【摘要】以某項(xiàng)目3棟建筑工程施工為例，探究了軟土地基機(jī)械成孔灌注樁的施工技術(shù)。工程采用全過程管理方法，重點(diǎn)從埋設(shè)護(hù)筒、泥漿護(hù)壁、機(jī)械成孔、清孔驗(yàn)收、安裝鋼筋籠、灌注混凝土等方面，概述了機(jī)械成孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)。工程中布置灌注樁共有105根，低應(yīng)變檢測結(jié)果顯示，I類樁102根，占比97.1%；Ⅱ類樁3根，占比2.9%。工程應(yīng)用機(jī)械成孔灌注樁進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，成樁質(zhì)量較高，達(dá)到了施工要求，為高層建筑上部工程施工奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；軟土地基；機(jī)械成孔灌注樁；低應(yīng)變檢測

【中圖分類號】TU753" " " "【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）04-0083-03

0" 引言

軟土地基具有流變性強(qiáng)、承載力低、含水率高等特點(diǎn)。為保證高層建筑安全與穩(wěn)定，在施工過程中必須做好軟土地基處理，提高樁基礎(chǔ)的承載力。

目前，常用的樁基礎(chǔ)施工方法有人工挖孔樁、機(jī)械成孔灌注樁等，不同施工方法的適用范圍、技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)成本各有差異。施工單位必須結(jié)合高層建筑技術(shù)指標(biāo)以及現(xiàn)場地質(zhì)條件，合理選擇最佳的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)方案。在應(yīng)用機(jī)械成孔灌注樁時，應(yīng)樹立精益化的管理理念，從埋設(shè)護(hù)筒、機(jī)械成孔到清孔、安裝鋼筋籠，再到灌注混凝土，對每一道工序?qū)嵭袊?yán)格管理，確保軟土地基樁基礎(chǔ)施工的高質(zhì)量完成。

1" 工程概況

擬建項(xiàng)目共有4棟建筑，其中3棟為31～35層，整體地下車庫。地上部分采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)部分為樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋置深度2.7 m，地基等級為二級。地質(zhì)勘察結(jié)構(gòu)表明，施工區(qū)域地層自上而下分為6層，分別是素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化板巖、強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖。地表水系不發(fā)育，場地北側(cè)350 m處為黃海；地下水類型為潛水，埋藏深度為2.0～6.5 m，水位標(biāo)高-0.87～-2.92 m。施工區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)活動斷裂，有軟土、風(fēng)化巖和人工填土3種特殊巖土。

根據(jù)場地所處的地貌單元、地質(zhì)條件以及建筑物經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，初步確定3種樁基礎(chǔ)施工方案，分別是預(yù)制樁、人工挖孔樁和機(jī)械成孔灌注樁?？紤]到該場地基巖起伏較大，樁長無法確定，不適合使用預(yù)制樁；人工挖孔樁受地下水影響較大，存在安全隱患。因此，最終選擇了機(jī)械成孔灌注樁。

2" 機(jī)械成孔灌注樁施工

機(jī)械成孔灌注樁具有單樁承載力大、不受地下水影響、可適應(yīng)復(fù)雜地層環(huán)境等優(yōu)勢，適合在軟土地基中使用，其工藝流程如圖1所示。

2.1" 施工準(zhǔn)備

（1）施工準(zhǔn)備階段。做好技術(shù)交底，熟悉機(jī)械成孔灌注樁的施工流程和技術(shù)要點(diǎn)。檢查施工所需的各類物料是否配齊，如泥漿、鋼筋、鋼護(hù)筒、旋挖鉆機(jī)等。

（2）對物料規(guī)格、型號、質(zhì)量等進(jìn)行驗(yàn)收，凡是不符合施工要求的一律不得進(jìn)場。為節(jié)約工期，本工程中預(yù)拌混凝土，并用混凝土罐車運(yùn)至施工現(xiàn)場。

（3）現(xiàn)場施工人員進(jìn)行場地平整處理，清理施工范圍內(nèi)雜物，使用推土機(jī)整平場地，為樁基礎(chǔ)施工創(chuàng)設(shè)良好環(huán)境。

2.2" 放線定位，埋設(shè)護(hù)筒

現(xiàn)場施工人員按照施工圖紙進(jìn)行放線定位，確定各個樁孔的位置坐標(biāo)，并用石灰做標(biāo)記，并派專人對樁位復(fù)核，確定樁孔位置精確無誤后開始下一道工序。

施工場地分布大量軟土，考慮到軟土具有含水率高、流變性強(qiáng)、承載力差等特點(diǎn)，如果直接進(jìn)行機(jī)械成孔，可能會出現(xiàn)孔壁塌陷、樁孔歪斜，成孔質(zhì)量不理想。因此，本工程在機(jī)械成孔前埋設(shè)了鋼護(hù)筒[1]。鋼護(hù)筒直徑小于開孔直徑100 mm、大于設(shè)計樁徑100 mm，如圖2所示。

采用旋挖鉆機(jī)與人工相結(jié)合的方式埋設(shè)，要求鋼護(hù)筒的入土深度不低于2.0 m，護(hù)筒頂端超過地面0.2 m。埋設(shè)鋼護(hù)筒時，始終保證鋼護(hù)筒中軸線與樁中心重合，傾斜度不超過1%，將鋼護(hù)筒打入后，人工夯實(shí)周圍黏土層，保證鉆進(jìn)過程中鋼護(hù)筒不會發(fā)生偏斜。

2.3" 鉆機(jī)就位

本工程使用SN150m型旋挖鉆機(jī)，最大鉆孔深度30 m。檢查機(jī)器各項(xiàng)工況良好后，移動至1號樁位處。考慮到旋挖鉆機(jī)自重較大，鉆孔過程中對地面作用力較大，為避免因?yàn)榈孛娌痪鶆虺料荻绊懗煽踪|(zhì)量，在地面上鋪設(shè)兩塊10 mm厚鋼板。將旋挖鉆機(jī)置于鋼板上，通過增加接觸面積，保證鉆孔過程中始終保持穩(wěn)定。采用“十字交叉法”將旋挖鉆機(jī)鉆頭對準(zhǔn)孔位，調(diào)整鉆桿角度保證與地面垂直。

在鉆機(jī)就位過程中，在施工現(xiàn)場配置護(hù)壁泥漿?，F(xiàn)場挖取黏土，按照黏土與水質(zhì)量比1：1混合后攪拌均勻，得到泥漿。在鉆進(jìn)同時注入泥漿可以起到冷卻鉆頭、降低摩擦阻力、增大靜水壓力的效果，對提高成孔質(zhì)量有一定幫助[2]。

2.4" 機(jī)械成孔

正式鉆孔前，施工人員復(fù)核孔口護(hù)筒標(biāo)高，設(shè)定好旋挖鉆機(jī)各項(xiàng)參數(shù)，包括頂進(jìn)壓力、鉆進(jìn)速度等。在地表雜填土和淤泥質(zhì)黏土鉆孔時，由于土層較為松軟，可以適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；在板巖鉆孔時，適當(dāng)放緩鉆進(jìn)速度。隨著鉆頭完全沒入土層，在鉆進(jìn)過程中同步注入護(hù)壁泥漿。鉆頭高速轉(zhuǎn)動與土體摩擦產(chǎn)生熱量，護(hù)壁泥漿可以通過熱交換冷卻鉆頭，對延長鉆頭使用壽命有一定幫助。同時，在鉆頭高速旋轉(zhuǎn)和擠壓下，泥漿會在鉆孔側(cè)壁上形成一層致密泥皮，可以提高鉆孔防滲效果和穩(wěn)定性能，有助于預(yù)防軟土地基下樁孔塌陷和滲水。在機(jī)械成孔時，要求鉆孔實(shí)際深度在設(shè)計深度的±20 mm以內(nèi)，嚴(yán)禁出現(xiàn)超挖或欠挖。在鉆至設(shè)計深度后，要檢查孔徑、孔斜率。孔徑誤差不得超過±10 mm，孔斜率不得超過1%[3]。凡是不符合要求的一律視為廢樁，重新填埋后另選樁位鉆孔。

2.5" 一次清孔

鉆孔經(jīng)質(zhì)量檢查不存在問題后，開始進(jìn)行首次清孔。本次清孔需要在放置鋼筋籠之前完成。目的是將孔底渣土清理干凈，為鋼筋籠穩(wěn)定放置創(chuàng)設(shè)有利條件。將旋挖鉆機(jī)鉆頭替換為雙底撈渣鉆頭，以慢速將鉆頭下沉至樁孔底部，距離孔底約100 mm處[4]。讓鉆頭空轉(zhuǎn)，即可將孔底多余渣土全部帶出。觀察到不再有渣土繼續(xù)溢出后，說明清孔完畢，可以進(jìn)行下一道工序。

2.6" 鋼筋籠制作與安裝

本工程中所用鋼筋籠外現(xiàn)場焊接、安裝。制作鋼筋籠所需材料需提前完成質(zhì)量檢驗(yàn)后進(jìn)場保存。再次使用前，施工人員應(yīng)對材料進(jìn)行復(fù)查，確保鋼筋無銹蝕、彎曲等。否則，需要先做除銹、調(diào)直處理，再制作鋼筋籠。按照施工圖紙精準(zhǔn)切割每一段鋼筋，保證長度、尺寸等均符合要求，并進(jìn)行分類。

鋼筋籠需先焊接主筋，再焊接箍筋，鋼筋相接部位采用氣焊方式焊透。質(zhì)檢人員對制作完成的鋼筋籠進(jìn)行嚴(yán)格檢查，重點(diǎn)查驗(yàn)鋼筋籠焊縫，長度、寬度、咬口，以及表面平整度等指標(biāo)。主筋間距、加勁筋間距等要符合要求[5]。經(jīng)檢查各項(xiàng)要求均符合標(biāo)準(zhǔn)要求后，使用汽車吊吊裝鋼筋籠。為防止鋼筋籠在吊裝過程中發(fā)生變形或脫落，本工程中采用兩點(diǎn)法起吊。將吊鉤穿入吊耳后，緩慢、勻速吊起，平移至鉆孔上方后，保證鋼筋籠垂直放入鉆孔內(nèi)。應(yīng)注意避免鋼筋籠與孔壁接觸、摩擦。鋼筋籠穩(wěn)定放入鉆孔后，脫鉤固定。

2.7" 放置導(dǎo)管

由于鉆孔較深，如果直接灌注混凝土容易產(chǎn)生離析，導(dǎo)致樁體存在密實(shí)度不一致、存在孔洞等缺陷。因此，本工程中借助于導(dǎo)管向樁孔內(nèi)灌注混凝土。導(dǎo)管直徑150 mm，采用吊車與人工配合的方式進(jìn)行導(dǎo)管組裝。在兩節(jié)導(dǎo)管接頭處加入橡膠密封圈，防止接頭處漏水。按照要求完成導(dǎo)管的組裝后，進(jìn)行一次閉水打壓實(shí)驗(yàn)。試水壓力設(shè)定為1.0 MPa，通入適量清水。一方面是檢查導(dǎo)管系統(tǒng)密封性是否良好，如果發(fā)生局部漏水應(yīng)及時處理，避免后期灌注混凝土?xí)r發(fā)生漏漿問題；另一方面是起到潤滑導(dǎo)管作用，可以保證灌注過程中混凝土不會粘連在管壁上，防止導(dǎo)管堵塞[6]。

2.8" 二次清孔

導(dǎo)管放置完畢后，進(jìn)行二次清孔。目的是進(jìn)一步減少孔底沉渣，保證沉渣厚度不超過100 mm[7]。本次清孔采用氣舉反循環(huán)法，如圖3所示。清孔過程中注意保持孔內(nèi)水頭，如果水頭過低可能會出現(xiàn)塌孔情況。完成清孔后要使用標(biāo)準(zhǔn)測繩測量孔底沉渣厚度，如果超過100 mm要繼續(xù)清孔，直到符合標(biāo)準(zhǔn)。

氣舉反循環(huán)法原理是通過注入泥漿的方式帶走孔底泥渣，從孔底返出的泥漿重新進(jìn)入沉淀池。在重力作用下，泥漿中較大、較重的砂石沉淀下來，相對較輕的泥漿則進(jìn)入泥漿池[8]。抽取泥漿繼續(xù)進(jìn)行清孔，從而實(shí)現(xiàn)了泥漿循環(huán)利用。這符合綠色施工理念，同時可以節(jié)約一部分施工成本。

2.9" 灌注混凝土

清孔結(jié)束后，在導(dǎo)管上方安裝漏斗，并用卡扣將漏斗與導(dǎo)管上端固定住。在首次澆筑混凝土前，將漏斗下口封住，在漏斗內(nèi)灌滿混凝土后再用吊車將漏斗塞拔出。

灌注混凝土前，施工人員再次檢查混凝土坍落度，以確保坍落度符合要求，無離析、泌水情況。每個鉆孔必須一次性澆筑完成，防止?jié)仓袛鄬?dǎo)致的樁體裂縫。隨著鉆孔內(nèi)混凝土液面的上升，同步上拔導(dǎo)管，始終保證導(dǎo)管沒入混凝土內(nèi)1.5～2.0 m[9]，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出混凝土頂面。拔導(dǎo)管時應(yīng)遵循勻速緩慢的原則，防止形成斷樁。在混凝土澆筑完畢后，施工人員將之前埋置的鋼護(hù)筒從樁孔中拔出，完成第一個樁施工。將旋挖鉆機(jī)移動至第二個樁孔，重復(fù)上述步驟，直到完成軟土地基上所有樁孔施工[10]。

3" 軟土地基機(jī)械成孔灌注樁施工質(zhì)量

按照上述流程完成樁基礎(chǔ)施工后，對混凝土樁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)結(jié)束后進(jìn)行成樁質(zhì)量檢測。常用的方法有單樁豎向靜荷載試驗(yàn)、高應(yīng)變動力檢測、低應(yīng)變檢測等。本工程中使用低應(yīng)變動力檢測。具體方法為應(yīng)力波反射法，利用檢測儀器從樁頂發(fā)射應(yīng)力波，使其沿著樁身自上而下垂直傳播。如果遇到縮頸、擴(kuò)頸、斷樁、夾泥等質(zhì)量問題，將會產(chǎn)生反射波。利用樁頂接收裝置接收反射波，并分析反射波的波形、相位，即可判斷樁身是否完整。檢測結(jié)果如表1所示。

由表1可知，本工程中共計105根機(jī)械成孔灌注樁，其中I類樁102根，占比97.1%，說明成樁質(zhì)量優(yōu)良，達(dá)到了施工標(biāo)準(zhǔn)。

4" 結(jié)語

機(jī)械成孔灌注樁是一種常見的樁基礎(chǔ)施工方法。鉆孔后，向孔內(nèi)灌注混凝土，利用混凝土較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，提高樁基礎(chǔ)承載力與穩(wěn)定性，避免高層建筑基礎(chǔ)部分出現(xiàn)不均勻沉降，尤其適于在軟土、濕陷性黃土等特殊地基下使用。在應(yīng)用機(jī)械成孔灌注樁時，為了提高樁身完整性，必須加強(qiáng)施工管理，防控施工細(xì)節(jié)。例如，提前埋設(shè)鋼護(hù)筒避免鉆孔塌陷，采用泥漿護(hù)壁增強(qiáng)鉆孔的防滲性能，通過導(dǎo)管灌注混凝土能夠預(yù)防離析現(xiàn)象。在貫徹全過程管理原則下，保證樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)，維護(hù)高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

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[作者簡介]金純超（1991—），男，遼寧大連人，大學(xué)本科，工程師，研究方向：巖土工程。