（福建省閩宇建設(shè)工程有限公司，福建 泉州 362000）

1 工程概況

泉州市第十中學(xué)教學(xué)綜合樓項(xiàng)目位于福建省泉州市豐澤區(qū)泉州市第十中學(xué)校內(nèi)，結(jié)構(gòu)體系為框架結(jié)構(gòu)，地上8層，地下1層。樁基采用鉆孔灌注樁，樁徑為1000mm，樁長(zhǎng)為27～31m，總樁數(shù)為101根。設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖≥3m，樁身混凝土強(qiáng)度為C30。

2 地質(zhì)情況和水文條件

本工程巖土層名稱、揭示厚度和特征如表1所示。

表1 擬建場(chǎng)地巖土層名稱、揭示厚度和特征

根據(jù)地勘資料得知本工程地下水位埋深為3.30～4.60m，地下水的補(bǔ)給主要來(lái)自孔隙裂隙水、大氣降水和周邊河流的徑向補(bǔ)給。

3 施工難點(diǎn)剖析

（1）本工程地質(zhì)復(fù)雜，淤泥層和粗砂層在成孔過(guò)程中容易出現(xiàn)塌孔或者縮頸現(xiàn)象，粗砂容易沉淀到孔底，導(dǎo)致孔底沉渣厚度過(guò)大，施工難度較大。

（2）周邊環(huán)境復(fù)雜，施工場(chǎng)地北側(cè)約4m為5層的已建教學(xué)樓，南側(cè)約4.8m為7層的小學(xué)教學(xué)樓，西南側(cè)約8m為污水池，施工場(chǎng)地狹小，工期緊張。

（3）施工場(chǎng)地位于校園內(nèi)部，對(duì)樁基施工產(chǎn)生的噪音和粉塵的要求較高。

（4）巖土層中局部存在孤石，為堅(jiān)硬巖，進(jìn)尺困難，對(duì)施工工期影響較大。

4 成孔樁機(jī)的比選與確定

4.1 潛孔錘鉆機(jī)

該樁機(jī)利用壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)潛孔錘鉆頭將質(zhì)地堅(jiān)硬的巖層沖擊破碎，采用空壓機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量將巖屑吹出孔外，粉塵污染較大[1]，對(duì)周邊教學(xué)樓正常運(yùn)行影響較大，另外高壓氣流不斷沖刷孔壁，不利于孔壁的穩(wěn)定與安全。單樁成孔時(shí)間約4～6d，成孔時(shí)間長(zhǎng)，工期難以滿足要求。綜合環(huán)保與工期等因素，該樁機(jī)不考慮。

4.2 沖擊鉆機(jī)

該樁機(jī)利用樁錘的沖擊功對(duì)巖層進(jìn)行沖擊成孔[2]，采用泥漿護(hù)壁，遇到孤石時(shí)，由于孤石巖質(zhì)堅(jiān)硬，進(jìn)尺困難，另外堅(jiān)硬巖層沖擊時(shí)噪音污染較大，振動(dòng)厲害，對(duì)周邊環(huán)境影響較大。樁機(jī)需要電力系統(tǒng)來(lái)供電，施工成本增加。單樁成孔時(shí)間約6～8d，施工周期長(zhǎng)，難以滿足工期需求。因此，該樁機(jī)不考慮。

4.3 旋挖鉆機(jī)

該樁機(jī)自帶動(dòng)力系統(tǒng)，行走靈活，本工程地質(zhì)復(fù)雜，需要采用泥漿護(hù)壁，施工時(shí)無(wú)粉塵污染，噪音較小，對(duì)周邊環(huán)境影響較小。另外旋挖鉆機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)校正垂直度和自動(dòng)定位等功能，成孔質(zhì)量可控性較高[3]。單樁成孔時(shí)間約為1～2d，工期有保證。

鑒于工期、環(huán)保、成孔質(zhì)量及對(duì)周邊環(huán)境影響等因素考慮，本工程樁基成孔樁機(jī)選用旋挖鉆機(jī)。

5 旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)

5.1 施工工藝流程

旋挖鉆機(jī)施工工藝流程如圖1所示。

圖1 旋挖鉆機(jī)施工工藝流程

5.2 埋設(shè)鋼護(hù)筒

旋挖樁的樁位采用J2級(jí)全站儀測(cè)放出來(lái)，樁位的偏差≤50mm，以樁位為中點(diǎn)拉十字控制線設(shè)置控制樁。本工程鋼護(hù)筒的內(nèi)徑為1200mm，高度為3m，壁厚為8mm。采用鉆頭將鋼護(hù)筒壓入土體，護(hù)筒露出地面高度為0.4m，鋼護(hù)筒的軸線偏差≤50mm，護(hù)筒中心與樁心應(yīng)重合，垂直度偏差≤1%，鋼護(hù)筒四周采用粘性土回填夯實(shí)到位。

5.3 泥漿制備

淤泥層和中粗砂層在旋挖鉆進(jìn)過(guò)程中容易出現(xiàn)塌孔和卡鉆現(xiàn)象，應(yīng)制備固壁能力高和黏度好的優(yōu)質(zhì)泥漿。本工程泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土、自來(lái)水和聚丙烯酰胺按照一定比例進(jìn)行人工造漿，聚丙烯酰胺的摻量為20～30kg/m3，制備好的泥漿黏度為26～33s，泥漿比重為1.2～1.4。

5.4 旋挖成孔

樁基所在區(qū)域的巖土層存在孤石，全程采用單一鉆具進(jìn)行成孔的話，鉆具磨損較大，進(jìn)尺速度慢，普通鉆具難以鉆穿孤石，因此，根據(jù)地質(zhì)情況不同應(yīng)選用合適的鉆具進(jìn)行成孔，提高成孔效率。

5.4.1 素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥、中粗砂、全風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等巖層成孔方案

該巖層鉆具采用帶斗齒的雙層底旋挖鉆斗，素填土層旋挖時(shí)應(yīng)慢速鉆進(jìn)，待切土成孔至鋼護(hù)筒以下1m后即可加快旋挖速度，采用鉆頭下端的斗齒將土體切削回旋裝入鉆斗內(nèi)，帶桶式鉆斗裝滿土體后提升至孔外卸土。巖土層上部的素填土和粉質(zhì)粘土層采用干孔作業(yè)，旋挖鉆進(jìn)至淤泥層應(yīng)注入優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿比重為1.4，慢速鉆進(jìn)。旋挖鉆進(jìn)至中粗砂層時(shí)，為了防止出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，應(yīng)增加掃孔次數(shù)，旋挖鉆進(jìn)速度應(yīng)適當(dāng)降低，泥漿比重調(diào)整為1.4。全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖層采用帶截齒的短螺旋鉆頭將其碎裂之后再采用雙層底斗齒旋挖鉆斗進(jìn)行撈渣。在軟硬交接地方，應(yīng)降低旋挖速度，并適當(dāng)增加掃孔次數(shù)[4]。旋挖鉆進(jìn)至碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖時(shí)，應(yīng)上報(bào)監(jiān)理工程師，根據(jù)持力層渣樣判定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定持力層，隨后旋挖鉆進(jìn)3m即可終孔。

5.4.2 孤石成孔方案

該巖層鉆具采用環(huán)切滾刀鉆頭，鉆頭下端帶有子彈頭截齒，在桶式鉆斗內(nèi)安裝合頁(yè)片來(lái)夾住巖芯。采取取芯鉆進(jìn)的方式進(jìn)行成孔，當(dāng)巖層的強(qiáng)度不是特別高時(shí)，采用直徑為1000mm取芯筒式鉆頭以大扭矩慢速鉆進(jìn)，每次鉆進(jìn)的深度為0.8～1.0m，加壓操作利用鉆桿的扭力將巖芯掰斷后采用合頁(yè)片抱緊提出孔外卸巖，施工效率≥0.5m/h，直至成孔至設(shè)計(jì)高程。由于孤石的巖質(zhì)較為堅(jiān)硬，齒刃前角度設(shè)置為25°～45°。如果巖層強(qiáng)度特別高，孤石的成孔方式為分級(jí)鉆進(jìn)，采用直徑為800mm的筒式鉆頭按照分層厚度為0.5m進(jìn)行分層取芯，加壓加大扭矩掰斷巖芯，當(dāng)扭矩突然劇減和鉆速突然劇增且鉆桿有振動(dòng)現(xiàn)象，證明巖芯已被扭斷，取出巖芯后繼續(xù)成孔直至設(shè)計(jì)樁底高程。然后更換直徑為1000mm取芯桶鉆以鉆進(jìn)深度為0.5m進(jìn)行環(huán)切取芯，將巖芯提升到孔外卸除，反復(fù)操作直至成孔至設(shè)計(jì)樁底高程。如果遇到巖層傾斜度大的情況下，利用主卷?yè)P(yáng)機(jī)吊住鉆桿，取消鉆桿浮動(dòng)，采取輕壓慢進(jìn)的鉆進(jìn)方式，待穿過(guò)傾斜面后再正常旋挖鉆進(jìn)。

5.5 清孔

清孔方法為氣舉反循環(huán)法，下鋼筋籠前后各清孔一次，氣舉反循環(huán)清孔時(shí)應(yīng)重點(diǎn)控制風(fēng)壓，根據(jù)泥漿比重、壓力損失測(cè)算和孔深來(lái)確定風(fēng)壓，計(jì)算后確定本工程風(fēng)壓為0.3～0.4MPa。二次清孔后要求沉渣厚度≤50mm。

5.6 鋼筋籠制作與安裝

由于施工場(chǎng)地狹小，本工程樁基鋼筋籠統(tǒng)一在場(chǎng)外鋼筋加工場(chǎng)制作完成后再運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。鋼筋籠按照實(shí)際樁長(zhǎng)分節(jié)加工與制作，兩節(jié)鋼筋籠對(duì)接采用單面焊形式，搭接長(zhǎng)度為10d，鋼筋錯(cuò)開(kāi)50%，錯(cuò)開(kāi)距離應(yīng)≥0.5m且≥35d，主筋與箍筋采用點(diǎn)焊進(jìn)行固定。加勁箍的設(shè)置間距為2m，十字支撐的設(shè)置間距為4m，注漿管采用無(wú)縫鋼管，直徑為25mm，注漿管采用鐵絲與主筋綁扎牢固，注漿管采用專用套管進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接位置應(yīng)嚴(yán)密不漏水，注漿管上端應(yīng)伸出地面高度為0.5m，下端采用膠布纏繞數(shù)圈，鋼筋籠下放后注漿管內(nèi)應(yīng)注滿清水，上口采用管帽蓋住。采用吊車將鋼筋籠吊起，下放時(shí)應(yīng)緩慢，鋼筋籠接長(zhǎng)時(shí)焊縫應(yīng)飽滿連續(xù)，待焊縫自然冷卻后再下放至設(shè)計(jì)高程。根據(jù)樁位控制樁拉十字線來(lái)復(fù)核鋼筋籠的軸線，復(fù)核合格后采用2根吊筋將鋼筋籠固定在護(hù)筒上。

5.7 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管采用螺紋快速接頭，導(dǎo)管間加設(shè)O形橡膠密封圈，導(dǎo)管直徑為300mm。導(dǎo)管安裝之前應(yīng)按照規(guī)定做密封性試驗(yàn)，導(dǎo)管的抗拉力和密封性應(yīng)滿足施工規(guī)范要求[5]。導(dǎo)管底節(jié)長(zhǎng)度為4m，下口與孔底的距離為0.3～0.5m，中間節(jié)長(zhǎng)度為3m，最上面一節(jié)根據(jù)孔深情況采用長(zhǎng)度為0.5～1.5m的短節(jié)導(dǎo)管。

5.8 混凝土灌注

混凝土應(yīng)嚴(yán)格按照配合比設(shè)計(jì)下料攪拌，由于夏季氣溫較高，混凝土中應(yīng)摻入適量的緩凝劑，進(jìn)場(chǎng)的每車混凝土質(zhì)量必須嚴(yán)格檢查，坍落度為180～220mm，混凝土顏色應(yīng)均勻一致，不得有離析現(xiàn)象。根據(jù)樁位混凝土數(shù)量和運(yùn)距做好混凝土供應(yīng)計(jì)劃，確?；炷凉嘧⒌倪B續(xù)性。根據(jù)首灌后導(dǎo)管埋入混凝土深度來(lái)計(jì)算料斗的容量，本工程料斗的容量為1.5m3。將隔水栓拉起后要求罐車司機(jī)加大馬力將混凝土傾注入料斗內(nèi)，直至第一車混凝土全部卸料完成，確保導(dǎo)管埋入混凝土深度符合施工規(guī)范要求。采用測(cè)錘測(cè)探混凝土液面高度，根據(jù)導(dǎo)管埋入混凝土深度對(duì)導(dǎo)管拆除節(jié)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，混凝土灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋入混凝土深度控制為2～6m。為了避免混凝土等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致斷樁事故發(fā)生，混凝土灌注應(yīng)連續(xù)不間斷。由于樁頂混凝土與泥漿混合，為了確保樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，本工程要求混凝土超灌1m。

5.9 后注漿施工

成樁后2d采用清水進(jìn)行加壓開(kāi)塞，成樁后7d采用水灰比為0.5的純水泥漿進(jìn)行樁底后注漿施工，水泥強(qiáng)度為42.5，設(shè)計(jì)總注漿量為1.3t。注漿順序?yàn)橥鈬鷺锻鶅?nèi)圍樁，初始注漿壓力為1.5MPa，注漿時(shí)應(yīng)觀察樁周和樁側(cè)等冒漿情況，如果出現(xiàn)冒漿情況應(yīng)立即停止注漿，待間歇30min后重新注漿。當(dāng)注漿壓力達(dá)到3MPa時(shí)停止加壓持續(xù)注漿3min或者注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)總注漿量即可終止注漿。

6 結(jié)束語(yǔ)

旋挖鉆機(jī)成孔速度快，單樁成孔時(shí)間約18～24h，再加上樁機(jī)保養(yǎng)維修、鉆具更換與修理以及交叉施工等時(shí)間，單樁平均成孔時(shí)間約為28～34h，施工效率較高。旋挖鉆機(jī)在成孔時(shí)能夠?qū)妆诖怪倍冗M(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)孔壁垂直度超標(biāo)就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，操作人員及時(shí)采取措施進(jìn)行糾正，孔壁垂直度偏差應(yīng)≤1%。由于地質(zhì)中存在淤泥層和中粗砂層，樁基施工容易出現(xiàn)縮頸和塌孔現(xiàn)象，通過(guò)制備聚丙烯酰胺優(yōu)質(zhì)泥漿來(lái)保證孔壁的穩(wěn)定性。根據(jù)不同的巖土層性質(zhì)采取不同的旋挖鉆具和泥漿比重，旋挖成孔過(guò)程中未出現(xiàn)縮頸、塌孔和卡鉆等質(zhì)量問(wèn)題，成孔垂直度滿足施工規(guī)范要求。成樁28d按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)和靜載檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。