馮仲康（四川電力建設(shè)二公司，四川 成都 610051）

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在深厚松填特堅石區(qū)域樁基成孔工藝的選擇探討

馮仲康（四川電力建設(shè)二公司，四川 成都 610051）

對于山區(qū)建設(shè)項目，由于建設(shè)場地多為山體爆破石方就近回填山谷，填料多為巖石，一般回填深度較深，有時達(dá)幾十米；同時，因工期緊，回填料石來不及按規(guī)范的級配粒徑破碎，回填不密實，孔隙率較大，給基礎(chǔ)施工帶來大困難。本文就是針對涪陵龍橋電廠深厚松填特堅石回填而造成樁基成孔的極大困難，采取的相關(guān)樁基成孔工藝探討和最終工藝及措施。

松填區(qū)域；樁基工藝；選擇

涪陵龍橋電廠平場全由爆破山體特堅石松填而成，全廠布置2400根樁基礎(chǔ)，樁徑為1200mm、900mm、800mm，深度分布14～21m。甲方提供的地勘資料是按規(guī)范規(guī)定的土石比和粒徑回填，廠址回填后表面為致密細(xì)石與土層，嵌巖強(qiáng)度為25～39MPa。但是，因施工單位現(xiàn)場踏勘未進(jìn)行深入勘探，中標(biāo)后進(jìn)入現(xiàn)場才發(fā)覺回填情況及地質(zhì)遠(yuǎn)非業(yè)主提供地勘資料那樣，實際回填情形為：①回填區(qū)域95%以上為石塊松填堆積而成；回填深度達(dá)5～15m；②大孤石量相當(dāng)大，1～4m巨石極為普遍；③孔隙率極大，孔隙達(dá)1～2m，極易跨孔；④堅石填料及基巖強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地勘資料提供強(qiáng)度地，實際上施工單位對現(xiàn)場回填石料取樣三組（每組5塊）規(guī)格φ150×150送到業(yè)主指定的試驗室進(jìn)行單軸抗壓強(qiáng)度檢驗，報告顯示該組石料的抗壓強(qiáng)度平均值為85.1MPa，標(biāo)準(zhǔn)值76MPa，大大超過地勘資料提供的平均強(qiáng)度33.7MPa和鉆測點(diǎn)中的最高值39MPa。

1　樁基成孔工藝方法的比較選擇

（1）機(jī)械回旋鉆孔：施工單位首先在煙囪區(qū)域采用機(jī)械回旋鉆機(jī)試樁鉆孔，試樁時垮孔厲害，根本無法正常鉆進(jìn)開孔，經(jīng)分析原因為：回填的土層中全是石頭，填方層土量很少，孔隙率很大，這樣填方的土體抗剪強(qiáng)度和抗滑移能力嚴(yán)重降低，造成極易跨孔的問題。由于跨孔嚴(yán)重，造成不能按設(shè)計給定的直徑成孔，成孔困難，且石料強(qiáng)度極高，也無法鉆進(jìn)。

（2）人工挖孔樁：同樣施工單位在廠區(qū)水塔區(qū)域先進(jìn)行人工挖孔護(hù)壁的試挖，人工挖孔樁采用氣動風(fēng)鎬鉆眼，鋼斬漲眼破碎的工藝，4個作業(yè)人員消耗日歷工時5d，有效作業(yè)時間65h，完成各2m深度的2個挖孔樁的護(hù)壁工作，進(jìn)度極為緩慢且過程中勞動強(qiáng)度很大，且回填孔隙率較大造成護(hù)壁混凝土耗量極大，且極易塌孔造成安全隱患。

（3）機(jī)械沖擊成孔：經(jīng)過在涪陵就近地區(qū)其他十多個施工現(xiàn)場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)極少采用沖擊成孔法，即使有一處工地采用本法，也是針對該現(xiàn)場狹窄，其他機(jī)械不便作業(yè)的位置使用本成樁方法。經(jīng)測算并與現(xiàn)場人員交流，發(fā)現(xiàn)機(jī)械沖擊成孔樁，成孔速度極慢，進(jìn)尺平均4～6d/m。

（4）機(jī)械旋挖成孔方法：針對上述情況，施工單位最終采用旋挖成孔法。從外地調(diào)入SWDM15型和SWDM28型多功能柴油旋挖鉆機(jī)進(jìn)場。15型回旋鉆機(jī)的額定功率為37kW/h，極限功率為 45kW/h，15型的柴油旋挖鉆機(jī)的額定功率為164kW/2200rpm，28型柴油旋挖鉆機(jī)的額定功率為250kW/ 2100rpm，如果配用的合金鉆頭能克服現(xiàn)場這種石頭的強(qiáng)度和硬度，鉆進(jìn)的能力和效率較回旋鉆機(jī)應(yīng)該有大幅度的提高。6 月16日清晨7點(diǎn)回旋機(jī)械鉆孔開始，到6月17日晚9點(diǎn)，兩孔分別進(jìn)尺深度一個7.5m，一個6.5m，進(jìn)入中風(fēng)化砂巖持力層深度分別為0.9m、0.5m（按設(shè)計應(yīng)為1.2m）。雖未達(dá)到終孔、清孔放鋼筋籠灌注混凝土的條件，但成孔效率最高、安全性得到了保障。故本工程最終采用些成樁工工藝。

2　本工程采用的多功能柴油旋挖鉆機(jī)成孔施工

2.1本現(xiàn)場旋挖樁成孔工工藝試鉆

施工單位于6月22日，7月4日經(jīng)過在煙囪區(qū)域正式開始試鉆4個樁，采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鉆頭，鉆進(jìn)效果有如下特征：

（1）從孔口標(biāo)高起以下2m左右范圍內(nèi)，孔周圍較大粒徑亂石隨著鉆筒的旋轉(zhuǎn)方向一起旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致鉆進(jìn)時跨孔嚴(yán)重。

（2）4根試樁即發(fā)現(xiàn)有3根樁存在大孤石，橫斷整個樁孔，一個位于開鉆后1m，一個位于開鉆后2m，另一個位于開鉆后5m。鉆機(jī)鉆到此孤石鉆進(jìn)相當(dāng)困難，相當(dāng)于每遇一次孤石即多取一次巖芯，效率極低。

（3）上部2m左右范圍鉆過以后孔開始成型，如果地層中的填料粒徑在≤300-400mm并且夾有泥土?xí)r鉆進(jìn)的速度在5～9min一筒 （1m），鉆頭幾乎磨損不大，如遇填料粒徑在≥400mm-500-600-800mm及以上時又不帶泥土鉆進(jìn)速度為30min鉆進(jìn)15cm左右，鉆頭磨損嚴(yán)重，幾乎全磨損（見附件照片），而試鉆的4個孔中三個有這種情況。

（4）鉆孔過程中和鉆孔完成后及易跨孔，水塔區(qū)域試鉆5個孔就有4個孔有嚴(yán)重的跨孔現(xiàn)象，有2個孔已到持力層取出部份巖芯時全孔跨掉。

2.2旋挖樁的效率與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的測算比較分析

（1）填料粒徑≤300～400mm并且夾有泥土的狀況：

鉆進(jìn)速度：12～6.5m/h，扣除提料、甩料等無用功占用的時間10%為：10.8～8.1m/h，單機(jī)每天24h作業(yè)可完成10m深度的樁（嵌巖1.2m取4h）5根-4根。鉆頭消耗平均每樁4組（主要嵌巖持力層消耗）×10顆×110元=4400元。φ800的樁鉆頭消耗880/m3，φ600的樁鉆頭消耗1760元/m3。

（2）填料粒徑≥400mm-500-600-800mm及以上幾乎不夾泥土?xí)r：

鉆進(jìn)速度：0.3m/h，不計提料、甩料等無用功占用的時間15%，單機(jī)每天12h作業(yè)可完成 10m深度的樁0.36根（3.6m），完成一根10m的樁需要連續(xù)有效鉆進(jìn)作業(yè)1.38d （33.3h）。鉆頭消耗1100元/m（1組/m，10顆/組，110元/顆），完成一根10m的樁，鉆頭消耗11000元。φ800的樁鉆頭消耗2200元/m3，φ600的樁鉆頭消耗3890元/m3。

為什么填料粒徑在≤300～400mm并且夾有泥土的狀況時鉆進(jìn)效率較高而鉆頭消耗相對較小，反之則成幾何倍數(shù)遞增？我們分析原因如下：

①因筒鉆的外直徑隨樁徑為600～800mm，當(dāng)填料粒徑小于400mm且越小，鉆頭和填料顆粒的直接摩擦就越小，填料顆粒隨著鉆筒的旋轉(zhuǎn)力和向下的壓力會運(yùn)動到筒內(nèi)不斷堆積到擠壓滿筒后提出甩料完成一個鉆進(jìn)循環(huán)。這個過程中填料顆粒能否順利運(yùn)動到筒內(nèi)是提高效率和降低鉆頭消耗的關(guān)鍵，加上土料的粘接作用每次提出的鉆渣和甩料的效率都較高，這個過程石料的強(qiáng)度和硬度對鉆進(jìn)的效率影響和鉆頭的消耗不是主因。②填料粒徑在≥400mm-500-600-800mm及以上又不帶泥土?xí)r，大顆粒亂石隨機(jī)的堆在一起或較大的孤石較難或幾乎沒有可能運(yùn)動到筒內(nèi)，只能靠鉆頭和顆粒硬磨鉆入，這時石料的強(qiáng)度硬度和鉆頭的強(qiáng)度硬度之差就成了決定鉆進(jìn)效率高低和鉆頭消耗大小的主因，加上失去了泥土對鉆渣的粘接作用，提出孔外的鉆渣和甩渣的效率都消耗大而效率低。

2.3采用成樁方法及措施

2.3.1選用鉆孔機(jī)械及鉆頭

針對本現(xiàn)場巖石強(qiáng)度極高，和填方內(nèi)大粒徑石頭較多的特點(diǎn)，選15型多功能柴油旋挖鉆機(jī)一臺配用牙輪鉆齒，28型多功能柴油旋挖鉆機(jī)2～5臺配用國外進(jìn)口鉆巖專用合金鋼鉆頭進(jìn)行鉆孔作業(yè)。

2.3.2防跨孔措施

針對填方內(nèi)孔隙率較大，成孔過程中和成孔后容易跨孔的點(diǎn)，采用在填方深度范圍內(nèi)加全鋼護(hù)筒的措施防止跨孔，加設(shè)全鋼護(hù)筒的目的：①防止鉆孔進(jìn)入持力層取巖心時回填層塌孔，發(fā)生塌孔埋鉆的事故。②防止灌注水下混凝土?xí)r塌孔，保證灌樁質(zhì)量，提高灌注效率。③降低和消除因跨孔給地面的人員和機(jī)械帶來的安全威脅。針對填方內(nèi)孔隙率較大，成孔過程中和成孔后容易跨孔的點(diǎn)，采用在填方深度范圍內(nèi)加全鋼護(hù)筒的措施防止跨孔，加設(shè)全鋼護(hù)筒的目的：①防止鉆孔進(jìn)入持力層取巖心時回填層塌孔，發(fā)生塌孔埋鉆的事故。②防止灌注水下混凝土?xí)r塌孔，保證灌樁質(zhì)量，提高灌注效率。③降低和消除因跨孔給地面的人員和機(jī)械帶來的安全威脅。具體措施如下：

（1）開孔鉆入1.5m深度后下放孔口φ1100的孔口護(hù)筒，在回填深度范圍內(nèi)，采用φ1000的回旋筒鉆鉆孔，當(dāng)成孔深度穿過回填區(qū)深度進(jìn)入原狀土和巖石前下放φ900的全鋼護(hù)筒，全鋼護(hù)筒采用厚度10mm的鋼板定制加工，3m一節(jié)和1m一節(jié)，掛扣或螺栓連接。配置10套（7m一套），循環(huán)使用。

（2）φ900的全鋼護(hù)筒加設(shè)完畢后，改用φ800的回旋筒鉆繼續(xù)完成下部原狀土和堪巖取芯成孔作業(yè)。

（3）灌注水下混凝土?xí)r，當(dāng)水下混凝土的灌注標(biāo)高超過導(dǎo)管底口5～6m時，拆掉灌注導(dǎo)管上部的積料斗，將鋼護(hù)筒的第一節(jié)和第二節(jié)提出拆掉，直到混凝土灌注完畢提出最后一節(jié)鋼護(hù)筒，嚴(yán)禁導(dǎo)管底口提出混凝土頂面，灌注時測定、記錄、簽證實際灌注量和設(shè)計及定額量的差量。

3　進(jìn)度保證措施

根據(jù)試樁鉆孔測定的鉆進(jìn)速度數(shù)據(jù)，28型鉆機(jī)鉆孔完成一根10m左右深度的樁平均需要3～4h，采取人員輪班，鉆機(jī)不停的方式1s連續(xù)24h作業(yè)，可單機(jī)完成6～7根樁，5臺機(jī)作業(yè)24h完成30～45根樁，并通過流水作業(yè)，則本現(xiàn)場所有樁基2～3個月可完成。

4　經(jīng)驗結(jié)語

深厚松填地基的樁基工程，為保障樁基礎(chǔ)質(zhì)量，同時為了保障工期，首先在回填時務(wù)必盡可能按規(guī)范進(jìn)行，保障合理的土石比、適當(dāng)?shù)募壟淞郊皦簩?，是保障樁基順利進(jìn)行的關(guān)鍵。再者，施工單位投標(biāo)前一定要現(xiàn)場踏勘，詳細(xì)了解場地真實回填情況（可采用挖掘機(jī)試挖等方法）；同時，根據(jù)回填情況提前選擇適當(dāng)?shù)臉痘すに嚕彩潜Ｕ瞎こ坦て谂c質(zhì)量的關(guān)鍵。

馮仲康（1976-），男，高級工程師，碩士生，主要從事工程管理工作。

TU753.3

A

2095-2066（2016）04-0057-02

2016-1-2