摘要：樁基質(zhì)量直接影響建筑工程施工質(zhì)量，黃土地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工涉及諸多施工參數(shù)和繁雜施工工序。以西安環(huán)園中路停車場為工程依托，對鉆孔灌注樁常見工程質(zhì)量進(jìn)行了總結(jié)，基于此對鉆孔灌注樁的施工工藝進(jìn)行了針對性設(shè)計，同時根據(jù)施工過程中工序和參數(shù)，總結(jié)得到黃土地區(qū)深大基坑鉆孔灌注樁主要控制要點、施工關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵控制指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：深大基坑；鉆孔灌注樁；泥漿；成樁質(zhì)量

0" "引言

鉆孔灌注樁具有機(jī)械化程度高，地層適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點，在各地建筑工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用[1-3]。樁基質(zhì)量直接影響建筑工程施工質(zhì)量，黃土地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工涉及諸多施工參數(shù)和繁雜施工工序。針對于此，諸多學(xué)者對此開展了相關(guān)研究，并形成了一系列重要研究成果。

商允虎等[4]結(jié)合青藏公路G214沿線查拉坪旱橋樁基觀測數(shù)據(jù)，分析水化熱對地溫場的擾動范圍及樁周土回凍時間，得到了多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工過程中的熱力學(xué)特性。馮國輝等[5]采用Mindlin獲得基坑開挖對既有隧道軸線處的土體位移的作用規(guī)律，采用Fourier函數(shù)方程將附加應(yīng)力轉(zhuǎn)化成Fourier級數(shù)形式，結(jié)合隧道邊界條件得到了隧道變形響應(yīng)解析。

陜耀等[6]研發(fā)新型超低凈空成樁設(shè)備及配套工法施作緊鄰運營高鐵鋼套管鉆孔灌注樁，并通過現(xiàn)場試驗和數(shù)值模擬得到了樁施工中樁周地層變形演變規(guī)律。程慶等[7]研究了深厚淤泥覆蓋層區(qū)域鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制方案，分析深厚淤泥覆蓋層區(qū)施工特點，得到了鉆孔灌注樁主要施工工藝和控制參數(shù)。張?zhí)熨n、謝丹和佘彪等[8-10]人分別以實際工程項目為依托，研究了不同地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁質(zhì)量控制方案和主要施工工藝。

上述研究內(nèi)容鮮有對黃土地區(qū)鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的相關(guān)研究。為了保證鉆孔灌注樁的成形質(zhì)量，本文以實際工程項目為依托，擬探究黃土地區(qū)鉆孔灌注樁施工工藝、施工參數(shù)的合理范圍，以期為類似工程提供參考。

1" "工程概況

環(huán)園中路停車場東西長約950m，南北寬約231m，為八號線及十號線共址下沉式停車場，占地面積約163790m2，平均基坑深度約18.5m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+4～5道錨索支撐方式。開挖范圍存在1-1層雜填土，穩(wěn)定性差，土層分布深度為0～17.3m之間，對基坑的穩(wěn)定性影響極大，施工風(fēng)險極高。

由勘查報告可知，勘探深度40.0m范圍內(nèi)地層主要為第四系上更新統(tǒng)堆積物，由上更新統(tǒng)風(fēng)積（Q3eol）新黃土、殘積（Q3el）古土壤、沖積（Q3al）粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、中砂、粗砂組成，場地南部分布有10m以上厚的第四系全新統(tǒng)人工堆積（Q4ml）雜填土。場地地下水位埋深22.10～26.20m，標(biāo)高369.34～365.56m，屬第四系松散層孔隙潛水，主要賦存于中砂和細(xì)砂中，富水性好。場地地下水位埋深22.1～26.2m，擬建停車場底板埋深17m，高出地下水位5.1～9.2m，基坑不用考慮降水。

2" "鉆孔灌注樁常見施工質(zhì)量問題

2.1" "樁基縮頸

樁基成孔過程中孔內(nèi)存在兩個相反方向的水平力，由樁內(nèi)指向外部的水平力主要包括泥漿運動產(chǎn)生的離心力、泥漿沖刷產(chǎn)生的水平力、孔壁鉆孔產(chǎn)生的水平擠壓力。這些力是使樁徑保持設(shè)計孔徑的原因。指向樁內(nèi)的反力主要是鉆孔過程是破壞了原有的地應(yīng)力平衡狀態(tài)，成孔后若不能及時施作灌漿料等支撐，則會產(chǎn)生相應(yīng)的主動土壓力，使樁體內(nèi)部土體向內(nèi)部位移、擠壓，從而造成縮頸。

2.2" "混凝土充盈系數(shù)大

混凝土充盈系數(shù)是樁基實際混凝土用量與理論用量比值。實際進(jìn)行鉆孔灌注樁施作時，樁徑大于設(shè)計值，同時實際施工時混凝土?xí)驑扼w周圍擴(kuò)散，尤其是在滲透性系數(shù)較大的砂層中，若充盈系數(shù)過大則會導(dǎo)致周邊土體隆起引起施工風(fēng)險。

2.3" "鋼筋籠上浮與下沉

引起鋼筋籠上浮或者下沉的原因主要是孔位產(chǎn)生偏斜、鋼筋籠質(zhì)量太大或者過小。在灌注混凝土?xí)r，需要嚴(yán)格控制灌注樁的施作速度，防止沖擊給鋼筋籠產(chǎn)生的變形。同時需優(yōu)化泥漿比重，控制鋼筋籠上浮或下沉量。

2.4" "斷樁

混凝土灌注時，若混凝土泵送不及時導(dǎo)致混凝土不能連續(xù)進(jìn)行，將使得樁體中間產(chǎn)生冷縫，從而造成斷樁問題發(fā)生。

2.5" "樁體偏斜

鉆機(jī)施工前沒有固定、鉆進(jìn)速度過快、鉆機(jī)施工時的振動、土體在軟硬不同地層中鉆進(jìn)，則容易產(chǎn)生樁體鉆孔偏斜問題。

3" "鉆孔灌注樁施工工藝

3.1" "施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工原理是采用鑲齒鉆斗對土層進(jìn)行切削，然后使用卷揚(yáng)機(jī)將鉆斗內(nèi)的土體提取出來。為防止鉆孔坍塌，掘進(jìn)時調(diào)配泥漿進(jìn)行樁孔護(hù)壁。鉆孔灌注樁施工工藝流程如圖1所示。

3.2" "施工準(zhǔn)備

3.2.1" "測量放樣

根據(jù)設(shè)計點位在施工范圍內(nèi)進(jìn)行測量放樣定出樁位，采用“十字交叉法”引出護(hù)樁后用紅漆進(jìn)行標(biāo)記。為不影響臨近鉆孔，施工時采用“跳打法”施工。

3.2.2" "場地平整

鉆孔灌注樁施工前，為保證鉆機(jī)的穩(wěn)定性，首先清除施工區(qū)域內(nèi)的雜物，并平整、壓實施工場地。

3.2.3" "制備泥漿

根據(jù)場地條件，合理規(guī)劃泥漿設(shè)備和泥漿循環(huán)系統(tǒng)所需場地。為保證泥漿用量滿足要求，將泥漿箱容積設(shè)計為泥漿需求量的1.2～1.5倍。泥漿根據(jù)地質(zhì)條件的不同，選配專業(yè)負(fù)責(zé)人根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整泥漿配比。

3.2.4" "導(dǎo)管驗收

為保證導(dǎo)管成孔后及時進(jìn)行混凝土的灌注，同時防止鉆孔灌注樁施工時，導(dǎo)管質(zhì)量不佳導(dǎo)致成樁質(zhì)量問題，鉆孔灌注樁施工前，對所需導(dǎo)管進(jìn)行檢測試驗。主要包括導(dǎo)管的水密試驗和接頭抗拉試驗。水密試驗的水壓設(shè)置應(yīng)大于孔內(nèi)水深1.3倍的壓力。

3.2.5" "鉆機(jī)就位

鉆孔前，校核旋挖鉆鉆桿的垂直度及機(jī)載儀表顯器垂直度吻合情況。為保證鉆機(jī)定位準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固，鉆機(jī)導(dǎo)桿中心線、回旋盤中心線、護(hù)筒中心線需保持在同一直線。

3.3" "鉆孔灌注樁施工

3.3.1" "護(hù)筒埋設(shè)

為保護(hù)樁頭，同時保證樁體垂直，成孔后在上部埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒采用10mm鋼板卷制加工而成，其內(nèi)徑大于鉆頭直徑100mm。

為保證樁體混凝土充填密實度，在上部開設(shè)1～2個溢漿孔。根據(jù)樁型設(shè)計，直徑1m樁型采用直徑1.2m護(hù)筒，直徑0.8m樁型采用直徑0.92m護(hù)筒，直徑0.6m樁型采用直徑0.8m護(hù)筒。護(hù)筒長度均為2.5m。為防止護(hù)筒周圍雜物墜落，護(hù)筒高出地表20～30cm，埋深2.2～2.3m，埋置后護(hù)筒四周回填粘土并夯實固定。

3.3.2" "鉆孔

鉆孔前檢查鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，施工過程中及時更換磨損超標(biāo)鉆頭。為保持鉆桿豎直，在掘進(jìn)初始階段和地層交界面處時宜緩慢鉆進(jìn)。

鉆進(jìn)時若發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或鉆進(jìn)困難，可能遇到硬石、石塊或硬物，應(yīng)該立即提鉆檢查，待查明原因后再進(jìn)行施鉆，防止鉆桿、鉆具扭斷或損壞。鉆進(jìn)時隨時清除孔口積土和地面散落土，防止墜落鉆孔內(nèi)堵塞樁孔。

鉆孔過程中根據(jù)地質(zhì)條件控制鉆進(jìn)速度。由硬地層鉆到軟地層時，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度。當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r，要減速慢進(jìn)，防止鉆桿折斷。

在易縮徑軟弱地層中鉆進(jìn)時，要適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮孔。對硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。對與砂層則慢速鉆進(jìn)，并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。成孔達(dá)到設(shè)計深度時，采用鋼筋檢孔器檢孔，測量孔深驗收合格后進(jìn)行清孔。

3.3.3" "清孔

為了清楚樁體底部沉渣的厚度，方便灌注混凝土，加入清水調(diào)低化學(xué)漿相對粘度、稠度和相對密度。樁孔施作完畢后進(jìn)行第一次清孔，孔底沉碴厚度應(yīng)小于100mm?；瘜W(xué)泥漿自身具備快速沉淀鉆屑的性能，鉆孔后孔內(nèi)懸浮鉆屑較少，因此無需進(jìn)行二次清孔。

3.3.4" "鋼筋籠制作

鋼筋進(jìn)場后分類堆放整齊，及時完成鋼筋原材送檢與套筒連接及焊接試驗。鋼筋原材料使用前調(diào)直、除銹去污，根據(jù)設(shè)計圖紙計算出各鋼筋用量并進(jìn)行加工。

鋼筋籠根據(jù)樁長一次性制作完成。鋼筋籠采用加勁筋成型法制作，鋼筋籠下部收口向內(nèi)角度為5～10°，收口長度為1m。制好的鋼筋籠穩(wěn)固放置在平整地面上，防止變形，按型號、類別分別架空整齊堆放并標(biāo)明鋼筋籠的長度及對應(yīng)的樁號。

3.3.5" "鋼筋籠安放

采用汽車起重機(jī)下放鋼筋籠，起吊過程中不得使鋼筋籠產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形。起吊鋼筋籠時采用三階段抬吊法。第一階段為4點吊，由副勾起吊，設(shè)4個吊點，采用3個兩級定滑輪起吊。第二階段為鋼筋籠翻身為豎直向下，由副勾受力轉(zhuǎn)換為主勾受力。第三階段為鋼筋籠旋轉(zhuǎn)至孔口，緩慢下降高度至設(shè)計高度。待鋼筋籠下入孔內(nèi)，驗收合格后將吊筋與孔口板進(jìn)行固定，以使鋼筋籠定位準(zhǔn)確，避免鋼筋籠下沉和灌注混凝土?xí)r上浮。

3.3.6" "水下混凝土灌注

鉆孔灌注樁水下混凝土標(biāo)號采用C30。為保證鉆孔順利進(jìn)行，灌注前進(jìn)行坍落度試驗，將混凝土坍落度控制在180～220mm。

首批混凝土儲量需達(dá)到埋管1m的要求，灌注過程要連續(xù)，并需在首批混凝土初凝前完成。灌注時保持孔內(nèi)泥漿水頭，防止坍孔。灌注快要結(jié)束時，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高度減小，混凝土落差降低，而導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加，比重增大。

混凝土灌注困難時，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，使灌注工作順利進(jìn)行。最后一次提導(dǎo)管時要緩慢，防止樁孔內(nèi)夾入泥芯或形成空洞。對樁頭超灌0.5～1m，冠梁施工后鑿除樁頭。

3.4" "質(zhì)量管控措施

在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時，為確保施工質(zhì)量需做到以下幾點：為減小鉆孔對既有樁孔的成形質(zhì)量影響，采用跳打法鉆孔；嚴(yán)格控制混凝土澆筑塌落度，保證混凝土連續(xù)澆筑，防止發(fā)生樁土偏斜或者斷樁問題；泥漿的參數(shù)直接影響樁體成孔質(zhì)量，因此需要根據(jù)地層條件科學(xué)調(diào)控泥漿主要參數(shù)，如泥漿黏度和泥漿比重。

4" "結(jié)束語

樁基質(zhì)量直接影響建筑工程施工質(zhì)量，黃土地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工涉及諸多施工參數(shù)和繁雜施工工序?；诖耍疚囊晕靼箔h(huán)園中路停車場為工程依托，對鉆孔灌注樁常見工程質(zhì)量進(jìn)行了總結(jié)，基于此對鉆孔灌注樁的施工工藝進(jìn)行了針對性設(shè)計，同時根據(jù)施工過程中工序和參數(shù)總結(jié)，得到了黃土地區(qū)深大基坑鉆孔灌注樁主要控制要點、施工關(guān)鍵工藝和關(guān)鍵控制指標(biāo)，相關(guān)成果可為類似工程的施工提供參考。

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