復雜土質環境下反循環鉆孔灌注樁施工技術

任亞莉

（山西一建集團有限公司，山西太原 030012）

0 引言

隨著中國建設大發展時代的來臨，我國在建筑施工領域的各項施工技術已逐漸發展至世界領先水平。灌注樁施工作為建筑基礎部分施工中至關重要的一環，其新型施工工藝層出不窮，鉆孔擴底灌注樁施工工藝、大直徑灌注樁等，并且廣泛運用于高層建筑和道路橋梁。建筑其饒筑混凝土前的鉆孔施工方法常用的有正循環鉆孔和反循環鉆孔兩種，主要根據鉆孔過程中泥漿排渣方向的不同進行區分。相比于正循環方式，反循環鉆孔方式的循環能力和排渣能力較強，成孔質量好，更節能環保。且現場施工過程中地質條件、外部條件、設計要求的不同，造成鉆孔灌注樁施工技術的控制要點、技術創新和管理存在區別。如何在較為復雜的環境下保證灌注樁施工達到進度、質量、安全文明施工等要求，需要不斷創新施工技術和實踐積累[1-5]。

1 施工工藝原理及流程

鑒于反循環排渣方式較正循環方式有較大的優勢，本文主要進行反循環鉆孔方式下灌注樁施工技術的介紹和研究。反循環鉆孔灌注樁施工內容主要包括定位鉆孔、排渣、下鋼筋籠、澆筑混凝土等。而反循環指的是排渣的方式，是反循環鉆孔灌注樁施工的一部分，是泥漿由泥漿池流入土孔內下沉，通過鉆桿內將土渣經過泵吸、氣舉、噴射等方式排到泥漿池中進行沉淀后循環使用的方式。反循環工作原理如圖1 所示。

2 應用實例

反循環鉆孔灌注樁技術近年來應用普遍，但是針對復雜環境下的反循環鉆孔在實際施工中仍有很多需要重視的地方。某工程嚴格按照復雜環境下的反循環灌注樁施工技術施工，嚴格控制各工藝環節。本節從項目情況簡介、施工工藝流程、過程控制要點等方面進行分析。

2.1 工程概況

圖1 反循環工作原理

某項目由公寓、酒店和裙樓組成，地下兩層，周邊環境復雜，四周緊鄰住宅、商業用房、市政道路、地鐵站等。土質條件復雜，粉砂、圓礫層最厚達10m，地下水豐富，基礎結構方案采用筏板基礎且樁基設計長度超長。在進行基坑開挖和灌注樁施工時，存在較大的工程施工難度，綜合考慮最終采用反循環鉆孔灌注樁技術進行施工。

2.2 施工工藝流程

項目進行施工時流程包括樁位放線、泥漿池泥漿制備、護筒埋設、鋼筋籠制作、鉆孔、排渣、下放鋼筋籠、二次清孔、混凝土澆筑等。施工時在關鍵節點加強檢驗和驗收能有效控制施工的質量。

2.3 施工過程控制

該項目灌注樁施工的主要控制要點包括：材料與設備的選用、測量放線的準確與復核、護筒埋設垂直度的控制、泥漿參數的過程控制、廢泥渣的處理、鉆機位置及鉆機鉆孔操作控制、圓礫、粉砂層護壁的堵漏、超長樁基垂直度的控制、鋼筋籠驗收及下鋼筋籠過程控制、澆筑混凝土以及整體上質量控制、安全文明施工控制。

2.3.1 測量放線

測量放線的準確是體現工程精細化的基礎。使用水準儀將現場高程記錄點引入施工場內，并根據設計圖紙和定位控制軸線使用經緯儀放出樁孔中心線。為了避免施工過程中對控制點樁位的影響，對正常使用的樁點每半月定期復核一次，如點位變化超過允許誤差，應對坐標或高程值進行調整。

2.3.2 護筒埋設

護筒埋設采用挖埋法。首先選用合適厚度的護筒，護筒上部需留有溢漿口并焊有吊環。護筒與定位樁進行垂直度校正定位后，在護筒與孔壁之間用素土進行窮實，同時注意護筒周圍、底腳等是否緊密等。

2.3.3 泥漿參數選擇、制備、循環及排渣

根據現場地質情況選定制備泥漿的參數，泥漿的相對密度為1.18～1.35，泥漿黏度為20～30Pa·s。同時泥漿池的設置考慮到場地狹小等因素，采用成品泥漿池與原地挖設泥漿池配合使用的方法，以提高超長反循環鉆孔灌注樁施工效率。

2.3.4 鉆進成孔

鉆機就位后采用全站儀測量鉆機回轉盤的水平度，并采用液壓千斤頂進行調平，調平后將鉆機墊實保證穩固水平。機架吊點中心、鉆機回轉盤中心與護筒中心應在同一垂線上，鉆機回轉盤中心與護筒中心的允許偏差20mm。當地層分布主要為圓礫、粉砂及粉質黏土時，為保證成孔的垂直度，鉆進過程中必須全程采用減壓鉆機方法。鉆機就位后，開啟泥漿泵循環2—3min，達到沖洗的作用。鉆頭應緩慢放置在護筒底，慢速鉆進至刃腳下1m 后，逐步增大轉速，進行正常鉆進。鉆孔過程應分班連續進行，避免中途長時間停止。在進行不同類別的土層施工時，需要控制進尺，每鉆進一個回次后鉆桿要及時進行掃孔。

2.3.5 圓礫、粉砂層堵漏護壁

由于該項目的地層分布主要為圓礫、粉砂及粉質黏土，松散地質層較厚。在進行鉆孔排渣的過程中易發生泥漿漏失嚴重、孔壁不穩定等情況，為了防止坍塌垮孔，采取了雙腰帶刮刀鉆頭、添加堵漏材料的用量、動態調整泥漿參數等措施保證鉆孔過程的順利實施。其中動態監測是指成孔過程中每6h 進行泥漿指標的檢測，包括泥漿密度、含砂率等，并根據檢測的情況對泥漿指數進行調整，保證泥漿護壁的穩定和排渣過程的順利。

2.3.6 超長鉆孔質量控制

由于地層土質原因，加之超長灌注樁設計，在反循環鉆孔過程中，項目采用減壓鉆進的方法。并從三個角度采取措施保證超長樁基鉆井成孔垂直度的施工質量，包括機械設備改進措施、作業平臺水平牢固改進措施和施工過程控制措施三個方面。具體鉆孔施工過程質量控制內容包括：鉆孔樁施工前探明和清除樁位處的地下障礙物；樁位允許偏差為：順軸線方向±50mm，垂直軸線方向±50mm，每根灌注樁鉆孔前應利用提前埋設的護樁復核樁位，圍護樁垂直度控制在3%C 以內；成孔深度必須符合設計要求，其允許偏差為±100mm；鉆孔樁原材料和混凝土強度必須符合設計要求，每樁制作安1 組混凝土抗壓試件；澆筑水下混凝土前應清底，保證樁底沉渣允許厚度在50mm；成孔過程中泥漿比重應能保證不塌孔，清孔后泥漿比重控制在1.15～1.25；鉆進過程中應經常檢查鉆頭直徑、磨損程度及鉆桿垂直度；樁基混凝土澆筑采用的導管直徑宜為200～250mm，導管使用前應嚴格清理干凈，并進行導管密閉性及通球試驗，導管底端距孔底應保持300～500mm；封底混凝土澆筑后導管埋深應不低于1m，混凝土澆筑過程中保持導管埋深2～3m，圍護樁混凝土應該具有良好的和易性，配合比應通過實驗確定，粗骨料宜采用粒徑為40mm 的卵石或碎石，混凝土坍落度宜控制在180～220mm；混凝土澆筑應連續，整樁澆筑應在封底混凝土初凝前完成，以保證鋼筋籠不上浮；樁身混凝土灌注完成后48h 內應避免重載車輛從樁附近經過，以保護成樁質量；混凝土充盈系數不得小于1.1，不宜大于1.15；現場用于質量控制的測量設備需齊備，測繩、泥漿比重計、坍落度筒燈等；現場澆筑混凝土過程中如發現混凝土外觀質量不符合要求，立刻向主管領導及拌合站報告，及時解決問題。

2.3.7 安全文明施工控制

現場對安全施工、環保措施和文明施工都有高標準、制度化的施工要求。在安全文明施工過程中，項目對施工前安全設施準備、危險區域警示標識、施工過程注意事項等都作出明確規定。對于環保施工方面，考慮施工現場為市中心鬧市區，需對施工廢渣、污水、施工粉塵、噪聲等進行現場處理、降污、防治，以達到較高的安全文明施工標準。

3 結語

當外部環境比較復雜時，如設計樁長較長、地下水位較高的軟、硬土層施工時，反循環鉆孔灌注樁施工技術具有較強的適應性，能較好的完成鉆孔任務和灌注樁澆筑。本文從反循環鈷孔灌注樁施工技術過程控制要點進行研究，從測量放線、護筒埋設、泥漿制備、鉆井成孔、護壁泥漿控制、圓礫、粉砂層堵漏護壁、超長樁基垂直度控制及安全文明施工控制等要點多角度進行施工技術說明和質量過程控制，為復雜情況下反循環鉆孔灌注樁施工過程控制、安全文明施工提供依據。