曹林同

【摘要】當(dāng)前，我國對城市高層、超高層建筑物的需求量與日俱增，建筑地下室深度不斷加深，超深埋深的施工場景不斷增多。超深埋深大直徑鉆孔灌注樁具備較大的承載力、能夠滿足單樁單柱的需求等特征，符合超深埋深建筑施工的切實(shí)需求，因此在現(xiàn)階段城市建筑物的施工中得到應(yīng)用。本文主要從成孔施工技術(shù)、泥漿調(diào)配技術(shù)以及清孔技術(shù)等方面入手，探討超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)改進(jìn)策略，目的是為超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工的改進(jìn)提供參考。

【關(guān)鍵詞】超深埋深;大直徑;鉆孔灌注樁;施工技術(shù)

【中圖分類號】TU74

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0102-02

當(dāng)前，我國大量人口向城鎮(zhèn)集中的人口流動(dòng)，導(dǎo)致城市土地資源日漸稀缺，因此我國對于高層、超高層建筑的需求近年來迅速擴(kuò)張。對于高層、超高層建筑物而言，足夠的地下室深度、深基礎(chǔ)深樁基是保障其建筑安全的關(guān)鍵，超深埋深大直徑鉆孔灌注樁能夠滿足建筑物單樁單柱、大承載力、原土面施工等需求，因此在建筑施工實(shí)踐中得到應(yīng)用和推廣[1]。超深埋深大直徑鉆孔灌注樁具有強(qiáng)度高、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、樁位唯一的特征，對于施工技術(shù)要求較高，在施工中一旦出現(xiàn)偏差，補(bǔ)救成本較高、補(bǔ)救技術(shù)難度大，可能導(dǎo)致工期延長、成本增加等問題[2]。本文結(jié)合筆者的施工經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)從成孔施工技術(shù)、泥漿調(diào)配技術(shù)、清孔技術(shù)以及鋼筋籠設(shè)置等技術(shù)環(huán)節(jié)入手，探討施工過程中的技術(shù)改進(jìn)策略，使鉆孔灌注樁及其關(guān)聯(lián)施工技術(shù)在實(shí)踐中更好地為城市建筑施工服務(wù)。

當(dāng)前我國建筑施工實(shí)踐中，鉆孔灌注樁的應(yīng)用場景十分廣泛，其施工流程圍繞鉆孔和灌注兩個(gè)環(huán)節(jié)展開，在施工地基上打好樁孔的基礎(chǔ)上，在樁孔內(nèi)部放置不同建筑材料制成樁。由于這一施工過程能夠適用于大多數(shù)施工環(huán)境、施工操作難度相對較小、建筑材料投入產(chǎn)出比較高，因此在當(dāng)前施工被廣泛應(yīng)用。而超深埋深大孔徑鉆孔灌注樁在具備鉆孔灌注樁優(yōu)勢的同時(shí)，能夠更好地滿足高層、超高層等城市建筑物的需求，未來發(fā)展前景廣闊，而當(dāng)前對于這一技術(shù)的理論研究與實(shí)踐探索都十分有限，鑒于此，本文將從成孔施工技術(shù)、泥漿調(diào)配技術(shù)、清孔技術(shù)以及鋼筋籠設(shè)置等技術(shù)環(huán)節(jié)入手，探討施工技術(shù)的改進(jìn)策略。

1.成孔施工技術(shù)改進(jìn)策略

成孔施工技術(shù)是超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，其施工流程是設(shè)定鉆機(jī)位置、調(diào)節(jié)鉆桿位置、實(shí)施鉆孔，將鉆頭下降到預(yù)設(shè)標(biāo)高，將土通過旋轉(zhuǎn)鉆斗的方式擠到鉆斗中，擠滿后關(guān)閉鉆斗底部并將鉆斗移到孔外，最后將土卸在規(guī)定堆放位置，反復(fù)循環(huán)以上過程直到成孔施工完成。成孔施工過程中，孔壁不穩(wěn)定以及隨之而來的塌孔問題多發(fā)，尤其在超深埋深的條件下更容易出現(xiàn)此類問題。

針對以上問題，超深埋深大直徑鉆孔灌注樁成孔施工技術(shù)的改進(jìn)策略主要從鉆頭選取和參數(shù)設(shè)定兩個(gè)方面入手。一方面，在鉆頭的選取上，除了根據(jù)施工計(jì)劃選取大直徑鉆頭外，還應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場通過試驗(yàn)的方式進(jìn)一步明確鉆頭屬性，建議利用強(qiáng)度高、導(dǎo)向度高、切削量大的合金鉆頭提升施工效率，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)注意選取更適合超深埋深施工條件的尖狀魚尾，有助于在機(jī)械力的作用下提升鉆速;另一方面，設(shè)定合理的參數(shù)也有助于施工技術(shù)改進(jìn)，參數(shù)包含鉆速、鉆壓等，鉆速是指成孔施工過程中的鉆進(jìn)速度，在大直徑鉆孔中如果鉆進(jìn)速度過快可能會(huì)導(dǎo)致護(hù)壁質(zhì)量不佳、塌孔、孔徑不合規(guī)范等問題，重則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重孔內(nèi)事故，反之，如果鉆進(jìn)速度過慢，那么成孔施工的效率自然會(huì)下降，成本上升的同時(shí)工期難以得到保障，因此，建議根據(jù)土層性質(zhì)設(shè)定鉆速，普通土環(huán)境下建議7～9 m/h的速度，松軟土環(huán)境下應(yīng)適當(dāng)降低速度，同時(shí)為了及時(shí)排空孔內(nèi)的鉆屑與殘?jiān)?，在成孔施工后期也?yīng)適當(dāng)放慢鉆速。除此以外，在鉆壓的設(shè)定上，建議普通土中設(shè)定在10～25 kPa，松軟土中建議鉆壓減半，為防止出現(xiàn)塌孔的問題，鉆進(jìn)過程前期適當(dāng)減壓，采取低擋慢速大泵量的方式鉆進(jìn)以形成堅(jiān)固的泥皮，同時(shí)采取鉆頭大于樁徑的方式以改善縮孔問題，如遇土層交界面采取復(fù)鉆的方式避免斜孔問題的發(fā)生，每次加接鉆桿前也應(yīng)當(dāng)采取復(fù)鉆的方式進(jìn)行修孔。

2.泥漿調(diào)配及清渣技術(shù)改進(jìn)策略

泥漿是超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工中的核心施工材料，如果泥漿質(zhì)量不佳會(huì)導(dǎo)致程控效率低、塌孔、縮徑等問題，因此應(yīng)當(dāng)不斷改進(jìn)泥漿調(diào)配比例，使其具備更好的護(hù)壁性和更低的失水性。與此同時(shí)，應(yīng)通過改進(jìn)泥漿清渣技術(shù)的方式提升泥漿護(hù)壁性，達(dá)到提升清理沉渣效率、改善廢漿處理流程的目的。

泥漿調(diào)配的改進(jìn)策略是適當(dāng)降低泥漿密度、合理控制泥漿粘度，并利用膨潤土等材料提升泥漿質(zhì)量，具體所需材料特征及推薦用量如下：（1）膨潤土的應(yīng)用，膨潤土是以蒙脫石為成分的非金屬礦產(chǎn)，具有密度低、失水量低、阻力小、護(hù)壁能力強(qiáng)等特點(diǎn)，通常用量為用水量的0.08左右;（2）水解聚丙烯酰胺，這種原料應(yīng)用目的是對黏土顆粒起到絮凝的作用，實(shí)際使用中建議用量為泥漿的30×10-6;（3）碳酸鈉的應(yīng)用，碳酸鈉在日常生產(chǎn)或生活也被稱為純堿，是一種常見的無機(jī)化工原料，碳酸鈉在泥漿調(diào)配中應(yīng)用的目的是提升泥漿的水化膜厚度，保障泥漿膠體率的同時(shí)具有維持泥漿性質(zhì)穩(wěn)定的作用，在泥漿調(diào)配過程中，碳酸鈉的用量與膨潤土的用量呈正相關(guān)，通常為膨潤土用量的4%左右，除此以外，羧甲基纖維素等提升泥漿粘性的材料也可以取少量摻入到泥漿中，以提升泥漿的粘性，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)防護(hù)壁脫落的目的。

清渣技術(shù)的改進(jìn)策略是設(shè)置泥漿清渣系統(tǒng)，根據(jù)施工現(xiàn)場的場地條件，設(shè)置不小于60m的循環(huán)沉淀槽，并根據(jù)沉渣情況適當(dāng)延長，目的是使沉渣在循環(huán)沉淀槽流動(dòng)期間逐步沉淀、膠體率逐步上升，經(jīng)過這一清渣過程的泥漿再次進(jìn)入泥漿池滿足施工需求。同時(shí)，建議設(shè)置總泥漿池，包含泥漿池、沉漿池與廢漿池，每臺大直徑鉆孔灌注樁機(jī)都應(yīng)配備150 m3左右的泥漿池，并且設(shè)專人管理廢漿材料，通過循環(huán)監(jiān)督的方式監(jiān)管泥漿池內(nèi)的泥漿質(zhì)量，符合標(biāo)準(zhǔn)的泥漿繼續(xù)循環(huán)使用，而循環(huán)后不符合要求的廢漿則采取密封罐車的方式定期集中排放。通過以上方式改進(jìn)泥漿調(diào)配和清渣技術(shù)，有助于在成孔作業(yè)過程中縮短單樁成孔時(shí)間，同時(shí)也有助于在后續(xù)清孔施工中縮短清孔時(shí)間、減少工作量。

3.清孔技術(shù)改進(jìn)策略

超深埋深大直徑鉆孔灌注樁成孔所需施工時(shí)間較長，如果在施工過程中清孔工作處理不到位，那么將導(dǎo)致沉淀過厚，從而引起堵管、斷樁、夾層等問題，對后續(xù)施工產(chǎn)生負(fù)面影響，因此清孔技術(shù)的應(yīng)用與改進(jìn)是十分必要的。超深埋深大直徑鉆孔灌注樁由于直徑較大、泥漿特性等原因，泥漿返流速度相對較慢，因此沉渣排出速度也較慢，應(yīng)分兩次開展清孔作業(yè)保障清孔質(zhì)量：第一次清孔時(shí)泥漿的密度粘度較大，應(yīng)充分利用大功率泥漿泵開展正循環(huán)清孔工作，將泥團(tuán)、粗砂等殘?jiān)懦隹變?nèi)，采取濃泥漿大泵量的方式攜渣，當(dāng)浮泥漿中的塊體直徑小于1cm時(shí)，開始降低泥漿濃度，通過導(dǎo)入新泥漿的方式開展循環(huán)工作，保障第一次清孔工作任務(wù)完成后，采取下鋼筋籠、放置導(dǎo)管等方式開展第二次清孔工作，二次清孔主要清洗孔底，反復(fù)循環(huán)清洗降低泥漿比重，直到孔內(nèi)返出沉渣及泥漿的指標(biāo)參數(shù)符合施工規(guī)范的各項(xiàng)要求。

4.鋼筋籠技術(shù)改進(jìn)策略

鋼筋籠在鉆孔灌注樁施工中主要起到抗拉的作用，使灌注樁的樁身能夠承受一定的軸向拉力。當(dāng)前，在超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工中，鋼筋籠上浮問題較為常見，建議的改進(jìn)策略是在鋼筋籠的上空樁段加焊浮籠觀測籠，首先根據(jù)施工現(xiàn)場需求選取若干高質(zhì)量的縱筋，每隔2m設(shè)置固定箍筋的浮籠觀測籠，再分別將鋼筋籠與浮籠觀測籠預(yù)制在施工現(xiàn)場地面上，利用三點(diǎn)方式將每節(jié)鋼筋籠吊起并置于樁孔內(nèi)部，將上下兩節(jié)籠在孔口處對接，并進(jìn)一步通過焊接的方法將兩節(jié)籠連接接長，最后檢查鋼筋籠有無變形情況，并利用焊接吊筋等技術(shù)定期觀測浮籠鋼筋籠情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取補(bǔ)焊等措施保障其能夠發(fā)揮應(yīng)有的抗拉作用。

5.結(jié)束語

綜上所述，超深埋深條件下的鉆孔灌注樁施工技術(shù)在我國高層、超高層建筑等施工現(xiàn)場具有廣闊應(yīng)用前景，應(yīng)結(jié)合施工規(guī)劃和施工現(xiàn)場需求，不斷在實(shí)踐中優(yōu)化施工技術(shù)策略。本文主要研究的改進(jìn)策略包括：從鉆頭選取和參數(shù)設(shè)定兩個(gè)方面對成孔施工技術(shù)的改進(jìn)、科學(xué)配比的泥漿調(diào)配改進(jìn)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)為代表的清渣技術(shù)改進(jìn)、兩次作業(yè)的清孔技術(shù)流程改進(jìn)、加裝浮籠觀測籠對鋼筋籠技術(shù)改進(jìn)等等，目的是改善超深埋深大直徑鉆孔灌注樁成孔工藝，減少在超深埋深條件下大直徑鉆孔灌注樁施工中塌孔、孔壁縮徑等問題的發(fā)生。

除本文研究的上述改進(jìn)策略以外，未來還可以從水下混凝土灌注、監(jiān)控?cái)嚢栀|(zhì)量、控制導(dǎo)管埋置深度等具體施工環(huán)節(jié)入手，進(jìn)一步探索超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)改進(jìn)策略，為日后超深埋深大直徑鉆孔灌注樁施工的理論研究與實(shí)踐工作提供參考，提升大直徑鉆孔灌注樁施工的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永紅.長江中下游復(fù)雜地層中超長鉆孔樁施工質(zhì)量控制[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（14）：50-53.

[2]江波，張明亮，王大綱，尋奧林.復(fù)雜地質(zhì)條件下大直徑灌注樁施工技術(shù)——以湖南廣播電視臺節(jié)目生產(chǎn)基地建設(shè)項(xiàng)目為例[J].中外建筑，2020（05）：173-176.

【基金項(xiàng)目：甘肅省教育廳2020年甘肅省高等學(xué)校創(chuàng)新能力提升項(xiàng)目“基于典型項(xiàng)目的超深大直徑灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用研究與實(shí)踐”（2020A-237）】

（作者單位：甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ）