于春洲

陜西建工機械施工集團有限公司 陜西 西安 710032

1 工程概況

某電廠擬建設(shè)3臺540t/h超高壓高溫煤粉鍋爐配2臺50MW的抽背式汽輪機環(huán)保電廠，設(shè)計建筑物樁基采用旋挖鉆孔灌注樁。樁端進入中風(fēng)化巖層為持力層[1]。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)勘測結(jié)果，地基巖土主要由第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)沖積成因的粉質(zhì)黏土和白堊系泥巖等組成，表層分布人工堆積成因的雜填土。共分為：①填土（）：灰黃色，以黏性土為主；②粉質(zhì)黏土（）：黃褐色，等級中，很濕，可塑；③粉質(zhì)黏土（）：黃褐色，等級中～重，稍濕，流塑～軟塑；④粉質(zhì)黏土（）：黃褐色，等級中～重，稍濕，硬塑；⑤殘積土（K2）：棕紅色，為泥巖殘積形成，主要表現(xiàn)為粉質(zhì)黏土；⑥泥巖（K2）：棕紅色，強風(fēng)化為主，巖芯表現(xiàn)為碎塊狀，粒狀結(jié)構(gòu)；⑦泥巖（K2）：棕紅色，中風(fēng)化，巖芯表現(xiàn)為柱狀，粒狀結(jié)構(gòu)。

設(shè)計以⑦泥巖層為持力層，其中③層土為流塑～軟塑狀淤泥，層厚3～7m埋深5～10m。旋挖成孔時遇該層易塌孔、無法成樁。

3 工藝選擇

因廠區(qū)部分區(qū)域地質(zhì)原因，樁基施工采取旋挖機預(yù)先鉆孔，鋼護筒跟進的施工方法，鋼護筒長度根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整。

旋挖機采用“三一”重工155型旋挖機，保證能夠進入設(shè)計持力層。鋼護筒長度根據(jù)地質(zhì)條件按最不利地質(zhì)條件控制，參照地勘剖面圖和淤泥層厚，鋼護筒確定鋼護筒長度在9～15m單節(jié)，鋼護筒壁厚δ=15mm的鋼板，在廠家用機械集中卷制加工制作，焊縫全部為雙面坡口，鋼護筒內(nèi)徑比樁徑大10cm，運至現(xiàn)場[2]。

振動設(shè)備采用470KW單鉗振動錘，起吊高度不小于16m，鋼護筒起吊、安放由25T汽車吊現(xiàn)場配合。

3.1 旋挖鋼護筒跟進施工工藝

場地平整、測量定位→旋挖樁孔至淤泥質(zhì)土層→從孔口震動沉入鋼護筒（根據(jù)地質(zhì)情況驗算）采用不同長度鋼護筒→然后旋挖機重新鉆進、下鉆至持力層巖→正常成孔至樁底標高清孔、驗孔→鋼筋籠安裝→灌注混凝土→震動拔起鋼護筒。

3.2 鋼護筒埋設(shè)施工

鋼護筒埋設(shè)前旋挖鉆機選用比樁徑大10cm的鉆頭鉆至淤泥質(zhì)土層頂部，25T汽車吊配合起吊鋼護筒，使用震動錘將鋼護筒震入樁孔中。震動錘必須平穩(wěn)，并在護筒頂面的平面位置一定要居中，盡可能避免因偏心造成護筒偏斜，同時采用水平尺或采用經(jīng)緯儀控制鋼護筒垂直度，不得超過規(guī)范要求的1/200，力求鋼護筒垂直入土。若一旦發(fā)現(xiàn)有偏斜趨勢，馬上進行糾正，至偏差允許范圍內(nèi)。

鋼護筒振動插入穿過淤泥層至強風(fēng)化，當(dāng)鋼護筒外露地面20cm停止，旋挖機換用設(shè)計樁徑的鉆頭在鋼護筒內(nèi)重新再鉆孔至設(shè)計深度，嵌入巖層深度滿足設(shè)計要求，經(jīng)各方驗收后終孔、下鋼筋籠、澆筑混凝土成樁。

鋼護筒數(shù)量一臺樁機配5～6個循環(huán)使用。鋼護筒埋設(shè)應(yīng)在白天進行，發(fā)現(xiàn)問題及時處理和校正。

3.3 鋼護筒起拔

鋼護筒起拔在混凝土澆筑20～30分鐘內(nèi)，以免混凝土初凝后護筒拔出困難，利用振動錘邊振動邊緩慢起拔，拔起速度控制在1.5m/分鐘。

因起拔長護筒使得樁身直徑發(fā)生改變，會影響到混凝土頂面標高，所以在混凝土澆筑過程中要充分考慮到長護筒起拔對混凝土澆筑的影響。在護筒起拔前要先進行超灌，彌補護筒起拔的影響。

Ф800樁按每10m護筒考慮計算：

拔護筒前：

Φ800樁徑（0.9×0.9×3.14÷4）×10=6.358m3

拔護筒后：

Φ800樁徑（0.93×0.93×3.14÷4）×10×1.1=7.468m3

拔護筒前后：

Φ800樁徑每10m混凝土相差1.11m3/10m

說明：每10m護筒，護筒影響系數(shù)按1.1. 用護筒實際樁徑與設(shè)計樁徑混凝土對比：

長護筒：φ800，長10m :

長護筒：（0.9×0.9×3.14÷4）×10=6.358m3

設(shè)計樁徑：（0.8×0.8×3.14÷4）×10=5.024m3每10m相差：1.334m3

所以使用鋼護筒工藝對樁身長度越長、樁徑越大耗費的混凝土量越多。

4 施工難點以及特點

4.1 穿透夾層

針對施工現(xiàn)場的地勘報告相關(guān)內(nèi)容，如果住宅建筑當(dāng)中的建筑基礎(chǔ)有夾層，樁端需要穿過全風(fēng)化泥質(zhì)的粉砂巖和強風(fēng)化泥質(zhì)的粉砂巖夾層，將較為穩(wěn)定的全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖作為持力層。全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖的富水性較為一般，基坑與樁基實際開挖中可能會出現(xiàn)流沙，遵照施工現(xiàn)場地勘報告內(nèi)容中的柱狀圖以及樁基設(shè)計方案進行推測，明確遇到夾層時樁基的長度。

4.2 鋼護筒底部的變形

遵照地勘報告相關(guān)內(nèi)容以及既有工程施工作業(yè)相關(guān)經(jīng)驗，所有地質(zhì)層截面實際上并不平整，甚至了能會有突變位置。在將鋼護筒打入到夾層底部的時候，可能會由于夾層底部位置的不平整，致使產(chǎn)生錘擊反力差異，而護筒底口隨之產(chǎn)生了變形，造成無法下鉆、卡鉆等情況[3]。

4.3 斜坡樁、夾層樁位方面存在偏差

很多基坑支護的位置遵照臨時支護實施全面考量與設(shè)計，樁基設(shè)計部門一定要對基礎(chǔ)、主體結(jié)構(gòu)的載荷傳遞、邊坡穩(wěn)定性等諸多方面進行綜合考量，在邊坡位置上的工程樁實施斜坡樁隔離層方面的設(shè)計，以此對建筑物載荷在邊坡方面的不良影響消除掉。

4.4 樁底軟化以及沉渣清理

樁基在遇到夾層的時候，夾層中會有一些水，如果遭遇連續(xù)降水此種情況會更為嚴重。如果樁基長度比較長，穿越過夾層的樁基一般都大于24m，那么鋼筋籠就需要實施接裝處理。所以，單樁成孔以及成樁的時間都比較長。如果樁底長時間暴露，會致使樁底土質(zhì)出現(xiàn)軟化，沉渣過厚難以進行及時有效的清理處理。基于單樁靜荷載抗壓、抗拔實驗以及超聲波投射技術(shù)、低應(yīng)變技術(shù)、鉆芯技術(shù)等實施檢測。遵照樁基承載力設(shè)計方面的規(guī)定要求，能夠獲悉其比樁基實際施工中的旋挖機以及液壓錘等諸多機械設(shè)備要大。如果地質(zhì)情況比較復(fù)雜，尤其是土質(zhì)方面較為軟弱，如果不使用合理有效的特殊手段，在靜荷載試驗的實際加載中，會產(chǎn)生支墩下方地面下沉、鋼梁傾斜等諸多問題，其可能會產(chǎn)生安全事故，同時檢測到的相關(guān)數(shù)據(jù)也會失真[4]。

在靜荷載的抗壓試驗當(dāng)中，需要使用挖掘機將檢測樁半徑范圍之內(nèi)的淤泥、泥漿及堆土等挖出來，并且于上分層進行頁巖回填，并且實施分層碾壓，直到滿足密實作業(yè)的相關(guān)要求，之后進行鋼板鋪設(shè)。在靜荷載試驗的加載與卸載中，要求對稱地進行過混凝土塊的吊放、轉(zhuǎn)運等，要重視附近土體的變化，同時確保試驗過程中堆放的混凝土塊具備平衡性和穩(wěn)定性。靜荷載的抗拔試驗過程中，主要基于地面反力來對整個鋼梁進行支撐，基于此為樁基提供向上拔力。在靜荷載試驗的實際開展中，加載、卸載操作一定要嚴格依據(jù)時間要求來開展，嚴禁提前進行加載、卸載等，此過程中需要旁站監(jiān)督工作者，確保鋼梁的平衡性與穩(wěn)定性。

4.5 處理復(fù)雜的地基

如果項目工程土質(zhì)的承載力較低，旋挖機以及汽車式起重機難以進行直接操作，要求及時于積水區(qū)域附近進行集水坑設(shè)置，同時基于污水泵把積水抽到場外，再通過挖掘機械將此區(qū)域邊緣淤泥以及表層軟弱土都挖出來，于積水、泥濘區(qū)域基于級配砂卵石等實施換填。如果淺層存在大體積的硬質(zhì)石塊，需要先使用旋挖機簡化表層大石塊挖出來，將其換成素土進行回填、壓實，保證旋挖機以及汽車式起重機操作的安全性、平穩(wěn)性與可靠性。

4.6 護筒振入問題的有效解決

基于項目工程的地質(zhì)情況，護筒由于底部存在堅硬石塊，其會對振入產(chǎn)生阻擋影響，同時硬質(zhì)石塊突入到鋼護筒當(dāng)中的距離較短，旋挖機難以將其鉆碎。遵照現(xiàn)場探索以及反復(fù)多次的試驗，鋼護筒振入受阻，同時旋挖機反復(fù)多次鉆進難以實現(xiàn)推進，可把護筒先取出來，換成更大型號的鋼護筒，指導(dǎo)旋挖穿越大石塊的夾層，之后將原來的鋼護筒安裝上，實施后續(xù)的旋挖作業(yè)。如果鉆孔位置有大石塊夾層，要使用巖石筒鉆頭來進行作業(yè)，鉆頭需要小于護筒。進行大石塊層鉆入的時候，需要先進行慢速旋轉(zhuǎn)，以免鉆頭受到損壞，并且可將大石塊鉆碎，以免樁孔之內(nèi)產(chǎn)生大面積坍塌，強化提升成孔的速度、成孔質(zhì)量和減少后期損耗混凝土的數(shù)量?；谝簤哄N對鋼護筒夾住，緩慢地向上提取，使鋼護筒附近土石都能夠緩慢地填入到原來的鋼護筒、小胡同間隙當(dāng)中。將大綱胡同取出來的時候，一定要規(guī)避同內(nèi)部鋼護筒之間的碰撞，液壓錘盡量不要和小鋼護筒產(chǎn)生摩擦碰撞。將大鋼護筒取出來之后，如果發(fā)現(xiàn)孔和小鋼護筒的外幣之間存在較大的間隙、孔洞等，需要使用四周既有土實施回填，以免對后續(xù)混凝土產(chǎn)生大量損耗。

5 施工技術(shù)控制措施

旋挖預(yù)成孔后采用單錘振動插入鋼護筒，避免單錘振動式出現(xiàn)的偏樁現(xiàn)象，隨時準備水平尺或經(jīng)緯儀跟進進行90度檢測

根據(jù)地質(zhì)情況分析不穩(wěn)定土層埋深確定插入鋼護筒的長度，為確保鋼護筒已穿透不穩(wěn)定土層避免塌孔，鋼護筒過長外露影響后續(xù)旋挖鉆孔[5]。

組織有經(jīng)驗的施工人員進行施工，及時確保鋼護筒旋挖樁施工工序的銜接，及時跟進。施工順序為：測量定位→旋挖預(yù)成孔→下鋼護筒→旋挖成孔→下鋼筋籠→澆混凝土→拔鋼護筒。

為避免澆灌混凝土?xí)r出現(xiàn)堵管、鋼護筒不能拔出等現(xiàn)象，及時與混凝土廠家進行溝通，提前預(yù)定好混凝土方量，并待混凝土全部到現(xiàn)場時才能澆筑，混凝土坍落度宜大于1800mm。

拔出鋼護筒時應(yīng)邊振邊拔，為預(yù)防把鋼護筒過程中混凝土標高下沉，提前預(yù)估混凝土下沉量，每根樁多預(yù)計1～2方混凝土，現(xiàn)場根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

控制振動起拔鋼護筒速率≦1.5m/分鐘，防止因提拔速度過快導(dǎo)致浮籠或鋼筋籠下沉。

6 結(jié)束語

旋挖成孔鋼護筒跟進工藝解決了因地下不穩(wěn)定土層，特別是流溯狀淤泥土層在鉆進過程中塌孔、縮頸等現(xiàn)象。通過先旋挖引孔，解決跟進插入鋼護筒對樁位的對位準確性和確保鋼護筒垂直插入，旋挖機沿鋼護筒內(nèi)旋挖成孔至設(shè)計樁長，及時下鋼筋籠、澆筑混凝土成樁。通過對工藝掌握、施工步驟緊密銜接完成了該電廠600余根因地下淤泥層無法成孔的樁，相比水鉆孔灌注樁即縮短了工期又節(jié)省了投資，解決改電廠設(shè)備基礎(chǔ)樁位不能移動的難題。經(jīng)檢測為Ⅰ、Ⅱ類樁符合設(shè)計要求。對類似地質(zhì)土層采用旋挖樁基施工提供借鑒經(jīng)驗。