁施工技術(shù)要點為對象，進行深入研究。

1 沖孔灌注樁施工技術(shù)

1.1 施工準備

在打樁設(shè)備進入施工現(xiàn)場前，需對樁體進行清掃。同時，應(yīng)開挖泥漿池、沉淀池，其周圍應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置防護圍欄，以確保施工安全[4]。同時必須在未受影響的位置周圍建立縱軸和橫軸的基準點，作為施工參考。根據(jù)建筑設(shè)計要求，測量人員必須根據(jù)建筑圖紙更好確定沖孔位置，檢測合格后，方可組裝打樁機并回填套管。沖孔采用穿樁機，現(xiàn)場制作鋼筋籠，然后運至沖孔附近。使用混凝土作為澆筑材料，利用混凝土泵車或?qū)I(yè)的攪拌機進行混合，并通過特別設(shè)計的導管進行精準的澆筑。開孔前需要埋設(shè)護筒，該護筒的外殼由堅固的鋼板打造而成，其壁厚控制在6 ～8mm 之間，管道的內(nèi)徑則是根據(jù)樁的直徑增加12cm 來確定，以確保澆筑的精準性和效率。

本次在澆筑前會在護筒周邊填充一層粘土，并進行壓實，以確保澆筑過程中的穩(wěn)定性和安全性。對于護筒的埋設(shè)深度，一般控制在1.1 ～1.3m 之間，這樣既能保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固，又能滿足工程的需求。護筒的具體埋設(shè)方式如圖1 所示。

在對其設(shè)計時，必須考慮其剛性，因此需要在護筒上焊接加強筋，高度為1.2m，在護筒頂下20cm 處設(shè)一個20cm×40cm溢漿孔[5]。上部雜填土必須全部挖除，直至底部原土0.3 ～0.5m，護筒坑深至少1.5m，坑底必須保持水平。膨潤土也用來配制泥漿，進入礫石層時，需要加大泥漿的比重，以保證泥漿壁的穩(wěn)定性。當沖進不同程度的巖層時，泥漿的比例通過浮碴來確定。同時設(shè)置膨潤土的指數(shù)為22mm，粘土含量要小于45%，并且不得含有鈣鹽化合物。

1.2 沖孔和清孔

在開孔階段和表土鉆孔階段，錘子高度控制在50cm，打擊次數(shù)為每分鐘20 ～25 次；面對一層砂石時，錘子高度可合理增加至60cm，但沖擊次數(shù)應(yīng)保持在每分鐘20 次[6]。根據(jù)土層的不同情況，應(yīng)適當調(diào)整揚程。例如，在卵石土層中一般采用456mm 的中揚程，而在硬巖層則應(yīng)選擇800mm 的高揚程。鉆孔過程中，保證孔內(nèi)水位在1.4m 以上，定期清除孔內(nèi)泥漿并及時添加新泥漿，保持合適的水位高度。沖孔完成后，進入正常沖孔階段后可將錘子高度提高至1.6m，每班進尺控制在1.1 ～1.2m 之間[7]。在打樁過程中遇到鉆進到砂卵石層時應(yīng)加強監(jiān)測，如泥漿指標達不到要求，及時拋填粘土，通過鉆頭鉆進時的沖擊力重新造漿，使泥漿指標滿足要求，應(yīng)注意以下幾點：一是在沖好的孔內(nèi)填入合理碎磚石，以填補凹凸不平的巖層，采用“低錘快擊”的方法，壓覆石片，在孔底形成平整致密的平臺。二是用高錘完成打孔的工作[8]。沖孔完成后，應(yīng)立即進行沖孔檢查，只有在確認質(zhì)量后，才能進行第一次孔的清理。樁孔成型后，及時安排一次清孔時間并下放鋼筋籠，一次清孔時間控制在3h、二次清孔時間控制在2h；接導管時間控制在1h 內(nèi)。施工工序之間安排緊湊銜接，工序之間不緊湊，清孔結(jié)束至混凝土灌注之間的間隔時間過長，容易導致孔內(nèi)泥漿中砂粒沉淀或泥漿失水、沉淀。檢查過程中，要保證孔的直徑和孔的深度符合設(shè)計要求，不存在超深現(xiàn)象，并確保施工過程中下放鋼筋籠、安裝導管垂直度控制在1%以內(nèi)。

第一次清孔是要清除沖孔過程中形成的孔底沉積物和淤泥，為后續(xù)澆筑混凝土創(chuàng)造有利條件。在該過程中，需要利用離心抽吸泵將孔底的沉渣抽出。清孔是利用泥漿在流動時所具有的動能來沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖粒、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結(jié)力將懸浮著的沉渣通過泥漿的循環(huán)流動帶出樁孔，使得將樁孔內(nèi)的沉渣清理干凈。清孔過程中，必須及時補給足夠的泥漿，并保持孔內(nèi)漿液面的穩(wěn)定和高度。第一次清孔完成后，開始安裝鋼筋籠。安置好鋼筋籠后，再次清理樁孔。

第二次清孔時應(yīng)在下放鋼筋籠和澆筑混凝土的導管安裝完畢后，利用澆筑混凝土的導管作為清孔風管來進行。清孔過程中和結(jié)束時應(yīng)測定泥漿指標，清孔結(jié)束后測定孔底沉渣，孔底沉渣厚度不得大于50mm，孔底500mm 以內(nèi)的泥漿相對密度＜1.25，粘度≤28s，含砂率小于等于8%；二次清孔時間必須做到專人負責，邊循環(huán)清孔邊測孔底沉渣厚度。清孔完畢后，在等待混凝土過程中應(yīng)繼續(xù)循環(huán)清孔，直到混凝土到場后裝料斗灌注。

1.3 混凝土澆筑

使用導管法注入混凝土時，要注意在施工過程中混凝土灌注量，以有效保證灌注過程中具有較好的施工效果。其計算公式為：

公式中：V為灌注混凝土量；D為樁孔直徑；h為樁孔混凝土液面高度差；hi為導管與孔底的距離。施工過程中，應(yīng)關(guān)閉均衡網(wǎng)絡(luò)并定期測量，檢查其穩(wěn)定性。混凝土應(yīng)采用水下混凝土，同時測量并記錄每車混凝土的坍落度，坍落度控制在180 ～220mm。為確保第一批混凝土達到初灌量的要求，需要通過計算確定斗料的大小，首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導管首次埋深高度＞800mm 和填充導管底部的需要。因此，澆筑過程中要保證混凝土管底端距先導孔底部300mm，埋管深度不應(yīng)＜500mm，然后連續(xù)澆筑混凝土。水下混凝土澆筑過程中，必須嚴格控制埋管深度，埋設(shè)管道深度必須嚴格控制在2 ～6m范圍內(nèi)嚴禁把導管底端提出混凝土面，并應(yīng)控制導管提拔速度，安排專人測量導管埋深及其內(nèi)外混凝土高差并做好記錄。混凝土表面達到樁頂設(shè)計高度后，應(yīng)涂抹一層均勻的水泥漿，已完成的樁不允許車輛或鉆機從鄰近經(jīng)過，以免造成斷樁或樁位偏移情況。第一批混凝土不得少于1m3，且必須完全填滿導管底部預留的空間，按照“邊澆筑、邊拔管”的原則，控制導管提拔速度，保證導管埋入混凝土的深度保持在2 ～6m，樁孔內(nèi)混凝土必須確保樁身的完整性，避免發(fā)生“斷樁”現(xiàn)象。砼超灌高度宜為800 ～1 000mm，超灌部分應(yīng)在基礎(chǔ)施工時砍掉。

第一根樁澆筑完畢后，在砼終凝后，應(yīng)及時進行浸水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于14d，樁與樁之間需間隔施工。樁全部施工完成后，按照規(guī)范及設(shè)計圖紙要求隨機抽取一定數(shù)量的樁進行靜載和超聲波無損傷檢測，用以確定成樁的質(zhì)量。澆筑后應(yīng)及時用水清導管，經(jīng)常檢查導管，隨時消除導管堵塞等隱患，對損壞的連接螺栓或者導管應(yīng)立即更換。

2 實例分析

2.1 工程概況

本項目總建筑面積 35 820m2，基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)，地基與基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級，基礎(chǔ)形式：沖孔灌注樁。地下室停止降水時間為：降水須滿足地下室施工，后澆帶封堵，在確保主體結(jié)構(gòu)抗浮要求前提下方可停止降水。持力層：沖孔灌注樁基礎(chǔ)樁端持力層為碎塊狀強風化花崗巖。對于建筑工程的不同主體部位，不同構(gòu)件的混凝土強度等級相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

本工程的單樁承載力檢測采用靜荷載試驗，選擇樁號為AS-12 ～AS-16 的灌注樁，試驗必須在樁身砼強度達到 100%的設(shè)計強度，預期樁頂沉降量在24mm 以內(nèi)時能夠達到預期效果。樁基檢測前，將樁頂?shù)乃缮⒒炷凌彸，F(xiàn)場創(chuàng)建水平網(wǎng)格以控制標高。水準點應(yīng)埋在舊土層中，并選擇震區(qū)外的安全區(qū)域，以保證主要沉降觀測結(jié)果的準確。施工過程應(yīng)定期對水準網(wǎng)進行閉合測量。由安裝在樁頂?shù)挠蛪呵Ы镯斶M行壓力施加，并運用程百分表測讀。

2.2 結(jié)果與分析

設(shè)置樁截面的最大試驗荷載，對單樁進行樁頂沉降量測試，得到的測試結(jié)果如圖2 所示。

圖2 最大試驗荷載下樁頂沉降量結(jié)果

由圖中結(jié)果可知，最大試驗荷載為11 000kN 下，樁號AS-12 ～AS-16 的樁頂沉降量均在24mm 以內(nèi)，結(jié)果符合預期要求。說明運用本文施工技術(shù)能夠使得沖孔灌注樁在淤泥地基中具有良好的承載能力。該技術(shù)對于處理淤泥地基問題具有一定的適用性，合理控制樁頂沉降量，確保公共建筑工程的安全性，以應(yīng)對更復雜的地質(zhì)條件。

同時，為驗證本文施工技術(shù)的有效性，在檢測過程中，對樁基工程中灌注樁進行了混凝土芯樣鉆取。通過對這些樣品進行試驗，準確評定樁身混凝土的完整性。運用R45 油壓鉆機，鉆頭的直徑為120mm。在檢測過程中，通過受檢樁的混凝土芯樣試件來確定樁身的完整性類別。終孔深度要求為20m 以下。本次檢測工作完成的具體情況，如表2 所示。

表2 最終孔深情況

由表2 結(jié)果可知，終孔深度均在20m 以下，結(jié)果符合預期孔深標準。同時，結(jié)合最終孔深等情況，對單樁質(zhì)量進行評定：灌注樁均達到了設(shè)計要求的孔深，且樁身混凝土強度滿足相關(guān)標準。由此充分證明了沖孔灌注樁在淤泥地基中的施工質(zhì)量得到有效控制，確保了單樁的整體質(zhì)量穩(wěn)定可靠。通過本次實驗，進一步驗證了沖孔灌注樁施工技術(shù)在淤泥地基公共建筑工程中的可行性，為工程實踐提供了有力的技術(shù)支撐。

綜上所述，通過運用本文施工技術(shù)在淤泥地基公共建筑工程中的應(yīng)用，展現(xiàn)出良好的承載能力和穩(wěn)定性，確保了單樁質(zhì)量的良好水平。同時，樁頂沉降量均嚴格控制在允許范圍內(nèi)，樁身混凝土強度均達到設(shè)計要求，增強了沖孔灌注樁施工技術(shù)的有效性，達到良好的施工效果。

3 結(jié)論

本文對沖孔灌注樁施工技術(shù)要點進行改進和創(chuàng)新，并將其運用到實踐中。通過研究，得出如下結(jié)論：

（1）其在實際的應(yīng)用不僅可以確保工程質(zhì)量和安全，還能夠提高施工效率，降低工程成本。

（2）該技術(shù)嚴格控制施工參數(shù)，確保孔位準確、孔徑和孔深符合要求，注重泥漿護壁的質(zhì)量控制，防止孔壁坍塌等問題的發(fā)生。

（3）該設(shè)計還存在不足之處，如鋼筋籠的制作與安裝，混凝土的澆筑問題，振搗問題等。今后在研究中，通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和嚴格的施工管理，可不斷提升沖孔灌注樁施工技術(shù)的水平，為公共建筑工程的安全貢獻更多的力量，其對于提升工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、確保施工安全具有顯著意義。