胡正新（湖南省第五工程有限公司，湖南　株洲　412000）

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旋噴及旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)應(yīng)用研究

胡正新（湖南省第五工程有限公司，湖南株洲412000）

本文以某工程為例，闡述說明旋噴、旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)的應(yīng)用成功研究，工程因人工無法開挖到設(shè)計持力層（中風(fēng)化），而通過專家論證，通過旋噴，旋挖的處理在施工工藝與施工組織上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。成功處理了出現(xiàn)殘積中砂層后土質(zhì)遇水流動性增大的問題，該方案采用旋噴樁對殘積中砂區(qū)工程樁周邊進(jìn)行穩(wěn)定性加固，穩(wěn)固殘積中砂不流失，確保旋挖樁成孔。試驗與研究結(jié)果對今后在類似工程具有重要在借鑒和指導(dǎo)意義。

旋噴樁旋挖樁；殘積中砂區(qū)；水下澆筑混凝土

1　引言

該工程開工后現(xiàn)場實際挖到15m再不能開挖出現(xiàn)危險。根據(jù)本次勘察的結(jié)果，結(jié)合附近已建建筑物的基礎(chǔ)施工經(jīng)驗，通過專家方案論證，最后是采用旋噴和旋挖處理，旋噴處理后也出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，最后采用泥漿護(hù)壁，水下澆筑混凝土。本文著重敘述了旋挖樁的關(guān)鍵工序：成孔、清孔與放鋼筋籠及澆筑混凝土協(xié)調(diào)配合（縮短作業(yè)時間）以及旋噴樁關(guān)鍵工序：如何控制水泥漿液比重與注射壓力值及拔管的速度和水泥用量。

2　工程概況

湖南警察學(xué)院教學(xué)樓工程樁基施工，根據(jù)現(xiàn)場開挖及鉆探情況E～K軸交1～6軸出現(xiàn)殘積中砂層，此層土質(zhì)遇水流動性大，施工人員站在上面往下陷，根本無法施工。根據(jù)現(xiàn)場補勘情況，4#孔從48.67～39.17m深9.5m為殘積中砂層；6#孔53～41m深12m為殘積中砂層；17#孔48.9～44.6m深4.5m為殘積中砂層；19#孔47.7～38.8m深8.9m為殘積中砂層；38# 孔48.58～42.18m深6.4m為殘積中砂層；39#孔50.57～44.75m 深6m為殘積中砂層，殘積中砂層最深達(dá)12m。中風(fēng)化持力層最深為4#孔標(biāo)高為31.97m，樁孔深將達(dá)到32～34m深。

3　施工工藝流程及要點控制

3.1工藝流程（圖1）

3.2操作要點

（1）場地平整。將旋挖鉆機位置夯實、現(xiàn)場整平，以便旋挖鉆機、起重機、混凝土攪拌車出入施工現(xiàn)場。施工現(xiàn)場水、電、路三通，達(dá)到施工要求。

（2）測量定位。開工前對圖紙?zhí)峁┑乃袠痘鴺?biāo)進(jìn)行復(fù)核，準(zhǔn)確測量確定樁基中心位置；護(hù)筒埋設(shè)后應(yīng)復(fù)核樁位，設(shè)置十字護(hù)樁。

圖1　聯(lián)合施工工藝流程圖

（3）鉆機就位對中。

（4）埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒內(nèi)徑大于樁徑30～40cm，護(hù)筒高200～250cm，用旋挖鉆機將護(hù)筒壓入土層中，使護(hù)筒中心與樁設(shè)計中心一致，中心偏差不大于5cm，傾斜度偏差不大于1%，護(hù)筒頂面標(biāo)高高于地下水位1.5～2.0m并高出地面0.3m。

（5）樁基位置復(fù)核放樣。開鉆前復(fù)核樁基中心坐標(biāo)及平面位置。

（6）泥漿池、沉淀池開挖及泥漿調(diào)制。

①泥漿池、沉淀池開挖。施工前選定泥漿池及沉淀池的位置，泥漿池低于沉淀池，泥漿經(jīng)過沉淀后流入泥漿池，以便循環(huán)利用。泥漿池的體積為井孔體積的1.5倍，沉淀池體積大于井孔體積。

②泥漿調(diào)制。由于本工程黏土中含有大量高嶺土，雨水極易造成塌孔。根據(jù)現(xiàn)場對膨潤土和優(yōu)質(zhì)黏土不同泥漿性能及使用效果對比分析，本工程采用優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行造漿，泥漿性能如下：相對密度1.08～1.1，粘度（s）（CMC）18～22，含砂率（%）＜2。

（7）旋挖鉆鉆孔。

①用全站儀或經(jīng)緯儀復(fù)核鉆桿垂直度，開始旋挖鉆進(jìn)。在護(hù)筒刃腳處，宜低擋慢速鉆進(jìn)，使刃腳處有牢固的護(hù)壁；鉆至刃腳下1m后按土質(zhì)以正常速度鉆進(jìn)；通過粉砂層時放慢鉆進(jìn)速度，進(jìn)尺速度不超過3m/h，增加鉆機空鉆循環(huán)圈數(shù)，以加強護(hù)壁效果。

②每鉆進(jìn)2m或地層變化處，應(yīng)從鉆筒取樣查明土質(zhì)與設(shè)計資料核對。

③在旋挖鉆進(jìn)過程中對樁位進(jìn)行復(fù)測，進(jìn)入中風(fēng)化層時（埋深20m左右），用檢孔器或超聲波檢測儀進(jìn)行樁孔垂直度和孔徑的檢測，以便及時調(diào)整鉆頭直徑。

（8）泥漿稠度調(diào)整。沖擊鉆施工過程中對孔壁的擾動較大，需要增大泥漿比重。沖擊鉆成孔泥漿性能如下：相對密度1.20～1.40，粘度（s）（CMC）16～22，含砂率（%）8～4。進(jìn)入中風(fēng)化巖層后鉆進(jìn)阻力增大，當(dāng)不適于繼續(xù)鉆進(jìn)時停止鉆進(jìn)，測量泥漿性能各項指標(biāo)，嚴(yán)格控制泥漿相對密度。

（9）沖擊鉆機就位。用千斤頂頂起支架，使起重滑輪、鉆頭與護(hù)筒中心在同一垂直線上，以確保鉆機的垂直度。

（10）正常鉆進(jìn)。沖擊鉆機鉆進(jìn)應(yīng)遵循先慢后快的原則，同時在鉆進(jìn)過程中隨時監(jiān)測泥漿指標(biāo)，及時補充清水調(diào)整泥漿稠度，確保泥漿護(hù)壁質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中如遇到溶洞發(fā)生漏漿時，應(yīng)及時回填片石及黏土，然后繼續(xù)小沖程鉆進(jìn)，將黏土、片石混合物逐步擠壓密實，直至穿越溶洞區(qū)域。完成成孔作業(yè)后，及時清孔并進(jìn)入下一道工序。

4　旋挖成孔

4.1測量放線定位

根據(jù)圖紙樁心坐標(biāo)，測放出各樁樁位，定出各樁位中心點，拼裝好樁架就位，以雙向十字線控制樁中心。開鉆前必須先校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。在施工過程中還須經(jīng)常檢測鉆具位置有無發(fā)生變化，以保證孔位的正確。

4.2成孔

待旋噴完成后，采用旋挖機按1500直徑進(jìn)行旋挖到持力層干成孔。

4.2.1施工方法

場地平整及鉆機就位。鉆機平臺處必需碾壓密實。進(jìn)行樁位放樣，將鉆機行駛到要施工的孔位，調(diào)整桅桿角度，操作卷揚機，將鉆頭中心與鉆孔中心對準(zhǔn)，并放入孔內(nèi)，調(diào)整鉆機垂直度參數(shù)，使鉆桿垂直，同時稍微提升鉆具，確保鉆頭環(huán)刀自由浮動孔內(nèi)。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對準(zhǔn)樁位中心十字線時，各項數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對正準(zhǔn)確，誤差控制在2cm內(nèi)。

4.2.2鉆進(jìn)過程

當(dāng)鉆機就位準(zhǔn)確后即開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時進(jìn)行糾正。操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計數(shù)器控制鉆孔深度。當(dāng)旋挖斗鉆頭順時針旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進(jìn)入筒體，裝滿一斗后，鉆頭逆時針旋轉(zhuǎn)，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后，提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進(jìn)時采用低速鉆進(jìn)，主卷揚機鋼絲繩承擔(dān)不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產(chǎn)生偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒以下3m可以采用高速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度與壓力有關(guān)，采用鉆頭與鉆桿自重磨擦加壓，150MPa壓力下，進(jìn)尺速度為20cm/min；200MPa壓力下，進(jìn)尺速度為30cm/min；260MPa壓力下，進(jìn)尺速度為50cm/min。

4.2.3清 孔

鉆進(jìn)到設(shè)計孔深后，將鉆斗留在原處機械旋轉(zhuǎn)數(shù)圈，將孔底虛土發(fā)盡量裝入斗內(nèi)，起鉆后仍需對孔底虛土進(jìn)行清理。一般用沉渣處理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣，若沉淀時間較長，則應(yīng)采用水泵進(jìn)行濁水循環(huán)。

5　效果分析

本工程在樁基施工中選用了SR-65型旋挖鉆機和CK2200型沖擊鉆機進(jìn)行施工，其在不同土層進(jìn)尺對比分析如表1所示。

表1　旋挖鉆機和沖擊鉆機在不同土層平均進(jìn)尺分析（單位：m/h）

采用旋挖鉆機成孔土層平均進(jìn)尺速度為1000cm/h，灰?guī)r層鉆進(jìn)速度緩慢、代價較高，并且不適合在有溶洞發(fā)育的部位施工；采用沖擊鉆機施工能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地質(zhì)條件下的樁基成孔，但成孔周期長、效率低下。兩種機械的聯(lián)合應(yīng)用，在本工程樁基成孔作業(yè)中做到了優(yōu)勢互補，效果顯著。旋挖鉆機與沖擊鉆機聯(lián)合成孔，汲取了兩種設(shè)備各自的優(yōu)點，同時彌補了單獨使用旋挖鉆機和沖擊鉆機的缺點和不足，大大提高了施工效率，為工程節(jié)約了成本，縮短了樁基施工工期，取得了明顯的經(jīng)濟和社會效益。

6　結(jié)束語

綜上所述，旋噴樁應(yīng)用技術(shù)較為成熟，旋挖樁是近幾年才推廣使用的一種較先進(jìn)的樁基施工工藝。旋噴、旋挖處理復(fù)雜地質(zhì)樁基礎(chǔ)應(yīng)用的研究在國內(nèi)外始終是一個熱點，地質(zhì)條件、施工方案及施工環(huán)境等多種因素綜合作用的結(jié)果，本文提到的施工工藝在適用性和經(jīng)濟性上均有良好的效果，在類似地質(zhì)情況下樁基成孔施工中有著指導(dǎo)、借鑒作用。

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胡正新（1981-），男，工程師，本科，主要從事建筑施工、項目管理工作。

TU753.3

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2095-2066（2016）13-0175-02

2016-3-28