何永壽 林大帥 徐澤友

(南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210024)

1 地質(zhì)和工程概況

南京秦淮河以西(現(xiàn)稱河西地區(qū))屬于近代長江退移后形成，地層沉積時間較短，軟土層厚度大，厚度通?？蛇_(dá)50 m～65 m，漫灘地貌特征非常明顯。土層主要為粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂等，該類土具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，其中粘性土還具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性。近年來南京河西發(fā)展迅猛，大量多層和高層建筑在建，這類建筑荷載大，天然地基和人工地基不能滿足要求，需要采用深基礎(chǔ)。對于高層建筑，更是需要采用樁長超長的鉆孔灌注樁。而在這樣的地質(zhì)條件下進(jìn)行鉆孔灌注樁施工，容易發(fā)生縮徑，夾層，斷樁等，嚴(yán)重影響單樁承載力，因此施工要求高，成樁難度較大。

擬建工程位于河西清涼門大街，為一棟56層的辦公塔樓(高約300 m)，帶6層商業(yè)裙房，兩層地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)。場地揭示的地層為:①層雜填土;②層～④層為軟塑、流塑狀粉質(zhì)粘土或淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，局部夾薄層稍～中密粉土、粉砂，層底埋深45.0 m～51.5 m;⑤層為密實(shí)細(xì)砂，層底埋深:54.0 m ～59.8 m;⑥層為粗礫砂混卵礫石，卵礫石含量約15%～30%，粒徑約3 cm～10 cm不等，層底埋深:58.5 m～64.9 m。⑦層，⑧層為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化基巖，基巖類型有兩種:泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，屬較完整軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

2 樁型及持力層選擇

按照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，南京河西地區(qū)常用的樁型為混凝土預(yù)制樁和鉆孔灌注樁。預(yù)制樁通常以中下部粉砂、細(xì)砂作為樁端持力層，鉆孔灌注樁以底部中風(fēng)化基巖作為樁端持力層?；炷令A(yù)制樁的優(yōu)點(diǎn)是工期短，成樁質(zhì)量有保證。但樁基施工中的擠土效應(yīng)容易造成相鄰樁的位移和抬升，造成鄰近道路地基變形和地下管線受損。此外，在荷載很大的情況下，預(yù)制樁因難以穿越密實(shí)砂層，樁長受限，無法取得較高的單樁承載力，這時就必須選擇鉆孔灌注樁。由于本工程擬建建筑荷載大，通過估算樁長大于60 m，宜采用鉆孔嵌巖灌注樁。其中6層商業(yè)裙房及56層辦公塔樓以中風(fēng)化泥巖或中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為樁端持力層，設(shè)計(jì)樁徑為0.8 m;基坑支護(hù)樁及地下室抗拔樁以⑤層細(xì)砂為樁端持力層。

3 樁基施工技術(shù)

3.1 護(hù)筒制作與埋設(shè)

在南京河西漫灘地區(qū)施工，應(yīng)制作專用的鋼護(hù)筒，其作用是固定住樁位，引導(dǎo)鉆進(jìn)方向，同時還能起到預(yù)防上部松軟土體塌陷、使護(hù)筒內(nèi)水位比施工水位高出一定高度以使孔壁保持穩(wěn)定等作用。因孔口附近土體軟弱，設(shè)計(jì)時采用了雙層鋼護(hù)筒，其中內(nèi)護(hù)筒用薄鋼板卷制而成，內(nèi)徑80 cm;外護(hù)筒采用稍厚鋼板卷制而成，內(nèi)徑96 cm。外護(hù)筒的焊接接頭加設(shè)10 mm厚、15 cm寬的鋼帶以加強(qiáng)鋼護(hù)筒的整體剛度。

護(hù)筒埋設(shè)的步驟是，先通過測量放出樁位，在樁位中心安放護(hù)筒導(dǎo)向設(shè)施。擺放好護(hù)筒，借助外力使其下沉。通常是使用吊機(jī)將第一節(jié)護(hù)筒吊放到準(zhǔn)確位置，采用振動或其他方法讓其下沉;下沉到位后，將護(hù)筒內(nèi)的土柱挖除，再把第二節(jié)護(hù)筒吊入接合嚴(yán)密并用相同的方法使之下沉到位。護(hù)筒埋設(shè)到位后，其四周地面以下的脫空范圍應(yīng)用粘性土回填并壓密。本場地局部區(qū)域分布有雜填土，埋設(shè)護(hù)筒之前，應(yīng)將對應(yīng)位置的碎磚、混凝土塊等清除。

3.2 鉆進(jìn)施工

3.2.1 泥漿制作與應(yīng)用

在南京河西深厚軟土層中鉆孔，泥漿的配制十分重要。本工程地質(zhì)條件差，極易出現(xiàn)坍孔和縮徑，尤其在54.0 m～64.0 m深度范圍內(nèi)分布粗礫砂混卵礫石，更需要合適的泥漿來保持孔壁穩(wěn)定，提高鉆進(jìn)速度。為適應(yīng)本工程特殊的地層特點(diǎn)，采用了粘土復(fù)合泥漿，事先進(jìn)行若干次配合比試驗(yàn)，最終確定最優(yōu)配合比，泥漿密度為1.3 g/cm3左右。施工時需要定期對泥漿指標(biāo)進(jìn)行檢測，主要控制要點(diǎn)是泥漿的比重、粘度、含砂率等必須在合理的范圍內(nèi)。

3.2.2 成孔施工工藝

1)合理布置打樁順序。本場地分布著較厚的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，該類土具有明顯的結(jié)構(gòu)性和流變性，為防止鉆孔樁施工對附近已施工樁產(chǎn)生不良影響，事先規(guī)劃好打樁順序，采用跳打施工法。2)樁身垂直度控制。深長鉆孔灌注樁對成孔的垂直度要求很高，為了保證高的成孔垂直度，在樁機(jī)支承面上增加附加設(shè)備，增大增重樁機(jī)本體，使樁機(jī)更易保持穩(wěn)定。同時在鉆進(jìn)時隨時檢查鉆架鉆桿是否垂直，必須確保垂直度在驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍之內(nèi)。3)成孔深度的控制。樁架就位后先校核鉆具的各自長度，認(rèn)真記錄，鉆進(jìn)過程中根據(jù)所加鉆具長度及測量機(jī)桿余尺以計(jì)算成孔實(shí)際深度。4)施工樁徑的控制。河西漫灘地區(qū)超長樁的施工，成孔孔徑很關(guān)鍵，將影響到成樁質(zhì)量及鋼筋籠能否順利下放，在施工過程中必須采取可靠措施避免任何縮徑現(xiàn)象的發(fā)生，還要隨時對鉆頭直徑進(jìn)行復(fù)核，要確保鉆頭的有效直徑符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 清孔

對于超長摩擦樁，有的技術(shù)人員可能覺得樁端阻力相對樁側(cè)阻力太微不足道，所以容易忽視清孔的作用。實(shí)際上，盡管樁端阻力在樁承載力計(jì)算中所占比例很小，但良好的樁端土有利于樁身軸力的傳遞，可確保樁身的壓縮變形，有助于樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮，因此施工過程中對沉渣的控制是十分重要的。在本次河西工地樁基施工中，嘗試采用正反循環(huán)鉆進(jìn)法和反循環(huán)清孔法，具體說來即先采用正循環(huán)方法鉆進(jìn)，鉆入一定深度并進(jìn)入預(yù)定土層后，改為反循環(huán)鉆進(jìn)。兩種循環(huán)方式交替使用的優(yōu)點(diǎn)是能保證較快的鉆進(jìn)速度，而且通過泥漿的正反向流動可將較大體積的沉渣排出;而采用反循環(huán)清孔則能保證泥渣的外排通道暢通，可以清得比較徹底，清孔速度也快，以盡可能避免坍孔事故的發(fā)生。

3.4 鋼筋籠加工安放

在河西超長樁施工中，部分樁需要7截以上的鋼筋籠焊為一體。盡量減少鋼筋籠安放、焊接時間以節(jié)約孔口作業(yè)時間對防止坍孔意義重大。

3.5 二次清孔

漫灘地區(qū)土質(zhì)松軟，且孔深很深，在下放鋼筋籠和下放導(dǎo)管時都不可避免的將導(dǎo)致孔壁浮土再次沉到孔底，如果最終成為永久性沉渣，將大大影響成樁質(zhì)量。因此終孔前必須嚴(yán)格的作二次清孔工作，二次清孔在鋼筋籠、導(dǎo)管安放完畢后、混凝土澆筑前進(jìn)行，主要通過導(dǎo)管將泥漿送入孔底，將沉渣帶出。

3.6 灌注混凝土

為避免水下深水混凝土灌注時出現(xiàn)冒漿、跑漿、導(dǎo)管脫落、彎曲等異?，F(xiàn)象，灌注混凝土前應(yīng)對所有導(dǎo)管做檢查，分別進(jìn)行水密封性、承壓能力、接頭和關(guān)鍵部位抗拉抗扭能力等試驗(yàn)。導(dǎo)管通常采用外徑30 cm的無縫軋制鋼管。

灌注深長樁混凝土必須連續(xù)緊湊進(jìn)行，通過計(jì)算，本工程中混凝土的澆筑需要5 h～7 h的時間，由于混凝土方量較大，均事先計(jì)劃好混凝土運(yùn)輸車的連貫性，保證每一根樁混凝土澆筑都在規(guī)定的時間內(nèi)完成。

4 結(jié)語

鉆孔灌注樁應(yīng)用日益廣泛，在南京河西軟土地區(qū)，因地質(zhì)條件較差，樁長較長，施工中可能發(fā)生縮徑、夾層、離析、斷樁等缺陷，使樁承載力偏低，影響建筑物使用安全。本工程的深長鉆孔灌注樁施工在鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)、泥漿制作、鋼筋籠安裝加工及水下混凝土灌注等關(guān)鍵工藝方面積累了經(jīng)驗(yàn)，供類似工程施工參考。

[1]蔡志勇.深長鉆孔灌注樁在軟土地基中的應(yīng)用[J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2002(6):87-88.

[2]《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.