陳雪峰， 孫金柱

(江西省昌水建設(shè)工程有限公司，江西 南昌 330095)

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，各種高層及超高層建筑不斷出現(xiàn)，要求基礎(chǔ)的承載力愈來(lái)愈大。旋挖鉆機(jī)因其成孔鉆進(jìn)效率高的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在江西南昌地區(qū)，由于地層含砂量大，旋挖成孔后，沉渣控制一直是個(gè)難題，且有多個(gè)項(xiàng)目因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)管控不嚴(yán)，造成了質(zhì)量事故，因此設(shè)計(jì)院大多不設(shè)計(jì)旋挖鉆孔灌注樁。

德安集貿(mào)市場(chǎng)樁基項(xiàng)目因?yàn)楣て谳^緊，原設(shè)計(jì)方案有沖孔灌注樁和長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁兩套方案，試樁施工首先采用沖孔樁，但實(shí)際成樁效率非常低，沖孔樁形成的泥漿容易造成對(duì)環(huán)境的污染，沖孔樁首先被否定。長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁由于需要提前進(jìn)行土方開(kāi)挖的缺點(diǎn)，不能立即開(kāi)展施工工作，而且造價(jià)偏高。最后業(yè)主選擇了旋挖鉆孔灌注樁，利用振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒配套氣舉反循環(huán)清孔旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)解決沉渣問(wèn)題，解決了業(yè)主的擔(dān)憂。

振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒配套氣舉反循環(huán)清孔旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)在德安集貿(mào)市場(chǎng)樁基與基坑圍護(hù)工程中屬于在九江地區(qū)工民建項(xiàng)目上的首次應(yīng)用，應(yīng)用效果良好，實(shí)踐證明完全可行，值得推廣。

2 工程概況

2.1 設(shè)計(jì)概況

德安集貿(mào)市場(chǎng)工程位于德安縣石橋路，東臨博陽(yáng)河。擬建地下室面積16049 m2，擬建6棟高層住宅樓和5棟商業(yè)樓及配套設(shè)施，采用框架結(jié)構(gòu)。樁基礎(chǔ)類型主要為旋挖鉆孔灌注樁，總樁數(shù)約為650根，鉆孔灌注樁直徑700、800、900 mm，樁端持力層為中風(fēng)化板層，入持力層深度不小于2倍樁徑。

2.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地層自上而下分布及物理力學(xué)性質(zhì)如下：

①雜填土(Qml)：褐黃、灰色等，顏色較雜，濕，主要為粘性土和建筑垃圾，回填時(shí)間較長(zhǎng)，鉆孔揭露厚度1.80～7.00 m。

②粉質(zhì)粘土(Q4al)：灰色，濕，軟塑狀，高壓縮性，搖振反應(yīng)強(qiáng)，干強(qiáng)度低，韌性差。在場(chǎng)地局部分布，鉆孔揭露厚度1.70～7.90 m。

③粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：黃褐、灰褐色，濕，軟塑-可塑狀，土質(zhì)均一性較差，切面較光滑，中等壓縮性，無(wú)搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。在場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布，鉆孔揭露厚度1.30～8.00 m。

④礫砂(Q3al+pl)：灰、淺灰色，飽和，中密，主要成分為石英砂巖及砂巖等，粒徑>20 mm約占20%，2～20 mm約占45%，余為中細(xì)砂及粘性土。在場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布，鉆孔揭露厚度0.40～5.10 m。

⑤強(qiáng)風(fēng)化板巖(Pt)：灰、青灰色，巖體風(fēng)化劇烈，原巖結(jié)構(gòu)可辨認(rèn)，片狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，裂隙發(fā)育，巖心呈短柱狀、塊狀，錘擊聲啞，易碎，為軟巖，巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅵ。全場(chǎng)分布，鉆孔揭露厚度1.40～8.50 m。

⑥中風(fēng)化板巖(Pt)：灰、青灰色，中風(fēng)化，片狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，中厚層狀，裂隙、節(jié)理發(fā)育，巖心呈短柱狀、柱狀，部分塊狀，巖石較軟，為軟巖，暴露后易風(fēng)化潮解、軟化，巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ。全場(chǎng)分布，未穿透，鉆孔揭露厚度1.60～13.90 m。

2.3 地下水埋藏條件

從各鉆孔中測(cè)到的地下水埋深為1.1～5.8 m，地下水主要為孔隙水，賦存于第①層雜填土、②、③層粉質(zhì)粘土的上層滯水和④層礫砂中的孔隙水；第⑤層強(qiáng)風(fēng)化板巖、⑥層中風(fēng)化板巖為基巖裂隙水，含水量相對(duì)較弱。根據(jù)觀察，場(chǎng)地內(nèi)地下水的水位變化不大。根據(jù)地區(qū)水文資料，場(chǎng)地內(nèi)地下水補(bǔ)給主要為大氣降水和側(cè)向補(bǔ)給，變幅和含量受季節(jié)性控制，雨季中地下水位升高，水量相應(yīng)增加。第④層礫砂為主要含水層，其容水量、給水量較大。

3 工程特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

本工程位于德安縣石橋路，東臨博陽(yáng)河，場(chǎng)地地勢(shì)低洼，遇到雨天極易積水。地下有眾多管道等老舊障礙物，中風(fēng)化板巖入巖難度大，進(jìn)尺效率低下，礫砂層成孔極易垮孔，如何解決鉆孔護(hù)壁是一大問(wèn)題，旋挖樁清孔往往效果比較差，對(duì)嵌巖樁來(lái)說(shuō)是十分不利的因素，如何確保清孔滿足設(shè)計(jì)要求也是本工程的難點(diǎn)。

4 成樁技術(shù)措施

4.1 導(dǎo)孔的施工

在旋挖鉆機(jī)就位以后，先預(yù)鉆一個(gè)深1 m左右的導(dǎo)孔，導(dǎo)孔的直徑只要能順利放入鋼護(hù)筒即可。

4.2 鋼護(hù)筒的安裝埋設(shè)

利用履帶式振動(dòng)錘在導(dǎo)孔處安裝長(zhǎng)度8～10 m/節(jié)的鋼護(hù)筒，振動(dòng)埋設(shè)過(guò)程中注意保證護(hù)筒的垂直度，隨時(shí)進(jìn)行微調(diào)。要視樁位的地質(zhì)情況來(lái)取舍需要接入鋼護(hù)筒的節(jié)數(shù)或長(zhǎng)短，以及壓入鋼護(hù)筒的方法。

4.3 單樁施工工藝流程

單樁施工工藝流程為：平整現(xiàn)場(chǎng)→測(cè)放樁位→施工導(dǎo)孔→吊裝安放第一節(jié)鋼護(hù)筒→壓入第一節(jié)鋼護(hù)筒→取土成孔→測(cè)量垂直度、孔深→氣舉反循環(huán)清孔→吊放鋼筋籠→灌漿導(dǎo)管安裝→灌入混凝土逐次拔管→成樁維護(hù)→鉆機(jī)移位。

主要工序要點(diǎn)如下。

(1)垂直度的檢測(cè)。在用振動(dòng)錘壓鋼護(hù)筒時(shí)，樁位垂直度的檢測(cè)一般為抽樣檢查。

(2)吊放鋼筋籠。對(duì)于需放置鋼筋的樁孔，成孔檢查合格后進(jìn)行安放鋼筋籠工作。安裝鋼筋籠時(shí)應(yīng)采取有效措施保證鋼筋籠標(biāo)高的正確。

(3)氣舉反循環(huán)清孔。在下完鋼筋籠和導(dǎo)管后進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔法清孔，孔內(nèi)泥漿水位應(yīng)高出地下水位1.5 m以上。

(4)灌注樁心混凝土。如孔內(nèi)有水時(shí)需采用水下混凝土灌注法施工；如孔內(nèi)無(wú)水時(shí)則采用干孔灌注法施工，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)振搗。

(5)拔管成樁。一邊灌注混凝土一邊拔管，用振動(dòng)錘起拔護(hù)筒套管，要注意鋼護(hù)筒起拔過(guò)程中混凝土面下降的問(wèn)題，最后完全拔出前補(bǔ)灌混凝土數(shù)量要準(zhǔn)確足夠。

(6)成樁維護(hù)。灌注后的單樁，總會(huì)存在縮徑、承載力不足等等缺陷，進(jìn)行事后補(bǔ)救維護(hù)是必須的。

5 關(guān)鍵技術(shù)

5.1 控制護(hù)筒埋設(shè)孔位

為了保證鉆孔樁的垂直度，應(yīng)嚴(yán)格控制護(hù)筒的定位誤差，護(hù)筒定位誤差的允許值見(jiàn)表1，使用振動(dòng)錘埋設(shè)護(hù)筒過(guò)程中遇到進(jìn)尺困難特殊情況，應(yīng)先查明原因，防止護(hù)筒底部卷邊影響到定位困難。

表1 鋼護(hù)筒定位誤差允許值mmTable 1 Permissible value of positioning error of steel casingmm

5.2 單樁垂直度的控制

為了保證成樁質(zhì)量，除嚴(yán)格控制孔口定位誤差外，還應(yīng)對(duì)其垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ 94-2008)規(guī)定，樁的垂直度偏差<5‰。

成孔過(guò)程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下3個(gè)環(huán)節(jié)。

5.2.1 鋼護(hù)筒的順直度檢查和校正

鉆孔施工前應(yīng)在平整地面上進(jìn)行鋼護(hù)筒順直度的檢查和校正，首先檢查和校正單節(jié)的順直度，然后將按照樁長(zhǎng)配置的鋼護(hù)筒全部連接起來(lái)進(jìn)行整根的順直度檢查和校正。單節(jié)(8 m)的順直度偏差<4 mm。

5.2.2 成孔過(guò)程中樁的垂直度監(jiān)測(cè)和檢查

(1)地面監(jiān)測(cè)。用SR系列旋挖鉆機(jī)時(shí)，可自動(dòng)保證垂直度在5‰范圍以內(nèi)。

(2)孔內(nèi)檢查。每節(jié)鋼護(hù)筒下壓完成后安裝下一節(jié)鋼護(hù)筒之前，可視施工過(guò)程中樁孔垂直度的變化規(guī)律，定期安排一定頻次的抽樣檢查，即停下來(lái)用測(cè)斜儀進(jìn)行孔內(nèi)垂直度檢查。

5.2.3 糾偏

成孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過(guò)大，必須及時(shí)糾偏。

5.3 預(yù)防“浮籠”

由于鋼護(hù)筒內(nèi)壁與鋼筋籠外緣之間的間隙較小，灌注樁心混凝土起拔護(hù)筒的時(shí)候，鋼筋籠將有可能被護(hù)筒帶著一起上浮形成“浮籠”。一般用振動(dòng)錘起拔護(hù)筒時(shí)因高頻振動(dòng)的液化減摩效應(yīng)，“浮籠”現(xiàn)象極少發(fā)生。此外，尚可采取如下改進(jìn)措施：

(1)確保灌樁混凝土的和易性良好，滿足其粗骨料粒徑<20 mm的要求。

(2)鋼筋籠的加工尺寸應(yīng)確保精確，在轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝過(guò)程中采取可靠措施防止鋼筋籠扭曲變形。

(3)在鋼筋籠底部加焊一塊比鋼筋籠略小的薄鋼板，增加其抗浮能力。

5.4 預(yù)防灌注高度不足

起拔鋼護(hù)筒后混凝土?xí)l(fā)生回落現(xiàn)象，回落的高度達(dá)2～3 m，個(gè)別孔壁極易坍塌樁孔會(huì)達(dá)5 m，為防止今后出現(xiàn)接樁事故，在最后灌注完成后在完全起拔護(hù)筒前，需根據(jù)下落高度計(jì)算出多灌注混凝土量進(jìn)行補(bǔ)灌。

5.5 氣舉反循環(huán)清孔工藝操作要點(diǎn)

(1)導(dǎo)管下放深度以出漿管底距沉淤面300～400 mm為宜，風(fēng)管下放深度一般以氣漿混合器至泥漿面距離與孔深之比的0.55～0.65來(lái)確定。

(2)主要參數(shù)：空壓機(jī)的風(fēng)量6～9 m3/min，導(dǎo)管出水管直徑>200 mm，送風(fēng)管直徑(水管)25 mm，漿氣混合器用?25 mm水管制作，在1 m左右長(zhǎng)度范圍內(nèi)打6排、每排4個(gè)?8 mm孔即可。

(3)開(kāi)始送風(fēng)時(shí)應(yīng)先孔內(nèi)送漿(補(bǔ)漿)，停止清孔時(shí)應(yīng)先關(guān)氣后斷漿。清孔過(guò)程中，特別要注意補(bǔ)漿量，嚴(yán)防因補(bǔ)漿不足(水頭損失)而造成塌孔。

(4)送風(fēng)量應(yīng)從小到大，風(fēng)壓應(yīng)稍大于孔底水頭壓力，當(dāng)孔底沉渣較厚、塊度較大，或沉淀板結(jié)時(shí)，可適當(dāng)加大送風(fēng)量，并搖動(dòng)出水管(導(dǎo)管)，以利排渣。

(5)隨著鉆渣的排出，孔底沉淤厚度較小，出水管(導(dǎo)管)應(yīng)同步跟進(jìn)，以保持管底口與沉淤面的距離。

(6)清孔后，孔內(nèi)泥漿密度<1.20 kg/L，粘度18～20 s，孔底沉渣厚度≤5 cm。

(7)反循環(huán)法清孔時(shí)所需風(fēng)壓P的計(jì)算。

P=γsh0/1000+ΔP

式中：γs——泥漿重度，一般取12 kN/m3；h0——混合器沉沒(méi)深度，m；ΔP——供氣管道壓力損失，一般取0.05～0.1 MPa。

6 施工效果

(1)開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)樁身完整，成樁效果良好，樁基檢測(cè)全部滿足設(shè)計(jì)要求；

(2)施工進(jìn)度滿足業(yè)主要求，在條件非常惡劣的條件下，圓滿完成施工任務(wù)；

(3)開(kāi)創(chuàng)了江西九江地區(qū)旋挖樁施工采用振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒、氣舉反循環(huán)二次清孔施工的先例。

7 結(jié)語(yǔ)

7.1 項(xiàng)目創(chuàng)新性與適用性

在工民建領(lǐng)域，該項(xiàng)目為江西省九江地區(qū)首個(gè)采用振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒配套氣舉反循環(huán)清孔旋挖鉆孔樁施工技術(shù)的樁基項(xiàng)目，目前已經(jīng)驗(yàn)收完畢，質(zhì)量?jī)?yōu)良。在施工過(guò)程采用了振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒配套氣舉反循環(huán)清孔旋挖鉆孔施工工藝，具有較好的創(chuàng)新性和適用性。

7.2 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益

項(xiàng)目取得了很好的社會(huì)效益，采用振動(dòng)長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁施工工藝解決了孔口塌方問(wèn)題和氣舉反循環(huán)清孔徹底解決旋挖樁清底難以干凈的工程難題，完美解決了甲方前期在沖孔樁和長(zhǎng)螺旋樁方案選擇上的困頓，為甲方贏得了工期，也大大有利于甲方土方開(kāi)挖一次性進(jìn)行的需要。我司也取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)目是德安市重點(diǎn)招商引資項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地低洼，在該地段施工難度非常大，需要超強(qiáng)的施工管理水平，整個(gè)基礎(chǔ)施工期間沒(méi)有對(duì)周邊居民和建筑物產(chǎn)生不良影響，基本做到“零污染、零投訴”，為公司在相類似地段施工取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

8 其他需要改進(jìn)的建議

需要重點(diǎn)加強(qiáng)振動(dòng)錘下鋼護(hù)筒定位的準(zhǔn)確性及樁垂直度的控制；利用氣舉反循環(huán)清大直徑孔效果欠佳，需加大風(fēng)量；另外還需加強(qiáng)混凝土灌注高度的控制，防止后續(xù)出現(xiàn)難以接樁的情況。