張艷濤，陳富東，盧智強(qiáng)，吳治剛，彭 成

（1. 中建隧道有限公司，重慶 401320；2. 中南大學(xué)，土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075）

旋挖和沖擊是常用的深長樁基成孔方式，但當(dāng)遇到高水位深厚回填土地層時(shí)，采用這2種成孔方式往往會(huì)產(chǎn)生一系列成孔困難、周邊環(huán)境影響不易控制等問題。當(dāng)采用旋挖成孔，深厚回填土地層的塌孔可能性極大，特別是當(dāng)回填土未固結(jié)時(shí)，容易出現(xiàn)地陷的現(xiàn)象，周邊環(huán)境影響較大，工程工期及工程質(zhì)量均難以保證。如萬博商務(wù)區(qū)工程中采用旋挖法在大厚度塊石回填土中鉆孔施工時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的塌孔事故［1］。而當(dāng)采用沖擊成孔，充盈系數(shù)大，工程造價(jià)較高，若周邊存在敏感建筑物，其施工沖擊會(huì)對(duì)現(xiàn)有建筑物產(chǎn)生較大的震動(dòng)影響，施工過程中危險(xiǎn)系數(shù)較大［2］。如文獻(xiàn)［3］就專門報(bào)道了某建筑工程采用沖擊成孔施工時(shí)，強(qiáng)大的震動(dòng)沖擊引起周圍居民強(qiáng)烈不滿的案例?？梢?，無論是從工程本身的質(zhì)量安全出發(fā)，還是從工程周邊環(huán)境的響應(yīng)方面考慮，樁基成孔方式的選擇均顯得十分重要［4］。

為此，筆者結(jié)合重慶軌道交通9號(hào)線臺(tái)商工業(yè)園出入段線段樁基工程，分別從設(shè)備效能、工藝工法、經(jīng)濟(jì)效益等方面開展攻關(guān)研究和工程實(shí)踐，優(yōu)選地提出和采用360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工技術(shù)。本文重點(diǎn)闡述了該技術(shù)的施工工藝、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、成樁質(zhì)量檢測(cè)等方面的內(nèi)容，以期為類似工程提供借鑒。

1 工程概況及重難點(diǎn)分析

重慶交通軌道9號(hào)線臺(tái)商工業(yè)園出入段YRCDK0+306.22～YRCDK0+539.86以及YRCD K0+894.425～YRCDK1+87.845里程范圍位于深厚回填區(qū)，回填厚度約15～63m，未經(jīng)夯實(shí)處理，土體結(jié)構(gòu)疏散多孔，含有較大孤石，局部含有建筑垃圾。地下水位高，樁基埋入地下水位約為22～47m。該工程結(jié)構(gòu)樁共計(jì)231根，樁徑為1.0～1.2m，設(shè)計(jì)最大樁長65m，見圖1。與此同時(shí)，本工程周邊存在諸如電力隧道、污水管線等敏感性建筑，在鉆孔施工期間需要保證它們一直處于正常的運(yùn)營狀態(tài)。

圖1 重慶交通軌道9號(hào)線臺(tái)商工業(yè)園出入段縱斷面圖

2017年12月，按原設(shè)計(jì)方案采用旋挖機(jī)械進(jìn)行鉆孔施工。期間，出現(xiàn)嚴(yán)重的塌孔現(xiàn)象，揭露地層條件為典型的土石混填地層，無自穩(wěn)能力，且地下水位較原勘測(cè)地下水位高。

綜合可見，本工程存在所處環(huán)境復(fù)雜、地層條件差、工作量大、工期緊等施工重、難點(diǎn)，且原設(shè)計(jì)采用的旋挖鉆施工技術(shù)難以滿足當(dāng)前工程的實(shí)際需要。為此，項(xiàng)目承擔(dān)單位組織了多次學(xué)術(shù)研討和專家論證，分別從設(shè)備效能、工藝工法、經(jīng)濟(jì)效益等方面開展了攻關(guān)研究和工程實(shí)踐。最終，優(yōu)選地提出和采用了360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工技術(shù)。

2 360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工技術(shù)原理

結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際地質(zhì)、環(huán)境特征，成樁施工過程中必須解決鉆進(jìn)和護(hù)壁同步作業(yè)，為此通過比選研究，確定選用全回轉(zhuǎn)套管機(jī)進(jìn)行作業(yè)。其基本原理（見圖2）為：

（1）旋轉(zhuǎn)切割：全回轉(zhuǎn)套管機(jī)在作業(yè)時(shí)產(chǎn)生下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管向下轉(zhuǎn)動(dòng)，管口的鉆頭在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)土體進(jìn)行切割，從而套管不斷地往下鉆進(jìn)。

（2）護(hù)壁：鋼套管自身具有較大的剛度，在設(shè)備的垂直下壓力作用下保持其在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中與土體緊密貼合，從而起到了護(hù)壁的作用。

（3）成孔：在鋼套管的護(hù)壁作用下，用沖、抓頭將管內(nèi)的土體不斷地取出，從而形成了所需的樁孔。

圖2 360°全回轉(zhuǎn)全套管施工技術(shù)原理

3 360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工工藝流程與作業(yè)要點(diǎn)

360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工工藝流程如圖3。

3.1 施工準(zhǔn)備

（1）本施工組織設(shè)計(jì)中確定的施工組織機(jī)構(gòu)各部門人員集中到位，明確施工準(zhǔn)備目標(biāo)，按項(xiàng)目部各人員的主要職能運(yùn)行，完成對(duì)樁基作業(yè)人員的組織準(zhǔn)備。

圖3 360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工工藝流程

（2）完成對(duì)施工機(jī)械（具）的保養(yǎng)調(diào)試及清潔，保證在進(jìn)場(chǎng)前機(jī)械（具）性能、狀態(tài)良好。本技術(shù)所涉及的主要儀器設(shè)備見表1。全套管全回轉(zhuǎn)設(shè)備調(diào)試和檢查項(xiàng)目包括：①鉆機(jī)各連接螺栓無松動(dòng)現(xiàn)象；②燃油、潤滑油、液壓油、冷卻水無滲漏現(xiàn)象；③各部鋼絲繩無損壞和銹蝕，連接正確；④液壓裝置工作有效；⑤套管和澆注管內(nèi)側(cè)無明顯的變形和損傷，未被混凝土粘結(jié)。

（3）各種材料準(zhǔn)備齊全，完成材料的購買及購買計(jì)劃，保證施工時(shí)各種材料及時(shí)到位。具體包括：水泥、骨料、粉煤灰、鋼筋、混凝土外加劑、混凝土用水等。

（4）規(guī)劃、組織好運(yùn)輸力量，對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路、路線進(jìn)行考察、落實(shí)，平整場(chǎng)地。

3.2 測(cè)量放樣及設(shè)備就位

根據(jù)設(shè)計(jì)圖，以建設(shè)單位提供的控制點(diǎn)為定位依據(jù)，采用全站儀進(jìn)行測(cè)量，定出擬施工樁位，并在樁位中心用紅漆三角標(biāo)志和鋼筋做好保護(hù)。

表1 主要機(jī)械設(shè)備一覽表

將鉆機(jī)的定位器中心與鉆孔灌注樁樁位中心對(duì)齊，并調(diào)整鉆機(jī)的水平度，反復(fù)調(diào)整使鉆機(jī)在中心與樁位中心對(duì)準(zhǔn)。

3.3 套管安裝及鉆進(jìn)施工

樁機(jī)就位后，利用起吊機(jī)將鋼套管安裝至鉆孔設(shè)備的中心孔洞中。鋼套管安裝好后，采用固定錘球或經(jīng)緯儀雙向進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè)。垂直度應(yīng)小于0.5%，滿足要求開始成孔，見圖4。

套管安裝就位后，啟動(dòng)360°全回轉(zhuǎn)全套管設(shè)備。鋼套管在設(shè)備的下壓力和扭轉(zhuǎn)力作用下逐漸往下沉入，見圖5。當(dāng)鋼套管下沉至設(shè)計(jì)深度后，利用沖抓斗將套管內(nèi)的土取出。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，為防止流沙管涌現(xiàn)象的出現(xiàn)，應(yīng)盡可能將鋼套管鉆深超過鋼套管內(nèi)的土體面。根據(jù)施工的實(shí)際情況，如發(fā)生流沙時(shí)，可采用水、泥漿或黏土球進(jìn)行穩(wěn)壓并快速通過。值得注意的是，鉆孔過程中要隨時(shí)用經(jīng)緯儀校正垂直度（＜1%）。

圖4 套管安裝

圖5 鉆孔作業(yè)

3.4 吊放鋼筋籠

在吊裝鋼筋籠前應(yīng)對(duì)鋼筋籠進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括長度、直徑、焊點(diǎn)變形等是否滿足設(shè)計(jì)要求，檢查滿足要求后可開始吊裝。吊裝采用履帶式起重機(jī)3點(diǎn)緩慢起吊，嚴(yán)防鋼筋籠變形。鋼筋籠分多節(jié)吊裝時(shí)，為保證鋼筋焊接質(zhì)量，接頭必須滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。鋼筋籠的保護(hù)塊采用滾輪式的高強(qiáng)度水泥砂漿保護(hù)塊，防止起拔鋼套管時(shí)將鋼筋籠帶上。同時(shí)，在鋼筋籠頂部綁上測(cè)繩以便在拔鋼套管時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)控鋼筋籠的情況。鋼筋籠外徑與鋼套管內(nèi)徑應(yīng)有一定的空隙，空隙一般不小于50mm。

3.5 澆筑混凝土

（1）安裝混凝土導(dǎo)管：混凝土灌注導(dǎo)管必須進(jìn)行閉水試驗(yàn)，閉水試驗(yàn)壓力不少于3MPa?；炷翆?dǎo)管采用Φ300螺紋聯(lián)接鋼導(dǎo)管，各節(jié)導(dǎo)管應(yīng)扣緊以防止漏氣堵管，混凝土導(dǎo)管底端離孔底約300～500mm。

（2）灌注混凝土：混凝土導(dǎo)管安置完畢后，開始澆筑混凝土。灌注過程要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷，盡量縮短灌注時(shí)間，以防止樁孔內(nèi)頂層混凝土失去流動(dòng)性，提升困難，造成質(zhì)量事故。單樁混凝土灌注時(shí)間不宜超過8h。重復(fù)上述過程，直至孔內(nèi)混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高，灌完后拆除混凝土導(dǎo)管。每次拆除的混凝土導(dǎo)管應(yīng)馬上進(jìn)行清水沖洗，為下次混凝土灌注準(zhǔn)備。

4 360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

4.1 質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)

樁基施工過程中各項(xiàng)目應(yīng)滿足以下規(guī)范的要求：JGJ94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、JGJ18-2012《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》、GB50204-2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、JTG/TF50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》。360°全回轉(zhuǎn)全套管成樁主要檢查項(xiàng)目見表2。

表2 主要檢測(cè)項(xiàng)目

4.2 樁基質(zhì)量檢測(cè)

（1）采用靜載試驗(yàn)對(duì)樁基的豎向承載力進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)規(guī)范，單樁豎向靜載試驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)量不應(yīng)小于總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)小于3根。

（2）采用低應(yīng)變法檢測(cè)樁基的完整性，因?yàn)樵摐y(cè)試方法能夠保證樁身質(zhì)量。抽樣數(shù)量不應(yīng)小于總樁數(shù)的5%，且不少于5根。

（3）采用超聲波投射法檢測(cè)樁身的均勻性。超聲波投射法的檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的30%，且不少于10根。

5 結(jié)束語

本文以重慶軌道交通9號(hào)線臺(tái)商工業(yè)園出入段線段樁基工程為背景，針對(duì)深厚回填土地層鉆孔施工存在的易塌孔、環(huán)境響應(yīng)敏感等問題，提出了360°全回轉(zhuǎn)全套管樁基施工技術(shù)，并進(jìn)行了工程實(shí)踐。實(shí)踐證明：該技術(shù)具有防塌孔、縮頸等優(yōu)勢(shì)，成孔質(zhì)量好，垂直度可精確到1/500；無需泥漿護(hù)壁，無噪音，無振動(dòng)，對(duì)周邊環(huán)境擾動(dòng)?。豢蛇m用于富水軟弱地質(zhì)、巖溶地區(qū)等各類易塌孔地層中樁徑為Φ500～Φ2000mm的鉆孔灌注樁施工，特別適用于環(huán)境控制嚴(yán)格的超深樁基成孔施工，最大成孔深度可達(dá)120m，且可實(shí)現(xiàn)斜樁成孔施工。在依托工程施工完成的231根深樁基質(zhì)量全部合格，取得了良好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。