郭光八

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計(jì)有限公司， 云南 昆明 650001)

大直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁在昆明地區(qū)的應(yīng)用

郭光八

(十四冶建設(shè)云南勘察設(shè)計(jì)有限公司， 云南 昆明 650001)

在城市不斷擴(kuò)展和建設(shè)過(guò)程中，高層和超高層建筑不斷涌現(xiàn)，對(duì)相應(yīng)的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)提出了更高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求。結(jié)合昆明地區(qū)某超高層建筑物所采用的鉆孔擴(kuò)底灌注樁工程實(shí)例，闡述了這類新型樁基礎(chǔ)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，介紹了鉆孔擴(kuò)底灌注樁基礎(chǔ)的施工工藝，重點(diǎn)分析了施工過(guò)程中可能會(huì)遇到的特殊施工問(wèn)題及應(yīng)采取的處理措施，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供了借鑒。

大直徑；鉆孔擴(kuò)底灌注樁；施工工藝；特殊處理

0 前 言

近年來(lái)，隨著中部崛起和西部大開(kāi)發(fā)進(jìn)程的推進(jìn)，云南省昆明地區(qū)的高層和超高層建筑不斷涌現(xiàn)，這些高層和超高層建筑的主要特點(diǎn)是對(duì)樁基礎(chǔ)工程的要求越來(lái)越高，尤其是在軟弱土、周邊建筑密集和城市環(huán)境復(fù)雜地區(qū)，使得作為高層超高層建筑重要承載功能的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)不斷創(chuàng)新和提高[1￣3]。近年來(lái)在沿海地區(qū)出現(xiàn)了一種新型樁基礎(chǔ)——鉆孔擴(kuò)底灌注樁，這種樁型具有樁徑范圍大、單樁承載力高等特點(diǎn)，并且在施工時(shí)不需要專門降水、施工振動(dòng)小，因而得到了迅速推廣[4￣6]。但是，由于這種樁型施工過(guò)程中需要擴(kuò)大底部承載面積，施工工藝復(fù)雜，對(duì)施工人員要求比較高，目前在西部地區(qū)應(yīng)用相對(duì)較少。本文結(jié)合鉆孔擴(kuò)底灌注樁作為昆明地區(qū)某高層建筑樁基礎(chǔ)的工程實(shí)踐，對(duì)這種新型樁基礎(chǔ)的施工工藝及有關(guān)質(zhì)量控制措施進(jìn)行介紹，為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

某擬建大廈位于昆明市主城區(qū)，主體結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框支剪力墻，占地超過(guò)5000 m2，建筑物總高度109.6 m。擬建場(chǎng)地東側(cè)建筑物離基坑最近約4 m，南為另一建筑工地，西面緊鄰30層大廈，北靠近主干道。根據(jù)該建筑物荷載分布情況，設(shè)計(jì)采用鉆孔擴(kuò)底灌注樁作為傳遞荷載的樁基礎(chǔ)，其中設(shè)計(jì)樁身直徑為1.2～2.0 m，灌注樁底部擴(kuò)大頭直徑為相應(yīng)樁身直徑的2倍，有效設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)18.5～28.5 m，設(shè)計(jì)樁身混凝土強(qiáng)度為 C30。該工程共設(shè)計(jì)有鉆孔擴(kuò)底灌注樁132根。

2 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

根據(jù)該工程勘察單位提供的工程地質(zhì)勘察資料顯示，以其中的鉆孔ZK14揭露為例，該場(chǎng)地地層自上而下可劃分為：

(1) 素填土，該層填土結(jié)構(gòu)疏松，層厚為1.5 m；

(2) 粘土，該層粘土呈可塑態(tài)，層厚為1.8 m；

(3) 粘土，該層粘土呈可塑態(tài)，結(jié)構(gòu)較松散，其均勻性較差，層厚為5.8 m；

(4) 粘土，該層粘土呈硬塑態(tài)，壓縮性中等，其均勻性差，層厚為14.3 m；

(5) 粉砂，該層土有輕微粘質(zhì)感，鉆進(jìn)15 m后終孔，未能揭穿該土層。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水穩(wěn)定水位埋深在自然地表以下3.0～4.5 m，水位埋藏較淺，水量豐富，為潛水，局部承壓。

3 鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工

3.1 基礎(chǔ)方案選擇

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況分析，建議可采用鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力管樁和人工挖孔灌注樁作為上層建筑物基礎(chǔ)。針對(duì)上述建議方案，從實(shí)用性、施工工藝、工期、施工對(duì)周邊建筑的影響以及經(jīng)濟(jì)性等方面綜合比較分析，最終優(yōu)選出技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、工期較短的基礎(chǔ)施工方案。

預(yù)應(yīng)力管樁在造價(jià)和工期上均有優(yōu)勢(shì)，但施工時(shí)振動(dòng)較大，噪音大，而且施工管樁容易發(fā)生斷樁事故，施工質(zhì)量無(wú)法保證；人工挖孔樁是一種比較理想的樁型，但在施工中需要采取降水措施，而場(chǎng)地緊鄰高層建筑，降水不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致地面沉降，其后果不堪設(shè)想；近年來(lái)鉆孔擴(kuò)底灌注樁在沿海地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，其施工速度快、不用降水，通過(guò)樁底部擴(kuò)大頭施工有效提高承載能力。經(jīng)過(guò)測(cè)算，該工程采用鉆孔擴(kuò)底灌注樁的總造價(jià)，比采用人工挖孔樁含降水措施費(fèi)的總造價(jià)節(jié)省近200萬(wàn)元，具有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，因此本工程樁基礎(chǔ)采用鉆孔擴(kuò)底灌注樁進(jìn)行施工。

3.2 施工工藝

鉆孔擴(kuò)底灌注樁的成孔成樁工藝比較復(fù)雜，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格遵循有關(guān)的施工規(guī)范和操作規(guī)程[7￣9]，嚴(yán)格按要求做好施工過(guò)程的監(jiān)控和工程質(zhì)量管理，確保工程質(zhì)量。鉆孔擴(kuò)底灌注樁的施工流程見(jiàn)圖1[10]。

圖1 鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工流程

鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工過(guò)程中的成孔工藝相比普通鉆孔灌注樁的成孔工藝要復(fù)雜很多，其主要包括樁身鉆進(jìn)和孔底擴(kuò)大2道工序。樁身鉆進(jìn)采用GPS-15型鉆機(jī)鉆進(jìn)，鉆至設(shè)計(jì)深度后，使用機(jī)械三翼擴(kuò)底鉆頭進(jìn)行擴(kuò)底，然后采用泵吸反循環(huán)清孔，清除孔底沉渣，最后利用水下導(dǎo)管回頂法進(jìn)行混凝土灌注，養(yǎng)護(hù)成樁。

4 特殊情況處理

鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工工藝十分復(fù)雜，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作，施工過(guò)程中如發(fā)生特殊情況，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防手段和有效的處理措施。

4.1 樁身縮徑

在淤泥層、軟弱土層中鉆進(jìn)易發(fā)生縮徑。一般用鉆頭在縮徑位置來(lái)回多鉆削孔即可達(dá)到處理目的，縮徑嚴(yán)重者則可以加重鉆頭來(lái)保證成孔直徑。

4.2 塌 孔

塌孔是鉆孔擴(kuò)底灌注樁的通病之一，其危害較大，如處理措施不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致混凝土灌注充盈量加大，造成嚴(yán)重浪費(fèi)并存在質(zhì)量隱患。在卵石層、砂層、見(jiàn)水易化的粉土層或地下承壓水大的易塌孔地層應(yīng)特別調(diào)配泥漿的濃度和粘度，泥漿比重一般控制在1.3左右、粘度不小于22 s，必要時(shí)摻入優(yōu)質(zhì)粘土或粉土以確?？變?nèi)泥漿液柱壓力。另外，鉆進(jìn)時(shí)要控制好鉆進(jìn)速度，吊放鋼筋時(shí)注意不要碰撞掛壁。

4.3 斜 孔

產(chǎn)生斜孔的主要原因有：場(chǎng)地不平整，施工機(jī)械安裝不平穩(wěn)即開(kāi)始作業(yè)，地層中有孤石、夾層、風(fēng)化球體或障礙物，鉆機(jī)主動(dòng)鉆桿與導(dǎo)向桿異常變形等。因此，施工前首先要平整施工場(chǎng)地，使鉆機(jī)在施工中保持穩(wěn)定、鉆桿垂直，在鉆進(jìn)過(guò)程中要隨時(shí)觀察垂直度的情況，在復(fù)雜地層應(yīng)使用導(dǎo)正器慢速鉆進(jìn)，局部斜孔地段可采用循環(huán)鉆頭加導(dǎo)正器進(jìn)行掃孔，孤石和硬巖地層可采用沖擊成孔。

4.4 擴(kuò)底直徑

鉆孔擴(kuò)底灌注樁的主要優(yōu)勢(shì)就是在樁端部進(jìn)行擴(kuò)大。擴(kuò)大頭可以成倍提高樁端承載力，減少樁身直徑和樁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，降低工程造價(jià)。但由于擴(kuò)大頭是在水下作業(yè)，不能下到樁底直接丈量檢查擴(kuò)大頭的直徑。因此，要保證樁的承載力，樁端擴(kuò)大頭的尺寸應(yīng)得到很好的控制。在施工過(guò)程中，主要是通過(guò)檢查鉆桿位移是否符合要求來(lái)檢查擴(kuò)底情況，即按每種不同規(guī)格的擴(kuò)底鉆頭和不同的擴(kuò)底直徑要求，通過(guò)三角函數(shù)公式計(jì)算出鉆桿位移的尺寸，另一方面也可利用超聲波檢測(cè)儀來(lái)進(jìn)行水下擴(kuò)大頭直徑的檢測(cè)。

5 結(jié) 論

鉆孔擴(kuò)底灌注樁是在鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新樁型，由于其具有振動(dòng)小、噪音低、單樁承載力高、不用降水等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在高層和超高層建筑建設(shè)中得到了迅速發(fā)展。在單樁承載力相同條件下，與鉆孔灌注樁相比，鉆孔擴(kuò)底灌注樁可有效減少樁身直徑或縮短樁長(zhǎng)，同時(shí)還可縮小承臺(tái)面積，節(jié)省鋼筋、混凝土等材料用量，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。因此，鉆孔擴(kuò)底灌注樁具有廣闊的應(yīng)用前景。

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2015￣01￣16)

郭光八(1976-)，男，云南祥云人，工程師，主要從事巖土工程生產(chǎn)及管理工作,Email:376107138@qq.com。