劉鋒易

近年來，隨著在軟土地區(qū)的中、高層建筑的逐漸增多，當建筑物地基承載力及樁基礎的變形不能滿足設計要求且基礎承臺、樁數以及樁徑又不能增加的情況下，最直接的方法是加大樁徑和加深樁長。由于超深沖孔灌注樁具有較高單樁承載力等優(yōu)點，因此其在一些軟土地區(qū)的中、高層建筑工程中的應用逐漸增多。沖孔灌注樁具有很多獨特的優(yōu)點，如它的承載力高、穩(wěn)定性好、沉降小而均勻、抗震性能好，而且它幾乎可以適應各種不同的地質條件和類型的工程，尤其適用于在軟土地質等復雜地層上建造高、重的建筑物[1]。

沖孔灌注樁施工采用卷揚機懸吊沖擊鉆頭或沖擊式鉆機，依靠鉆機自身體重反復上下沖擊，將溶巖陡斷層等復雜地層破碎成孔，用泥漿循環(huán)清孔并排出破碎后的泥渣，然后進行混凝土澆筑，形成混凝土灌注樁。因此，探究復雜地層超深沖孔灌注樁施工技術要點及控制措施，解決超長的大直徑樁的成孔質量、樁身垂直度、水下澆筑混凝土質量等難題，具有一定參考意義。

1 工程適用范圍

復雜地層超深沖孔灌注樁適用于高層、超高層建筑以及大型公共建筑等的樁基礎，或適用于底部持力層較深、溶巖陡斷層的超長樁及大直徑樁。目前國內高層建筑中應用的沖孔灌注樁樁徑達2.5 m 以上，樁長超過90 m。

2 施工工藝原理及流程

復雜地層超深沖孔灌注樁在成孔過程中，為方便沖孔錘在孔內上下升降，選用比樁徑大20 cm 的鋼護筒，護筒長度根據現場情況而定。通過十字線使樁機對中，以保證樁身的垂直度。樁機就位前，應壓實地面，確保樁機的平穩(wěn)，在鉆進過程中不會因沉陷產生傾斜或位移[2]。終孔后應進行第一次清孔，選用氣泵反循環(huán)清孔縮短清孔時間。在控制樁身垂直度時不斷改進和調整施工工藝，并結合第三方機構嚴格檢測，保證樁基礎工程質量。復雜地層超深沖孔灌注樁施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 復雜地層超深沖孔灌注樁施工工藝流程（來源：作者自繪）

3 施工技術要點

復雜地層超深沖孔灌注樁施工技術要點主要包括：第1，垂直埋設成孔護筒并固定牢固；第2，沖孔樁機沖孔成孔并清孔；第3，成孔質量檢測和制作安裝鋼筋籠；第4，再次清孔并進行澆注混凝土。

3.1 埋設護筒

成樁鋼護筒的直徑比樁徑大了約20 cm，以便沖孔錘在孔內上下升降。埋置鋼護筒時要注意鋼護筒口一定要高于原地面30 cm 以上，避免后期出現泥漿落入孔內以及避免人在孔口作業(yè)時意外滑入孔樁內[3]。先用沖孔錘進2 m 成孔，然后用沖孔樁機的卷揚吊起鋼護筒，平穩(wěn)地放入孔中，鋼護筒中心和4 個控制點的十字線交叉點重合，控制護筒的垂直度，鋼護筒的中心豎直線與樁中心線重合，傾斜度不大于1%。采用濕粘土加膨潤土混合回填鋼護筒周圍，并人工分層夯實，確保鋼護筒不下沉。

3.2 沖孔成孔

沖孔樁機利用沖錘的自重沖擊鉆進，沖擊形成的鉆渣、巖碎等通過正循環(huán)泥漿排出孔口。沖孔樁機沖擊鉆進時應及時將沖孔形成的殘渣排出，每沖擊1 ～2 m 時應對成孔垂直度進行檢查并進行排渣一次，同時檢查泥漿情況并及時補漿，反復操作直至沖孔深度達到設計要求。沖孔樁機在成孔過程中發(fā)生傾斜、坍塌和鋼護筒周邊冒漿時，應停止并采取相應措施后再進行施工。沖孔樁機在粘土、較厚砂層中鉆進時，分別采用原土、膨潤土造漿或在孔中投入粘土造漿，也可在造漿時適當摻加碳酸鈉等分散劑使泥漿有較好的技術性能，其摻量為加水量約0.5%。

3.3 反循環(huán)清孔

沖孔成孔深度達到設計要求后，應及時通知監(jiān)理工程師對孔深和孔徑等進行檢驗、測量復核，合格后終孔。終孔后應進行第一次清孔，考慮到現場樁長較大，采用正循環(huán)清孔需要的時間較長，為盡快完成樁基礎施工及保證沖孔樁質量，宜選用氣泵反循環(huán)清孔。

3.4 樁基成孔質量檢測（超聲波法）

針對超深大直徑樁，所有樁均在完成第一次清孔后，引用測量精度和自動化程度高的第三方機構檢測，檢測孔徑、孔深及樁孔垂直度是否符合設計要求，符合設計要求方可安放鋼筋籠。若檢測結果不符合設計要求，需將孔回填后重新復沖。

3.5 鋼筋籠的制作安裝

鋼筋籠制作完成后，骨架安裝可采用汽車吊裝。鋼筋籠吊裝安裝前，宜在骨架內焊接三角支撐加強其剛度，防止鋼筋籠不變形，對于長骨架，起吊前應在骨架內部臨時綁扎杉木桿以加強其剛度。鋼筋籠吊裝時，須確保鋼筋籠在樁孔中的正確位置，然后再緩慢下放插入孔中。

鋼筋籠長度超過20 m 的，應分段吊裝，采用直螺紋連接，標準型接頭的絲頭有效螺紋長度應不小于1/2 連接套筒長度，且允許誤差為+2P[4]。吊放鋼筋骨架入樁孔時，均勻下落，保證鋼筋籠居中，當鋼筋籠吊放至設計標高后，應進行鋼筋籠的居中檢驗。鋼筋籠頂部與護筒固定，以免在灌注混凝土過程中發(fā)生浮籠現象。

3.6 再次清孔

吊放鋼筋籠后，澆筑混凝土前，需進行二次清孔，清孔后沉渣厚度不得大于5 cm。清孔后立即灌注混凝土成樁，不能及時灌注時，應在灌注前復測沉渣厚度，超過規(guī)定時，必須重新清孔，合格后方可灌注。

3.7 水下混凝土澆注

一般采用C35 水下混凝土，混凝土澆注時要嚴格把控灌注混凝土的時間，保證在混凝土初凝前完成澆筑。澆注過程中的導管埋深應不小于2 m，也不應大于4 m，因此，必須注意導管的提升速度。當孔內混凝土頂面標高到達樁頂設計標高時，應繼續(xù)澆筑混凝土，超澆不少于l m，讓浮漿經孔口流出（必要時人工配合清理)，當浮漿清理完畢后停止?jié)沧?，并拔出最后一段長導管。

4 控制措施

4.1 質量控制措施

施工質量控制是根據工程質量目標，通過對施工方案和資源配置的計劃、實施、檢查和處置，建立健全質量責任制，分工負責落實到個人，層層把好質量關，嚴格實施切實可行的質量控制措施。

4.1.1 材料質量保證措施

鋼筋進場前須報監(jiān)理工程師進行審批，選用鋼筋必須有出廠合格證和檢驗報告。監(jiān)理工程師須根據設計要求核查進場批次鋼筋的品牌、規(guī)格型號、出廠批號和日期、化學成分和機械性能等。鋼筋使用前須按規(guī)定抽樣送檢，檢驗合格后才能使用。根據設計文件要求，要求商品混凝土供應商結合原材料情況、砂、石含水率等精準下料，按比例嚴格控制外加劑，并計算好攪拌時間和運輸時間。

4.1.2 樁孔質量保證措施

樁孔質量保證措施應體現在以下3 點：第1，確保樁身直徑達到設計要求，要求鉆機鉆頭各要素尺寸滿足相關要求，不得使用不合格的鉆頭，避免返工。第2，成孔鉆機就位要檢查水平和垂直度，樁孔控制斜度≤1%。第3，沖孔終孔時，須測量檢查沉渣厚度，在灌注混凝土前也要檢查測量沉渣厚度，兩次測量基準點要統(tǒng)一，出現沉渣厚度超過規(guī)范或設計要求時，應重新清孔，直至合格為止。

4.1.3 樁質量保證措施

樁質量保證措施為：第1，施工中要及時收集選用建筑材料的相關資料，認真填寫各項成樁原始記錄，注明樁徑大小、孔深長度、沉渣厚度及樁尖進入持力層深度等。第2，混凝土灌注施工必須連續(xù)進行，控制好導管埋管深度，測量并記錄好混凝土上升高度和混凝土頂面標高，避免灌注樁夾泥、縮徑和斷樁現象，保證混凝土樁符合設計要求。第3，為保證灌注樁頂的混凝土強度，灌注混凝土時超灌至混凝土樁頂標高不小于80 cm。

4.1.4 鋼筋混凝土保證措施

當鉆機鉆進到設計標高時，應及時把孔底殘留的粘土塊攪碎并清孔。如果樁底沉渣過厚，容易與混凝土一起上升，會引起鋼筋籠上浮，影響工程質量，因此須控制和減少沉渣厚度。

嚴格控制混凝土配合比。當混凝土和易性差、坍落度偏小時，灌注混凝土時鋼筋籠會容易上浮。必須嚴格控制好混凝土配合比、坍落度的相關要求，不合格混凝土禁止使用。

控制調整導管埋深。混凝土灌注高度接近鋼筋籠底部時，盡量減小導管埋深，減小對導管的沖力。當混凝土灌注深度在澆至鋼筋籠底端3 m時，應及時將導管升高，提至鋼筋籠底端以上。

控制澆注混凝土時間。在混凝土灌注施工時，盡可能在最短時間完成混凝土澆注。混凝土運輸時應考慮運距和溫度的影響。必要時添加混凝土緩凝劑以延長混凝土初凝時間，保證混凝土初凝前完成澆注。

4.2 安全控制措施

超深沖孔灌注樁存在施工機械、施工條件和施工工序等因素的影響，存在著較多的安全隱患，須不斷改善生產條件和作業(yè)環(huán)境，嚴格執(zhí)行安全生產，消除不安全因素。

制定相應的安全控制措施為：第1，加強安全監(jiān)督檢查，積極開展班前安全交底活動，推廣安全生產先進經驗。項目負責人和專職安全員堅持每日安全巡視，消除安全隱患。第2，強化安全教育，加強人員管理。廣泛開展安全生產宣傳工作，嚴格執(zhí)行安全教育培訓和安全交底制度。要求各工種作業(yè)人員持證上崗，無證人員一律不準上崗操作。第3，成樁鋼護筒埋置一定要垂直，沖樁錘上下作業(yè)時不能碰到鋼護筒?；炷凛斔捅霉艿跹b時，嚴禁碰撞墻板鋼筋，嚴禁直接壓到預留管上，嚴禁大批集中堆放，放置時要緩慢、平穩(wěn)。混凝土澆注操作人員處于濕作業(yè)環(huán)境中，振搗操作時要戴好絕緣手套，穿好膠鞋。第4，禁止隨意拆除或損壞施工現場的安全支架、腳手板、安全網以及防護欄桿、欄板和支撐等防護設施。第5，施工操作人員之間要保持一定距離，防止交叉干擾。交叉施工時，要有可靠的防護措施，不得傷害他人，也避免被他人傷害。

4.3 環(huán)?？刂拼胧?/h3>

為減小施工對周邊環(huán)境帶來的影響，保護施工現場周邊生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，防止污染和其他公害，“以人為本”，保障人體健康，結合施工現場實際情況和相關法律法規(guī)，制定施工環(huán)保控制措施[5]：第1，施工場地的道路要平坦、通暢，路面無坑洼積水，使施工場地整潔、干凈。同時及時做好建筑廢料、漿渣的外運清理。第2，施工區(qū)生活范圍內，制定節(jié)水節(jié)約措施，設置污水處理系統(tǒng)，盡量減少污水排放和處理量。施工作業(yè)區(qū)內，加強施工機械的養(yǎng)護和管理，避免泄漏油氣，設置泥漿池等污水處理措施，及時處理施工產生的污水和泥漿，達標后才能排入市政系統(tǒng)。第3，施工過程中，盡可能保護施工區(qū)域范圍外的現有天然植被，在施工周邊及施工生活區(qū)種植花草樹木，凈化空氣，減少環(huán)境污染。第4，施工現場會產生較多的粉塵，須加強施工現場粉塵控制。為了避免施工和運輸時產生粉塵，施工場地、道路要經常灑水進行養(yǎng)護，對那些易產生粉塵的材料加蓋篷布進行防護。第5，合理安排施工作業(yè)，噪音較大的施工機械采取消聲減振措施，且不安排夜間施工。同時盡量降低運輸車輛夜間的出入頻率，使周圍居民生活、休息不受干擾。

5 結語

超深沖孔灌注樁施工技術在復雜地層深基礎中得到了應用，施工產生的噪聲和振動都較小，施工時受場地、周圍建筑影響小，且使用的設備構造簡單、操作簡便，泥漿用量也較少，其成樁清孔時采用氣泵反循環(huán)清孔，在簡化施工難度的同時提高了清孔效率。為推廣該項超深沖孔灌注樁的應用，在查閱相關文獻資料后對基于復雜地層超深沖孔灌注樁施工技術和相關措施等進行相關探索，并提出施工技術要點及質量、安全和環(huán)保等控制措施，可為后期超深沖孔灌注樁施工提供較好的參考和借鑒。