陳鴻康

（中冶建工集團(tuán)有限公司，重慶 400084）

0 引言

在工程技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展背景下，樁基施工同樣面臨各種復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，受到各種不利因素影響，為此需要進(jìn)一步加強鉆孔樁相關(guān)施工工藝以及孔壁穩(wěn)定性研究，結(jié)合具體樁基施工項目，綜合分析鉆孔樁施工技術(shù)，進(jìn)一步提升樁基施工質(zhì)量，提高樁基施工效率。工程施工中需要結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查成果，綜合分析泥漿護(hù)壁穩(wěn)定性，總結(jié)非勻質(zhì)砂層鉆孔樁主要施工措施，促進(jìn)相關(guān)施工技術(shù)不斷優(yōu)化發(fā)展。

1 工程概況

擬建魯中數(shù)智物流與供應(yīng)鏈及基礎(chǔ)設(shè)施項目-道路工程-站前路沂河大橋項目工程中，率先進(jìn)行施工勘察隨后指導(dǎo)施工設(shè)計。擬建工程橋梁主要分布于沂源縣南麻街道，沂河K6+853.28m—K7+019.32m 處，工程現(xiàn)場交通便捷、地理位置優(yōu)越，屬于良好工程建設(shè)場地，擬建工程分布位置如圖1 所示。

圖1 工程區(qū)域位置

結(jié)合設(shè)計單位相關(guān)技術(shù)參數(shù)，工程橋梁跨徑設(shè)置以8 孔20m 混凝土預(yù)應(yīng)力空心板橋為主，長度總和達(dá)到166m，基礎(chǔ)按照樁基礎(chǔ)施工，樁徑設(shè)計為1.5m，單根柱標(biāo)準(zhǔn)承載力是4000kN，擬建工程基礎(chǔ)狀況如表1所示。

表1 擬建工程基礎(chǔ)狀況

在工程正式施工前，率先實施全面勘察任務(wù)，掌握工程現(xiàn)場巖土層分布、類型、工程特性和成因，準(zhǔn)確評價地基土穩(wěn)定性、均勻性和適應(yīng)性。因為此次工程屬于規(guī)劃新建工程，場地分布于水流量較大河道內(nèi)以及河堤兩岸，按照設(shè)計單位的GPS 測放確定鉆孔位置，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和委托書標(biāo)準(zhǔn)要求實施優(yōu)化布置，按照動探原位測試、標(biāo)貫、取土試樣等方式開展土工試驗，聯(lián)系工程現(xiàn)場地質(zhì)特征，綜合評價勘察現(xiàn)場地基?？辈炜碧讲键c中總計設(shè)置27 個勘測點，將鉆孔間距控制在17～23.25m，對應(yīng)鉆孔深度最大值為25.6m。原位測試從地表下層1m 開始，針對土層、砂層實施標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，將間隔控制在1m，針對強風(fēng)化巖石開展動力觸探、觸探測試以及標(biāo)準(zhǔn)貫入測試，主要以自動脫鉤形式為主?？碧浇Y(jié)束后針對下層風(fēng)化石灰?guī)r利用C20 混凝土實施全面回填，上層粗砂、碎石等部分利用級配砂石實施全面回填，頂面相距20cm 部位利用C20 混凝土實施合理回填。結(jié)合現(xiàn)場勘測和周邊資料，現(xiàn)場地層結(jié)構(gòu)主要是碎石、粗砂、雜填土以及風(fēng)化巖石，廠區(qū)覆蓋層厚度低于50m。場地土類型是中軟土-中硬土。結(jié)合此次鉆探和所采集地質(zhì)資料，總結(jié)工程現(xiàn)場和周圍區(qū)域沒有全新斷裂活動，沒有液化土層，不會對工程穩(wěn)定性產(chǎn)生任何影響[1]。

2 孔壁穩(wěn)定性的提高與鉆孔樁施工技術(shù)要點

2.1 工程方案

因為工程現(xiàn)場中風(fēng)化巖石整體埋深較淺，整體厚度較大，樁基礎(chǔ)被選為最佳的地基施工方案。此次工程主要以樁基礎(chǔ)施工為主，樁徑達(dá)到1.5m，單樁承載力較大。地層內(nèi)中風(fēng)化石灰?guī)r擁有較高強度，均勻分布，可以充當(dāng)樁端持力層，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗主要采取鉆孔灌注樁施工方案。成樁可行性分析方面，因為工程現(xiàn)場地層主要通過碎石、粗砂、填土、強風(fēng)化灰?guī)r、粉質(zhì)黏土以及中風(fēng)化泥灰?guī)r等部分組成，是易成孔段。對于堅硬度較高的中風(fēng)化石灰?guī)r需要聯(lián)系地層結(jié)構(gòu)和巖石強度對鉆機裝置進(jìn)行合理選擇，成孔中為預(yù)防孔壁坍塌，應(yīng)該制定有效技術(shù)方案控制孔壁擾動、擴容、塌孔等問題。正式施工前，需要于工程現(xiàn)場開展全面試樁，輔助確定施工設(shè)備、技術(shù)工藝和單柱承載力等基礎(chǔ)特征值，工程樁設(shè)計中參考樁基檢測報告。因為現(xiàn)場分布于河道內(nèi)，成孔環(huán)節(jié)注意不要隨意排放泥漿，從最大程度上降低排放泥漿對附近環(huán)境不良影響。選擇樁端持力層中，結(jié)合鉆探資料分析中風(fēng)化灰?guī)r層較為穩(wěn)定且厚度較大，擁有較高的力學(xué)強度，建議將中風(fēng)化灰?guī)r當(dāng)成樁基持力層。鉆孔灌注樁選擇1500mm 直徑，使樁端全斷面深入持力層最少兩倍樁徑。此次工程中主要以嵌巖樁為主，需要結(jié)合樁端沉渣厚度對樁基沉降變形進(jìn)行合理控制，建議通過清孔鉆頭實施清孔處理，清孔中持續(xù)置換泥漿，進(jìn)一步縮減孔底沉渣厚度，并確保鉆孔達(dá)到設(shè)計深度要求，開始混凝土灌注前，合理控制孔底沉渣厚度，不能超出50mm。樁基檢測方面，在開始鉆孔樁施工前需要開展試樁工作，基于此確定適合施工設(shè)備和施工工藝，利用靜載試驗判斷單樁豎向抗壓極限承載力。結(jié)束工程樁施工后繼續(xù)實施樁基檢測，通過靜載試驗技術(shù)判斷單樁豎向抗壓極限承載力，檢測總和不能低于樁數(shù)1%，且不能低于3 個，通過低應(yīng)變法和聲波儀法確定樁身完整性，確保抽檢數(shù)量大于樁數(shù)總和20%。

2.2 鉆孔施工

在鉆孔施工中需要先對工程場地進(jìn)行全面平整壓實，并在上方設(shè)置鋼板，提升場地穩(wěn)定性和堅硬度，埋設(shè)鋼護(hù)筒，其中鋼護(hù)筒直徑和鉆頭直徑比起來超出0.2m，鋼護(hù)筒壁厚度達(dá)到12m，長度達(dá)到5m，針對建筑垃圾相關(guān)不良土質(zhì)問題，應(yīng)該設(shè)計長護(hù)筒跟進(jìn)處理，在原有鋼護(hù)筒基礎(chǔ)上實施進(jìn)一步接長，鋼護(hù)筒頂層超出地面0.5m，使鋼護(hù)筒中泥漿水頭維持特定高度，構(gòu)成高靜水壓力，使整個孔壁維持良好穩(wěn)定性，初步固定埋設(shè)鋼護(hù)筒后繼續(xù)分層回填夯實。分別進(jìn)行沉淀池以及泥漿池施工，擴大泥漿回流路徑，促進(jìn)鉆渣全面沉淀，并對沉淀池內(nèi)現(xiàn)存鉆渣實施全面清除。組織專人負(fù)責(zé)泥漿配制，加強泥漿制備管理，確保泥漿材料達(dá)到各項指標(biāo)要求。結(jié)束準(zhǔn)備活動后，率先通過旋挖鉆機實施低速鉆入，鉆孔中循環(huán)泥漿相對密度控制在1.06 以上，基礎(chǔ)黏度在20～22Pa·s，膠體率大于95%，內(nèi)部含砂率低于4%，同時進(jìn)行反復(fù)掃孔，提升鉆具順暢性。初步鉆透卵石層后，對泥漿相對密度進(jìn)行合理調(diào)整，將密度控制在1.1 以上，膠體率大于1.1，含砂率小于2%，黏度控制在25～28Pa·s，使旋挖鉆頭緩速提升，將鉆具提升速度控制在每秒5mm 以下，同時對泥漿進(jìn)行密切監(jiān)測，實時補充新泥漿，使鋼護(hù)筒保持良好泥漿水頭高度，預(yù)防提升速度過快產(chǎn)生負(fù)壓，引發(fā)孔壁坍塌。在旋挖鉆頭脫離鋼護(hù)筒后，緩緩移動旋挖機到施工范圍，預(yù)防擾動鉆孔，隨后全面復(fù)核旋挖機鉆入孔位，對樁位中心偏差進(jìn)行合理控制，限制于20mm 以下。緩緩轉(zhuǎn)移反循環(huán)鉆機到旋挖機部位，調(diào)節(jié)鉆頭使其處于樁位中心，對機械水平度和鉆桿垂直度進(jìn)行仔細(xì)檢測，緩緩旋轉(zhuǎn)下放循環(huán)鉆頭，使下降速度控制在每秒5m 以下，使鉆孔中泥漿維持良好流動性和均勻性，避免大量泥沙沉積影響泥漿重度。鉆進(jìn)環(huán)節(jié)對鉆孔中泥漿水頭高度以及鉆機平整度進(jìn)行細(xì)致觀察，及時補充泥漿，砂土層內(nèi)鉆入中放緩速度，擴大泥漿稠度，預(yù)防塌孔、縮徑以及孔斜等問題出現(xiàn)[2]。

2.3 鋼筋籠制作安裝

工程施工實踐中需要做好鋼筋籠預(yù)制工作，綜合考慮砂層施工環(huán)境和施工條件，在工程前期聯(lián)系實際應(yīng)用需求合理選擇鋼筋籠材質(zhì)，制作高質(zhì)量鋼筋籠，為工程后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。鋼筋籠直徑是2m，主要以分節(jié)制作為主，針對鋼筋籠外側(cè)纏繞箍筋，間距加密區(qū)是10cm，非加密區(qū)是20cm，鋼筋籠中以2m 為間隔設(shè)置一道加勁環(huán)，并于環(huán)內(nèi)設(shè)置內(nèi)撐筋作為基礎(chǔ)支撐。鋼筋籠通過正反絲套筒實施連接，在連接施工中率先處理套筒，使其朝向長螺紋絲頭一端，隨后旋轉(zhuǎn)套筒，兩側(cè)鋼筋朝連接套中部靠攏，鉆進(jìn)至頂頭，實現(xiàn)連接工作。鋼筋籠安裝主要以多點吊裝和單點吊裝為主，綜合考慮現(xiàn)場施工條件選擇恰當(dāng)?shù)跹b方案，控制吊裝速度。利用活動扳手連接螺紋套筒，接頭部位按照錯開截面35d長度進(jìn)行對接，其中d 是鋼筋籠主筋直徑，相同截面中接頭占總量1/2，在對接施工中通過型鋼定位架針對下層鋼筋籠實施安裝固定，提升施工速度，其中直螺紋套筒連接如圖2 所示。

圖2 直螺紋套筒連接

2.4 二次清孔

因為鋼筋籠下放、導(dǎo)管連接安裝等施工耗時較長，從而使孔底形成新渣，為此需要繼續(xù)實施二次清孔處理。聯(lián)系現(xiàn)場地質(zhì)條件實施氣舉反循環(huán)清孔，并借助泥漿水頭壓力使孔壁維持良好穩(wěn)定性，對孔內(nèi)泥漿液面高度進(jìn)行合理控制，確保液面高度超出護(hù)筒口50cm。清孔中需要對泥漿灌入量進(jìn)行合理控制，應(yīng)該保證超出清孔排放量，在相關(guān)指標(biāo)初步達(dá)標(biāo)后即刻停止清孔。氣舉反循環(huán)清孔主要工藝流程如圖3 所示。

圖3 氣舉反循環(huán)清孔技術(shù)工藝流程

鉆孔達(dá)標(biāo)后按照現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境實施清孔處理，通過旋挖機下放筒式鉆頭直到孔底，實施掏渣作業(yè)，在掏渣到終孔后空轉(zhuǎn)鉆頭對空氣散落松渣實施全面清除。清孔作業(yè)應(yīng)該滿足下列要求，孔內(nèi)排除泥漿不存在2～3mm 顆粒，將泥漿比重控制在1.1 以下，含砂率控制在2%以下。開始混凝土澆筑前使孔底沉渣厚度控制在20cm 以下。結(jié)束清孔作業(yè)后進(jìn)行全面檢測，為保障精確度，合理選擇專業(yè)電子檢測裝置，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。檢孔器制作中利用φ25mm 鋼筋，保證相應(yīng)剛度，預(yù)防產(chǎn)生施工變形問題，為減少施工變形問題，需要在制作施工中達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，盡量控制周壁突出現(xiàn)象，使孔壁維持完好狀態(tài)，避免產(chǎn)生損傷，針對1.25m 樁徑，應(yīng)該按照1.23m 設(shè)計檢孔器外徑，對應(yīng)有效段長度是3m?？讖綑z測中，將檢孔器直接放入孔中，隨后結(jié)束吊繩針對檢孔器實施全面對中?？變?nèi)下放檢孔器中，僅依托自身重量，減少外力因素影響，假如能夠安穩(wěn)下放到孔底，代表孔徑達(dá)到樁基設(shè)計要求。檢測孔徑豎直度過程中，利用護(hù)筒頂層觀測吊繩，判斷護(hù)樁放樣點中心的偏移程度，并對成孔后孔傾斜度進(jìn)行準(zhǔn)確計算。利用測錘法對具體孔深、孔底渣厚度實施準(zhǔn)確檢測，并在測錘中綁上測繩，依靠工作人員經(jīng)驗下放至孔底，隨后對其深度進(jìn)行準(zhǔn)確測量，對比該數(shù)值和終孔數(shù)值，得到沉渣厚度數(shù)據(jù)[3]。

2.5 水下灌注混凝土

在對相關(guān)成孔施工質(zhì)量進(jìn)行檢測后，如果達(dá)標(biāo)便可以繼續(xù)實施水下灌注混凝土，并保持在初凝時間內(nèi)結(jié)束整樁灌注。經(jīng)過綜合計算第一批封底混凝土灌注總量應(yīng)該超出7.49m3，初步開啟儲料斗底部后，通過容積超出8m3混凝土罐車實施連續(xù)灌注，通過測繩準(zhǔn)確測量孔內(nèi)混凝土頂層高度，隨后對導(dǎo)管進(jìn)行提升處理，逐節(jié)拆解，導(dǎo)管下放中合理控制下放深度，以埋入混凝土2～6m 深度為宜。因為此次工程涉及較大規(guī)?；炷凉嘧⒘浚瑸楸Ｕ匣炷凉嘧⒐こ添樌麑嵤?，需要對混凝土初凝時間進(jìn)行嚴(yán)格控制，最少維持初15h 才能進(jìn)行混凝土灌注施工。開始向樁混凝土灌注混凝土前，應(yīng)該針對導(dǎo)管實施水密承壓試驗，確保無滲漏總體時長最少維持5min。開始首批混凝土灌注中，導(dǎo)管整體埋深應(yīng)該控制在1m 以上，同時確保對導(dǎo)管底部間隙進(jìn)行合理填充。結(jié)束鋼筋籠安裝任務(wù)后，繼續(xù)檢測孔底厚度，在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范后才能澆筑混凝土，如果不達(dá)標(biāo)，應(yīng)該繼續(xù)實施清孔作業(yè)[4]。

3 結(jié)語

綜上所述，在非勻質(zhì)砂層施工中需要合理選用鉆機設(shè)備，在保障施工速度和施工效率基礎(chǔ)上，提高樁身垂直度，增強孔壁穩(wěn)定性，促進(jìn)整個工程施工工藝得到全面優(yōu)化，保障工程施工質(zhì)量。除此之外，需要加強孔壁受力狀態(tài)分析，提高孔壁穩(wěn)定性，研究工程技術(shù)要點，對相關(guān)孔位偏差、清孔、鋼筋籠連接、混凝土灌注等工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，為后續(xù)工程提供有效參考。