王志權(quán)

一、工程概況

安居南馨苑樁基礎(chǔ)工程超深樁為塔樓部分樁基，鉆孔深度73m，最小有效樁長60m，最大有效樁長90m。鉆孔施工深度范圍內(nèi)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，按自上而下的順序依次有人工填土層、淤泥質(zhì)土、含粘土礫砂、粉質(zhì)粘、礫砂、礫質(zhì)粘性土，基巖為燕山晚期花崗巖。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，項目采用大直徑嵌巖灌注樁鉆進(jìn)與清孔雙反循環(huán)成樁的方法。

二、氣舉反循環(huán)二次清孔

鋼筋籠及導(dǎo)管下放到位后，開始?xì)馀e反循環(huán)二次清孔，以減少孔內(nèi)的雜物堆積量。清孔應(yīng)用的是密閉式送氣系統(tǒng)，其核心組成包含螺桿式空氣壓縮機(jī)、灌注導(dǎo)管、送風(fēng)管、接頭彎管及泥漿膠管。其中，送風(fēng)管由PVC材料制作而成，在該裝置的下方配套配重塊，帶動管材下沉，待其實(shí)際位置達(dá)到灌注導(dǎo)管長度的2/3時，原本存在于導(dǎo)管內(nèi)的泥漿與壓縮空氣接觸，并均勻混合，在此作用下，相比于管外泥漿的密度和壓力而言，管內(nèi)的兩項指標(biāo)均更低，隨之產(chǎn)生壓力差，迫使管外泥漿攜帶孔底鉆渣進(jìn)入，經(jīng)導(dǎo)管、泥漿管后開始外排，隨后對該部分做沉淀處理，凈化后的泥漿再次回流，循環(huán)運(yùn)行，達(dá)到二次清孔的效果。工藝原理圖如圖1所示。

圖1 氣舉反循環(huán)二次清孔原理

三、施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

1.護(hù)筒埋設(shè)

無需埋設(shè)超長護(hù)筒，通常鋼護(hù)筒埋設(shè)深度達(dá)到3～6m即可，此時孔壁的穩(wěn)定性得到有效的保障。護(hù)筒原材料為Q345B鋼板，厚度10mm，按照尺寸要求制作而得，內(nèi)徑略大于樁徑250mm；長度的控制以地面為參照基準(zhǔn)，要求護(hù)筒埋設(shè)到位后頂面超出地面500mm。

2.現(xiàn)場整理及鉆機(jī)就位

準(zhǔn)確劃定鉆機(jī)作業(yè)范圍，清理該處的樹根、建筑垃圾等不利于施工的雜物，并做平整、壓實(shí)處理，以免鉆機(jī)在運(yùn)行時失穩(wěn)；于鉆機(jī)液壓支架下方鋪設(shè)鋼板，擴(kuò)大受力面積，以免因局部受力過大而導(dǎo)致鉆機(jī)下陷；檢查鉆頭中心，將其與護(hù)筒中心做對比分析，若在相同的鉛垂線上，則滿足要求，否則予以調(diào)整。

3.覆蓋層合金鉆頭泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)

（1）初始鉆進(jìn)

調(diào)整鉆頭，使其距孔底20～30cm；啟用真空泵，向該裝置內(nèi)灌注足量的清水；開啟真空管路，構(gòu)成一條順暢的氣水流動通道，再啟用真空泵，提供負(fù)壓的工作環(huán)境；密切觀察砂石泵的運(yùn)行狀態(tài)，其內(nèi)部充滿水后則隨即關(guān)閉真空泵，并在該時刻同步啟用砂石泵，使出口真空壓力增加，超過0.2MPa即可開啟出水控制閥，將原本聚積在管路內(nèi)的泥水混合物排出，使其按照特定路徑進(jìn)入沉淀池，做凈化處理，由此則構(gòu)成反循環(huán)運(yùn)行機(jī)制。在此前提下，開始慢速鉆進(jìn)。

鉆進(jìn)初期以慢速運(yùn)行為宜，鉆頭在孔內(nèi)攪拌造漿（暫不進(jìn)尺），目的在于使地層中的細(xì)顆粒與泥漿的粘粒有效結(jié)合，形成完整、可靠的泥皮，發(fā)揮出護(hù)壁的作用。

（2）軟弱土層及粘土層的鉆進(jìn)

根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果可知，樁孔上部覆土有軟弱土層和粘土層，在該范圍內(nèi)鉆進(jìn)時采用的是單腰帶三翼刮刀鉆頭，該裝置的回轉(zhuǎn)阻力較小，既有較強(qiáng)的切削性能，能夠以較快的速度完成鉆進(jìn)作業(yè)。在單腰帶片上設(shè)導(dǎo)向板（共四塊，遵循的是對稱布置的原則），以便控制鉆進(jìn)的垂直度。

鉆進(jìn)初期采取輕壓慢轉(zhuǎn)的方法，隨鉆進(jìn)進(jìn)尺的增加，到達(dá)粘性土層并且現(xiàn)場無異常狀況后，加壓鉆進(jìn)。施加鉆壓穩(wěn)定在30～90kN，進(jìn)尺6～10m/h。

（3）砂性土、強(qiáng)風(fēng)化層的鉆進(jìn)

砂性土的自穩(wěn)能力不足，在該處鉆進(jìn)時易由于外部擾動作用而塌孔；鉆進(jìn)深度范圍內(nèi)還分布強(qiáng)風(fēng)化層，其對水較為敏感，遇水易軟化。根據(jù)砂性土和強(qiáng)風(fēng)化層的地質(zhì)特性，采用雙腰帶四翼刮刀鉆頭鉆進(jìn)，此鉆頭的導(dǎo)向性較好，在鉆進(jìn)過程中可有效控制樁孔的垂直度，確保在特殊的地質(zhì)條件下也能夠快速完成鉆進(jìn)作業(yè)。

砂性土、強(qiáng)風(fēng)化層鉆進(jìn)施工時，保持二檔轉(zhuǎn)速；而在砂土、砂礫層地質(zhì)條件下鉆進(jìn)時，調(diào)整為一、二檔轉(zhuǎn)速；局部粉砂、砂土地層的地下水覆蓋范圍廣、含量多，地層遇水后易失穩(wěn)坍塌，為避免此類問題，采取低檔慢速轉(zhuǎn)進(jìn)的作業(yè)方式，控制好鉆壓（60～120kN）和進(jìn)尺（1～6m/h），在安全的環(huán)境中高效鉆進(jìn)成孔。

（4）鉆桿的加接操作

加接鉆桿前做好準(zhǔn)備：先停止鉆進(jìn)，向上提升鉆具，直至其與孔底相距80～100mm為止；為有效清理管道內(nèi)的鉆渣，要求泥漿循環(huán)5～8min。

起鉆時加強(qiáng)防護(hù)，以免因控制不當(dāng)而出現(xiàn)鉆頭剮蹭孔壁的情況；保證泥漿自流，嚴(yán)格控制孔內(nèi)水頭高度，充分維持孔壁的穩(wěn)定性，以防坍塌。

4.硬巖全斷面滾刀鉆頭反循環(huán)鉆進(jìn)

在硬巖處鉆進(jìn)時，采用滾刀鉆頭，做到一次成孔?？紤]到硬巖處鉆進(jìn)難度較大的特點(diǎn)，在鉆頭前端配備12個滾刀頭，聯(lián)合應(yīng)用。

鉆進(jìn)過程中，滾刀產(chǎn)生剪切與拉伸作用，持續(xù)將巖渣剝離母巖，經(jīng)一段時間后，得到粒徑約為2cm的巖渣；有效清理鉆進(jìn)時產(chǎn)生的巖渣，即利用大泵量泵吸反循環(huán)泥漿攜帶出孔。

硬巖的鉆進(jìn)采取一檔液壓加壓鉆進(jìn)的模式，適當(dāng)加大砂石泵的流量，鉆壓120～240kN，進(jìn)尺0.2～0.6m/h，并且全程鉆速不超過1r/min。

5.泵吸反循環(huán)一次清孔

終孔后，安排泵吸反循環(huán)一次清孔，采取此項措施減少鉆渣沉淀量，為后續(xù)的二次清孔創(chuàng)設(shè)良好的條件（若一次清孔效果較差，則會明顯加大二次清孔的難度）。具體作業(yè)要點(diǎn)為：向上提鉆30～50cm，在大流量砂石泵抽吸作用下，使孔底部的泥漿攜帶沉渣向外排出，該部分沉渣于沉淀池內(nèi)得到凈化處理，產(chǎn)生性能較好的泥漿，進(jìn)而繼續(xù)流向樁孔內(nèi)，形成循環(huán)流動通道，保證樁孔液面的穩(wěn)定性。

6.鋼筋籠的吊裝

設(shè)備為履帶式起重機(jī)，由其將鋼筋籠吊裝至指定位置。考慮到鋼筋籠直徑偏大的情況，一次吊裝的可操作性不足，因此劃分為多個24m長的節(jié)段，有序?qū)⒏鞴?jié)段下放到位；為使鋼筋籠維持穩(wěn)定，在每節(jié)段的兩端設(shè)三角臨時固定撐。

各節(jié)鋼筋籠下放到位后，用籠體限位裝置對孔口做固定處理，增強(qiáng)鋼筋籠的穩(wěn)定性。

7.密閉式氣舉反循環(huán)二次清孔

向?qū)Ч軆?nèi)置入PVC送風(fēng)管，直至管的下端到達(dá)導(dǎo)管底部2/3處為止；適配三通彎接頭，使PVC送風(fēng)管的上端與空壓機(jī)連接。三通彎頭與導(dǎo)管則用螺紋連接，保證嚴(yán)密性。

在距離泥漿池50cm的位置安裝孔口消壓裝置，調(diào)整出漿口的位置，使其朝向泥漿池方向；再做連接處理，使進(jìn)漿口與循環(huán)泥漿膠管末端緊密連接；若前述準(zhǔn)備工作無誤，則啟用空壓機(jī)，開始二次清孔。

清孔結(jié)束后，用標(biāo)準(zhǔn)繩測量沉渣厚度以及泥漿指標(biāo)，判斷是否達(dá)到要求，若有不足之處，則再次清孔、檢測，直至各項實(shí)測結(jié)果均滿足要求為止。

8.混凝土灌注施工

（1）樁徑是決定初灌量的關(guān)鍵因素，因此根據(jù)各樁體的樁徑展開計算，得到合適的初灌量，制備適量的漿液；準(zhǔn)備8～10m3初灌斗，先做濕潤處理，用吊車將其吊運(yùn)至孔口，調(diào)整好初灌斗的姿態(tài)，使其有效對準(zhǔn)灌注導(dǎo)管，以便卸入混凝土，進(jìn)行灌注施工。

（2）隔水塞采用的是球膽裝置，分階段操作：初灌前，向?qū)Ч軆?nèi)放入隔水塞，蓋上導(dǎo)管口蓋板，開始倒入混凝土；灌注過程中，嚴(yán)格控制罐車出料口的位置，使其能夠?qū)?zhǔn)灌注斗；罐車混凝土快速卸料，將混凝土轉(zhuǎn)至料斗內(nèi)，完成初灌。為順利推進(jìn)混凝土灌注施工進(jìn)程，準(zhǔn)備足量的預(yù)拌混凝土，連續(xù)灌注，期間根據(jù)施工進(jìn)度適時拔管，使導(dǎo)管埋深始終穩(wěn)定在2～6m。

四、結(jié)語

綜上所述，在超深鉆孔樁施工過程中，氣舉反循環(huán)是較為典型的方法，其具有較強(qiáng)的清渣能力，且操作便捷、經(jīng)濟(jì)高效。通過本文的分析，提出氣舉反循環(huán)沉樁工藝的一些具體工作要點(diǎn)，希望可以給類似工程提供參考。