咸建軍

（上海成棟建設(shè)工程有限公司，上海 201314）

1 工程概述

本文以珠海市橫琴新區(qū)環(huán)島北片主次干路市政道路工程AK5+780—AK6+100段綜合管溝支護(hù)工程為例，該綜合管溝原設(shè)計(jì)采用12mⅢ型拉森鋼板樁支護(hù)。由于該區(qū)域內(nèi)存在大面積拋石，拋石層厚度8～13m不等，巖塊大小不一，粒徑0.2～1.5m，巖塊中有空洞，是松散稍密狀，密實(shí)度不平均，局部區(qū)域塊石分布很有連續(xù)性[1]。且周邊環(huán)境復(fù)雜，拋石區(qū)域無(wú)法翻挖換填，所以無(wú)法正常進(jìn)行鋼板樁施工，故采用鋼板樁和灌注樁（拋石層部分）相結(jié)合型式進(jìn)行支護(hù)施工。灌注樁樁身強(qiáng)度為C25，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)12.0m，樁直徑為800mm，為摩擦樁。鑒于特殊地質(zhì)，灌注樁成孔采用旋挖成孔與沖擊成孔相結(jié)合方式。

2 工藝流程及施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 工藝流程

灌注樁工藝流程如圖1所示。

圖1 灌注樁工藝流程

2.2 護(hù)筒埋設(shè)

該項(xiàng)目護(hù)筒選擇8mm厚鋼板建造，內(nèi)徑1000mm，考慮吹填砂層影響，鋼護(hù)筒長(zhǎng)度增加至3500mm，護(hù)筒上部開設(shè)一個(gè)溢流孔。護(hù)筒在成孔過程中起著一定的導(dǎo)向作用，因此護(hù)筒埋設(shè)時(shí)必須精準(zhǔn)、穩(wěn)固，護(hù)筒中心與樁位中心誤差不大于50mm，垂直度不大于1%。護(hù)筒頂面高出施工面0.3m。

2.3 樁機(jī)就位

由于上部為吹填砂層，承載力較差，為保證在施工過程中樁機(jī)平穩(wěn)、牢固，對(duì)樁機(jī)機(jī)位處鋪設(shè)50cm厚塊石，并鋪設(shè)枕木。旋挖機(jī)螺旋鉆頭應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位中心。

2.4 旋挖成孔

上部埋設(shè)護(hù)筒，直接用旋挖鉆機(jī)取土。在鉆進(jìn)進(jìn)行時(shí)候需緩放緩提鉆桿，小力加壓，低速鉆進(jìn)。當(dāng)挖土困難或挖土存在塊石，停止旋挖成孔改用沖擊成孔。

2.5 沖擊成孔

本工程灌注樁樁心間距1m，凈距20cm，在成孔過程中，沖擊振動(dòng)對(duì)鄰近樁孔有較大影響，易造成相鄰樁孔坍塌或影響已灌注混凝土成型質(zhì)量。在施工過程中，采用隔二鉆一或相鄰樁位混凝土養(yǎng)護(hù)期不小于7d的方式進(jìn)行鉆孔。在成孔過程中針對(duì)不同的土層，采用不同的沖程。

灌注樁將穿越上部吹填砂層、中部拋石層，最終灌入淤泥層，各土層在單根灌注樁、樁與樁之間豎向分布不均。在成孔過程中，要求作業(yè)人員對(duì)土層變化做出準(zhǔn)確判斷，通過鋼絲繩上的標(biāo)記及時(shí)調(diào)整沖程。沖擊鉆開孔時(shí)，應(yīng)先在護(hù)筒內(nèi)加滿泥漿，地層較松散時(shí)適量加入黏土、碎石等，采用低錘密擊（沖程1m左右），反復(fù)沖擊造壁，保持孔內(nèi)泥漿面穩(wěn)定。在拋石層中，采用2～3m沖程進(jìn)行成孔，沖程應(yīng)嚴(yán)格控制，由于拋石處于淤泥中，沖程過大極易造成擴(kuò)孔。

在淤泥中沖擊鉆孔時(shí)，適量投入碎石和黏土，采用1m左右短沖程進(jìn)行鉆進(jìn)，邊沖擊邊投入，使碎石、黏土擠入孔壁、增加孔壁的穩(wěn)定性。同時(shí)，在成孔過程中，針對(duì)不同地質(zhì)條件注入不同泥漿比重的泥漿，并隨時(shí)對(duì)泥漿比重進(jìn)行檢測(cè)。若泥漿比重較低，應(yīng)及時(shí)在孔內(nèi)和泥漿池內(nèi)添加黏土；若泥漿比重較大，在泥漿池中加水稀釋并攪拌均勻。當(dāng)開始成孔施工后，必須保證連續(xù)作業(yè)，避免出現(xiàn)中斷，沖孔記錄必須第一時(shí)間補(bǔ)充完整，如土層發(fā)生變化，應(yīng)該撈取渣樣，分析清楚該土層類別，方便和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)剖面圖進(jìn)行比較。撈渣之后或其他理由停鉆后重新鉆進(jìn)時(shí)，短沖程應(yīng)慢慢增大到平常沖程。

2.6 清孔

當(dāng)沖孔達(dá)到圖紙規(guī)定深度，經(jīng)終孔驗(yàn)收合格后，必須馬上實(shí)施清孔。灌注樁清孔隔開兩次清孔。清孔時(shí)，孔內(nèi)水位需控制在地下水位或者河流水位保持在1.5～2m以上，以防止塌孔。本工程主要采用泥漿循環(huán)的方式進(jìn)行清孔。沖錘提出鉆孔后，第一時(shí)間把粘在護(hù)筒壁的泥漿沖洗干凈，然后在孔底100～200mm位置，灌入泥漿比例1.1左右的新泥漿進(jìn)行循環(huán)，通過循環(huán)將孔內(nèi)懸浮較多的鉆渣泥漿替換掉，同時(shí)把孔底鉆渣和泥砂等沉淀物清理干凈[2]。當(dāng)孔底鉆渣較大，難以通過泥漿循環(huán)排出，或經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間清孔孔底沉渣仍不滿足要求時(shí)，可采用掏渣筒進(jìn)行掏渣。當(dāng)孔底沉渣厚度不大于150mm且泥漿比重1.15～1.2即可認(rèn)為第一次清孔完成。清孔完成后應(yīng)立即放置鋼筋籠，當(dāng)鋼筋籠放置完畢后，即可安裝導(dǎo)管。利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔再檢查一次，沉渣厚度及泥漿比重滿足規(guī)范要求后，即可澆灌混凝土。

2.7 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠原材進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)見證取樣送檢，檢測(cè)合格后方可使用。鋼筋籠加工必須滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在制作、運(yùn)輸和吊裝過程中為防止變形，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?/p>

吊放鋼筋籠時(shí)應(yīng)垂直對(duì)準(zhǔn)孔位，緩慢下放。在下放過程中不得碰撞孔壁，就位后應(yīng)對(duì)鋼筋籠采取措施進(jìn)行固定，避免在澆筑混凝土的過程中鋼筋籠上浮。同時(shí)，如在下放過程中遇到阻礙，應(yīng)立即查明原因。

2.8 水下混凝土灌注

（1）樁孔驗(yàn)收合格，吊裝鋼筋籠完畢后，安裝導(dǎo)管。本工程導(dǎo)管直徑250mm，節(jié)長(zhǎng)2m。導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑圓順，接頭采用法蘭盤連接。導(dǎo)管接頭應(yīng)連接緊密，不得漏水。使用的隔水球需具備較好的隔水性能，使用前做通球試驗(yàn)以保證澆筑混凝土順利排出。當(dāng)使用自制的隔水塞時(shí)，隔水塞混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜小于C30，頂部設(shè)置橡膠墊圈，墊圈略大于導(dǎo)管內(nèi)徑。

（2）采用商品混凝土澆筑樁身，混凝土需有良好的和易性，塌落度控制在160～220?；炷恋竭_(dá)現(xiàn)場(chǎng)后必須針對(duì)混凝土塌落度安排檢測(cè)，對(duì)不滿足塌落度要求的，禁止使用。

（3）當(dāng)進(jìn)行灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部到孔底間隔300～500mm?；炷脸豕嗔繎?yīng)保證導(dǎo)管首次埋入混凝土灌注面以下不允低于1.0m，當(dāng)初灌量滿足要求后，方能剪斷隔水球（隔水塞）固定鋼絲。灌注混凝土?xí)r，必須連續(xù)施工，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管提升速度，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面，保證導(dǎo)管埋入混凝土得深度2～6m。由于樁頂混凝土在灌注過程中為與泥漿接觸面，不可避免地與泥漿混合，強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，因此為保證樁頂混凝土質(zhì)量，混凝土完成高度應(yīng)大于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m。初灌量計(jì)算公式如下。

式中:ν——混凝土初灌量；h1——導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外泥漿柱平衡所需高度，h1=（h-h2）rw/rc；h——樁孔深度；h2——初灌混凝土下灌后導(dǎo)管外混凝土面高度；d——導(dǎo)管內(nèi)徑；D——樁孔直徑；k——充盈系數(shù)；rw——泥漿密度；rc——混凝土密度。

3 沖孔灌注樁常見問題分析

3.1 斜孔

成孔部位正處于拋石區(qū)域，孔徑一部分為拋石一部分為淤泥，沖錘接觸面軟硬程度不一致，造成成孔向淤泥部位傾斜從而產(chǎn)生斜孔。發(fā)現(xiàn)斜孔后應(yīng)停鉆拋填黏土塊或塊石到斜孔以上0.5～1.0m，重新鉆進(jìn)，不得用沖錘修孔。

3.2 塌孔

產(chǎn)生塌孔的原因：泥漿密度過低，護(hù)壁效果差；在淤泥層中，沖程過大，沖進(jìn)速度過快，而泥漿護(hù)壁形成較慢；孔周邊有較大的振動(dòng)；放置時(shí)間過長(zhǎng)未及時(shí)進(jìn)行灌注混凝土。

發(fā)生塌孔后，需重新填入夾片石的黏土塊，來(lái)回沖擊造壁，孔壁穩(wěn)定后加大泥漿比重。

3.3 卡鉆

可能產(chǎn)生原因：鉆孔部位正處于拋石區(qū)域，且拋石僅一小部分分散在孔壁處；未對(duì)沖錘及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)焊，成孔孔徑較小。

發(fā)生卡鉆時(shí)應(yīng)交替緊繩、松繩，將沖錘慢慢吊起，不得硬提猛拉，必要時(shí)，可使用打撈套、打撈鉤等輔助工具助提。同時(shí)檢查沖錘，對(duì)產(chǎn)生磨損的沖錘進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.4 掉鉆

由于未對(duì)使用時(shí)間較長(zhǎng)的鋼絲繩進(jìn)行檢查更換，鋼絲繩有斷絲現(xiàn)象，在鉆進(jìn)過程中達(dá)到鋼絲繩受力極限產(chǎn)生斷裂；鋼絲繩與沖錘連接卡扣出現(xiàn)松動(dòng)或破壞。

通過提前在沖錘上預(yù)設(shè)的打撈環(huán)、打撈桿或打撈套等立即進(jìn)行打撈。未避免掉鉆情況的出現(xiàn)，施工過程中應(yīng)增加對(duì)鋼絲繩及連接扣件的檢查頻率，做到提前發(fā)現(xiàn)提前處理。

3.5 混凝土在導(dǎo)管內(nèi)出不去

可能產(chǎn)生原因：混凝土和易性過差，塌落度過低；導(dǎo)管產(chǎn)生變形或?qū)Ч艿撞侩x孔樁底部距離過小，致使隔水球（隔水塞）不能通過導(dǎo)管；灌注時(shí)間過長(zhǎng)，表層混凝土已初凝。

為避免該情況的出現(xiàn)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)到場(chǎng)混凝土塌落度進(jìn)行檢查。同時(shí)，對(duì)導(dǎo)管及時(shí)進(jìn)行檢查修復(fù)，不能滿足要求的導(dǎo)管進(jìn)行更換。出現(xiàn)該種情況時(shí)，可上下輕微提動(dòng)導(dǎo)管，提動(dòng)幅度應(yīng)保證導(dǎo)管不離開混凝土面，使導(dǎo)管疏通，如果沒有效果，取出導(dǎo)管展開清洗，再一次插入混凝土內(nèi)足夠深度，使用空氣吸泥機(jī)將導(dǎo)管內(nèi)泥漿、浮漿、雜物等吸除干凈，以便灌注工作繼續(xù)進(jìn)行[3]。

3.6 斷樁

可能產(chǎn)生原因：過高提升導(dǎo)管，將會(huì)影響導(dǎo)管底部與混凝土面分離；灌注作業(yè)因混凝土供應(yīng)中斷或停電、機(jī)械故障等外部原因中斷，且中斷時(shí)間較長(zhǎng)；導(dǎo)管漏水嚴(yán)重。

當(dāng)判斷斷樁情況已經(jīng)出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)立即停止后續(xù)作業(yè)，拔出導(dǎo)管，待混凝土初凝后，重新進(jìn)行鉆孔。

3.7 夾層

可能產(chǎn)生原因：提升導(dǎo)管較高，使導(dǎo)管埋入混凝土深度不夠，混入浮漿；孔壁垮落物夾入混凝土內(nèi)；導(dǎo)管發(fā)生輕微漏水現(xiàn)象，導(dǎo)致一部分混凝土?xí)♂尅?/p>

4 施工質(zhì)量效果分析

4.1 充盈系數(shù)分析

本工程試樁時(shí)，充盈系數(shù)達(dá)到1.6，經(jīng)分析造成充盈系數(shù)過大主要原因：在接近設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)時(shí)未及時(shí)對(duì)樁長(zhǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，造成成孔深度大于設(shè)計(jì)要求值；未控制好最后一次混凝土灌入量，造成浪費(fèi)；在地質(zhì)變化發(fā)生變化時(shí)未及時(shí)調(diào)整沖程。

針對(duì)以上原因項(xiàng)目部加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)管控，沖擊開孔時(shí)，在護(hù)筒內(nèi)加滿泥漿，地層較松散時(shí)宜適量加入黏土、碎石等，沖程控制在1m左右。進(jìn)入拋石層后，根據(jù)拋石強(qiáng)度控制沖程，一般控制在2～3m。當(dāng)進(jìn)入淤泥層后，應(yīng)嚴(yán)格控制沖程，適量投入碎石和黏土，邊沖擊邊投入，使碎石、黏土擠入孔壁、增加孔壁的穩(wěn)定性。通過預(yù)先在鋼絲繩上設(shè)置的刻度實(shí)施監(jiān)測(cè)進(jìn)尺長(zhǎng)度，從而控制樁長(zhǎng)。同時(shí)，在成孔過程中，針對(duì)不同地質(zhì)條件注入不同泥漿比重的泥漿，并隨時(shí)對(duì)泥漿比重進(jìn)行檢測(cè)。如泥漿比重較低，應(yīng)及時(shí)在孔內(nèi)和泥漿池內(nèi)添加黏土。如泥漿比重較大，在泥漿池中加水稀釋并攪拌均勻。在后期的施工中充盈系數(shù)得到了有效的控制，整體充盈系數(shù)平均值約1.3，如表1所示。

表1 拋石層沖擊成孔操作要點(diǎn)

4.2 小應(yīng)變檢測(cè)

本工程灌注樁為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求僅對(duì)樁身完整性進(jìn)行檢測(cè)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)70%后，委托珠海市建筑工程質(zhì)量檢測(cè)站采用美國(guó)樁基動(dòng)力公司制造的PIT樁身完整性檢測(cè)儀進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)。灌注樁共計(jì)272根，檢測(cè)55根。均為Ⅰ類樁，說明在本工程沖孔灌注樁施工過程中，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行了有效的控制，符合設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范。

5 結(jié)語(yǔ)

沖孔灌注樁施工工藝在拋石區(qū)域施工中應(yīng)引起足夠重視的質(zhì)量控制要點(diǎn)和預(yù)控措施，要求在施工中精心地操作并嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，預(yù)控質(zhì)量問題的發(fā)生。只有詳細(xì)了解在施工過程中可能發(fā)生的質(zhì)量問題，制定有針對(duì)性的防控措施，拋石區(qū)域內(nèi)灌注樁的施工質(zhì)量才能得到保證。