大孔徑?jīng)_擊成孔灌注樁施工控制

1、大孔徑?jīng)_擊成孔灌注樁施工控制 摘要：沿海地區(qū)不良地質(zhì)條件下，高層建筑廣泛采用以中、微風(fēng)化巖為持力層的大直徑現(xiàn)澆端承樁基礎(chǔ)，沖擊成孔灌注樁工藝應(yīng)用于地質(zhì)情況復(fù)雜、地下水位較高的現(xiàn)澆端承樁，具有人力、設(shè)備投入成本低、工藝相對簡單、安全質(zhì)量性能穩(wěn)定等特點，本文結(jié)合工程實踐介紹并分析了該工藝施工中的過程控制要點，為該工藝的推廣實施提供有益經(jīng)驗。關(guān)鍵詞：灌注樁，沖擊成孔，泥漿護壁，驗渣清孔，水下澆筑1工藝介紹沖擊成孔灌注樁采用卷揚機懸掛重錘，上下反復(fù)沖擊土層及巖層破碎成孔，將部分碎渣及泥漿擠入孔壁，部分碎渣、泥漿清掏后成孔，然后進行水下混凝土澆筑。相比人工挖孔樁，本工藝人力、設(shè)備投入較少、工藝簡單，護壁

2、采用泥漿護壁、無須工人井下作業(yè)，安全系數(shù)較高，適用于樁徑2.5m以下的灌注樁，但樁底沉渣不易清掏干凈，持力層巖性判定難度較大，在入極硬巖時速度較慢。2工程設(shè)計及地質(zhì)概況中央人民政府駐澳門聯(lián)絡(luò)辦新辦公樓工程位于澳門特別行政區(qū)，場地位于東望洋山人工填海地段，總建筑面積3.2m2萬，地上19層，地下一層（基坑深度8.4m），建筑總高度83.5m?；A(chǔ)設(shè)140根工程樁，邊坡支護設(shè)145根支護樁，共285根，設(shè)計樁徑分別為1000mm、1500mm、2000mm三種，樁底持力層為中、微風(fēng)化巖石層，要求進入持力層深度大于500mm，平均樁長15-20m（大樣見圖一）。場區(qū)地面海拔4.87m5.66m，北靠

3、山腳，南為填海區(qū)，自上而下依次為回填層（以黃色砂土、粉質(zhì)砂土為主，夾大量散石）、海相沉積層（深灰色淤泥，飽和，流塑狀，下部夾砂）、沖積層（中粗砂，松散至中密狀）、花崗巖強風(fēng)化層和中、微風(fēng)化層?；鶐r埋深為3.6m20.7m，巖層分布及厚度變化很大，地質(zhì)條件復(fù)雜。場區(qū)地下水主要為沖積砂層中的孔隙潛水及基巖裂隙中存在的裂隙水，略具承壓性，地下水位標(biāo)高為2.33m3.35m，水位穩(wěn)定。3灌注樁施工重點控制項場內(nèi)不良地質(zhì)構(gòu)造分布廣泛，地下水豐富，在強透水層及淤泥層極易出現(xiàn)流砂、塌孔等事故，給樁基施工帶來較大隱患。同時，本工程樁基有部分樁徑2m的大直徑樁，且樁底要求入中微風(fēng)化基巖進行擴底，大直徑人工挖孔樁

4、施工過程中需要重點注意和控制的方面如下：(1)大直徑樁穿越強粉砂、細砂層、淤泥等不良地質(zhì)帶時，在地下水的作用下，極易出現(xiàn)流砂，嚴重時會發(fā)生井漏,造成質(zhì)量事故。針對不同情況下的情況，需要有可靠的解決措施和手段。(2)大直徑樁樁底基巖起伏較大，基底地質(zhì)情況復(fù)雜多變，需要謹慎確認和處理。(3)大直徑樁其鋼筋籠體積較大，在吊裝過程中容易變形、散架，需要有可靠措施確保鋼筋骨架質(zhì)量。(4)樁深、樁徑大，2500的樁其樁身砼方量近100方左右，屬大體積砼，要采取可靠措施確保混凝土澆注連續(xù)、穩(wěn)定的進行，控制混凝土溫變曲線，確保樁身質(zhì)量。(5)地下水豐富造成樁孔內(nèi)積水無法排盡時，要嚴格按照水下混凝土澆灌工藝進行

5、混凝土施工。31施工安排：1）為合理安排工期和工序交接，將工程樁與基坑支護樁錨結(jié)構(gòu)穿插作業(yè)，全部成樁后再將土方挖除，成樁盲孔用粗砂填實。2）根據(jù)工程地質(zhì)特點，持力層埋深層自北向南逐漸加大，南側(cè)樁長較大、且為主樓工程樁，須優(yōu)先安排施工，同時，優(yōu)先施工底板邊緣的工程樁，便于基坑支護樁側(cè)土方開挖后施工預(yù)應(yīng)力錨索。32機械、人員配置：場地允許條件下最大化布置機械，本工程選用11臺沖樁機，1臺16T汽車吊輔助，每天成孔3-4根，每臺機械配置人員4-5人兩班作業(yè)。鋼筋、混凝土工另行配置。33施工場地布置：作業(yè)區(qū)域內(nèi)道路、泥漿池的布置要充分考慮到?jīng)_樁機、吊車、混凝土車的運行路線，道路全部硬化，泥漿池用紅磚砌

6、筑，實現(xiàn)現(xiàn)場規(guī)范化管理。尤其注意對施工電纜的保護，沿道路邊砌筑專門的電纜溝進行保護。34場區(qū)測量控制點布置及樁位坐標(biāo)放樣：業(yè)主（監(jiān)理）必須要求施工方在鉆孔灌注樁基礎(chǔ)開始施工前，根據(jù)設(shè)計提供的坐標(biāo)及高程控制點對樁定位放樣或設(shè)置不受施工影響的臨時測量控制點，并提供完整的測量結(jié)果資料。業(yè)主（監(jiān)理）對施工方提供的測量結(jié)果資料必須及時復(fù)核，復(fù)核無誤后方可同意開鉆施工，否則施工方必須重測后再次復(fù)核，直到測量結(jié)果符合設(shè)計要求為止。同時，業(yè)主（監(jiān)理）應(yīng)要求施工方對經(jīng)復(fù)核無誤的測量結(jié)果采取有效的保護措施并指定專人負責(zé)。35樁底持力層超前鉆探本工程對持力層的勘察采用的是超前鉆探法。超前鉆是當(dāng)基樁挖到持力層時，為查

7、明基樁持力層下不少于5米范圍內(nèi)有無軟弱夾層、空洞等不良地質(zhì)作用而進行的勘探鉆孔勘察，在成樁之前采用鉆探方法查其樁底基巖情況，基本上是一樁一孔，大樁多孔。超前鉆要鉆的深度一般要鉆到樁底以下3d（且>5m）。36基坑內(nèi)降水本工程的基坑降水的方法采用輕型井點降水法。井點降水法是在地下水位以下的含水層施工時，常采用井點排水的方法。井點降水法是在基坑開挖前，在基坑四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），利用抽水設(shè)備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)的方法。輕型井點設(shè)備由管路系統(tǒng)和抽水設(shè)備組成。管路系統(tǒng)包括：濾管、井點管、彎連管及總管等。慮管采用直徑為51mm的無縫鋼管，管壁鉆有直徑為18mm的濾孔。井點管為直

8、徑51、長為7m的鋼管，井點管上端用彎聯(lián)管與總管相連。集水總管為直徑125mm的無縫鋼管，每段長4m，其上裝有與井點管相連結(jié)的短接頭，間距1m。輕型井點布置包括高程布置和平面布置，其布置和計算的步驟是：確定平面布置、高程布置、計算井點管數(shù)量等、調(diào)整設(shè)計。4施工工藝擴底后注漿灌注樁的單樁工藝流程如圖2所示。41測量放線根據(jù)設(shè)計圖紙對樁位進行放線，嚴格控制樁位精度，所有樁點一次性全部測放，復(fù)核，每天對預(yù)計鉆進樁點進行二次復(fù)核，確保樁位準(zhǔn)確?？刂泣c宜不少于3個控制樁，每批測放點應(yīng)由不同控制點進行復(fù)核。樁點采用鋼筋定位，鋼筋埋深控制在300mm左右，防止車輛碾壓、破壞。樁點放線偏差10mm，標(biāo)高偏差5

9、mm。42鉆進成孔根據(jù)現(xiàn)場土層特性，該場地地層上部易塌孔，下部易縮頸，為此采用上部（鉆至1012m）回轉(zhuǎn)鉆機護壁成孔，下部改換RH412HD鉆機旋挖成孔的方法，合理調(diào)配鉆機，縮短輔助工時，日成樁控制在34根。4.2.1護筒的埋設(shè)護筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、牢固，四周用粘土夯實，并采用十字法定位，即樁位中心四周設(shè)四根定位鋼筋，拉十字線，中心即樁位，護筒中心與樁位中心偏差不得大于50mm，護筒長度為2.03.5m。4.2.2泥漿制備采用回轉(zhuǎn)鉆機泥漿護壁正循環(huán)工藝成孔，由于地層中粉粘土土層較厚，亦可用鉆機自然造漿成孔，鉆進時嚴格控制泥漿指標(biāo)，成孔時泥漿比重控制在1.11.3之間。旋挖鉆機成孔時采用兩種方法分別或

10、組合制漿：泥漿攪拌機制漿，優(yōu)質(zhì)泥漿加摻和劑；重復(fù)利用其它孔回轉(zhuǎn)鉆機所造泥漿。4.2.3鉆機就位回轉(zhuǎn)鉆機就位時應(yīng)確保轉(zhuǎn)盤中心、天車與樁位中心相重合，偏差不超過20mm。旋挖鉆機就位時，精心調(diào)平，保證鉆頭中心與樁位中心相重合，偏差不超過20mm。垂直度由鉆機自動調(diào)整偏差小于1%。4.2.4鉆進成孔鉆進應(yīng)連續(xù)進行，要密切注意地層變化，根據(jù)土層類別，確定相應(yīng)的轉(zhuǎn)速、鉆壓及鉆進速度、泥漿比重等施工參數(shù)。嚴防護筒周圍翻漿或地表下沉，發(fā)現(xiàn)不當(dāng)應(yīng)立即停鉆，進行處理后，方可繼續(xù)鉆進。鉆孔達到設(shè)計孔深后，用試孔器對孔深、孔徑、垂直度進行實測檢查，驗收合格后方可進行下一道工序。43擴底施工成孔完成后進行一次清孔，然

11、后進行提鉆擴底，擴底采用回轉(zhuǎn)機加旋挖鉆擴鉆頭進行擴底。鉆機就位應(yīng)準(zhǔn)確，允許偏差不得大于20mm，鉆機支墊應(yīng)穩(wěn)固，鉆擴位置應(yīng)符合設(shè)計要求，擴底設(shè)備如圖2所示。為確保鉆擴直徑，鉆擴前應(yīng)充分循環(huán)泥漿，準(zhǔn)確測量孔深，防止因沉渣影響鉆擴直徑。鉆擴時鉆機應(yīng)以低檔鉆進，行程應(yīng)根據(jù)鉆機負荷進行調(diào)整，每次不得大于50mm,每次鉆擴給進后需停滯一定時間，鉆機負荷降低后，才能進行下一級給進。泥漿比重控制在1.21.4，確定鉆擴成型后，需進行不少于30分鐘的泥漿循環(huán)后方可起鉆，起鉆前要收攏刀翼，完全收攏后才能提升，然后進行二次清孔，吊放鋼筋籠。44鋼筋籠安放與壓漿管安裝鋼筋籠分23節(jié)制作，主筋采用閃光對焊及孔口電弧搭

12、接焊接，同時綁扎壓漿管。4.4.1鋼筋籠制作及安放鋼筋籠嚴格按照施工規(guī)范規(guī)定制作。加強箍采用模具加工，確保圓度和內(nèi)徑尺寸；主筋必須保持豎直，主筋間距和箍筋間距由模具控制，箍筋與主筋隔點點焊；保護層設(shè)置間距56m一組，一組四檔，延周均勻分布，距籠頂2m另加設(shè)一道。鋼筋籠在制作、搬運及起吊時，應(yīng)確保籠子順直、牢固、不變形，分段制作的鋼筋籠在孔口焊接時應(yīng)確保主筋順直及焊接質(zhì)量，補繞箍筋必須符合要求。鋼筋籠入孔時應(yīng)對準(zhǔn)孔中心徐徐下放，避免碰撞孔壁。下放到位后，應(yīng)用吊桿安置牢固，嚴防下落和灌注混凝土?xí)r上浮?；\頂標(biāo)高允許偏差為±100mm。4.4.2注漿管安裝樁端注漿管采用兩根D50，=3.5m

13、m的鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接，將兩個樁端壓漿器分別連接在樁端注漿管下，并對稱綁扎在最下一節(jié)鋼筋籠內(nèi)側(cè)，樁端壓漿器超出鋼筋籠150200mm。樁側(cè)注漿管為D15，=2.75mm的鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接。在樁側(cè)注漿管頭部接上三通和短接頭，與樁側(cè)壓漿器和環(huán)置PVC管聯(lián)接器相連，并綁在鋼筋籠相應(yīng)位置內(nèi)側(cè)。在放置鋼筋籠時要注意保護注漿管。樁端、樁側(cè)壓漿器用生膠帶密封，以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管。在下鋼筋籠的同時，連接注漿管，邊下邊接，絲接要密封。下鋼筋籠結(jié)束后，應(yīng)將注漿管孔口封住，妥善保護。45混凝土灌注在混凝土灌注導(dǎo)管安裝就位后，對其安裝質(zhì)量、導(dǎo)管長度、清孔質(zhì)量等檢查無誤，方可進行混凝土

14、灌注，混凝土灌注量應(yīng)按計算確定，隨時用測繩對混凝土面進行測試，灌注要連續(xù)，嚴格按照建筑樁基技術(shù)規(guī)范施工。灌注過程密切注意返漿情況，嚴格按照26m要求拔拆導(dǎo)管，同時要注意保護后注漿導(dǎo)管。為保證樁頂質(zhì)量，混凝土超灌高度1.0m，灌注完畢，應(yīng)及時拔出護筒，對空孔進行妥善處理和保護。46后注漿施工注漿系統(tǒng)由攪拌桶、過濾網(wǎng)、儲漿桶、壓漿泵、壓力表、注漿膠管及單向閥等組成。壓漿操作工序為：按設(shè)計水灰比拌制水泥漿液水泥漿經(jīng)過濾至儲漿桶注漿泵、漿管、活接頭與樁身壓漿管連接打開排氣閥并開泵放氣關(guān)閉排氣閥，先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。終止標(biāo)準(zhǔn)由壓漿量（樁側(cè)1t，樁端2t）、壓力及地面是否返漿來綜合

15、控制。終止壓漿時關(guān)閉止?jié){閥，靜置510分鐘后拆卸管件，須立即將壓漿管頭用堵頭封堵，以防回漿，降低注漿效果。樁身混凝土強度達到5070%后方可注漿。注漿施工時，按照整體先外后內(nèi)，局部先上后下的原則，即先對外圈樁基進行壓漿，然后由外向內(nèi)壓漿；對于單根樁注漿，先進行樁側(cè)注漿，目的是防止下部漿液沿樁土界面上竄。間隔2小時后，再進行樁底注漿。注漿過程中要控制好注漿壓力、注漿量及注漿速度。樁側(cè)終止壓力為1.01.5MPa，樁端終止壓力為1.52.0MPa，水泥漿液水灰比為0.50.6，水泥漿液應(yīng)進行多次過濾，防止壓漿過程堵塞壓漿管。5試樁測試51單樁靜載試驗在靜載試驗過程中，4組試樁分兩次測試，先測試未注

16、漿的試樁承載力（包括一組未擴底），然后注漿，注漿結(jié)束715天后，再測試試樁注漿后的承載力。本次單樁豎向靜載試驗采用錨樁橫梁反力架裝置，如圖3所示。荷載的施加通過4臺5000kN的油壓千斤頂并聯(lián)實現(xiàn)，樁頂沉降由設(shè)置在樁頂四個測點的百分表測讀。荷載反力由兩根大梁十字交叉形成的反力架和試樁周圍的4根錨樁通過預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接所組成的反力系統(tǒng)提供，加載方式采用慢速維持荷載法。52試驗結(jié)論5.2.1與普通直樁相比，擴底樁的單樁承載力提高，樁頂沉降減少，樁體具有較高的抗拔性和抗水平荷載的能力，較大程度提高地基穩(wěn)定性。5.2.2通過樁側(cè)注漿，充填混凝土與樁周土體間的間隙，擠壓密實成孔時松軟的樁壁土體，漿液滲透

17、到樁側(cè)壁的土體中，并與之結(jié)合，使得樁徑增大，改善了樁周土體的物理性質(zhì)，大幅度提高樁側(cè)摩阻力，進一步提高單樁承載力；通過樁底注漿，漿液滲透到樁端的沉渣間隙中，消除了由于沉渣存在而產(chǎn)生的“軟墊效應(yīng)”，隨著注漿壓力的的增加，水泥漿液沿壁上返，充填于混凝土與樁周土體間的間隙中，提高了樁側(cè)摩阻力，同時水泥漿液會不斷向樁端持力層滲透，在樁端形成梨形體，隨著梨形體的不斷增大，會對持力層起到壓密作用，有效提高地基強度，保證了擴底作用的發(fā)揮，大大提高樁的承載力，樁頂沉降量減小，且卸載后，殘余沉降量很小。5.2.3根據(jù)試驗結(jié)果，注漿前不擴底樁的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為12000kN，注漿后標(biāo)準(zhǔn)值可取為15000

18、kN；注漿前擴底樁的單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值為16000kN，注漿后標(biāo)準(zhǔn)值可取為18000kN。6經(jīng)濟效益和社會效益分析本工程采用擴底后注漿灌注樁，共布樁285根，整個樁基費用為1000萬元。經(jīng)測算，采用同直徑普通鉆孔灌注樁滿堂布樁方案，按常規(guī)的樁位樁基需布654根，樁基費用為1450萬元。采用擴底后注漿灌注樁方案減少了三分之二的樁數(shù)，整個樁基工程節(jié)約投資約450萬元，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，保證了樁基工程順利施工。目前，該工程的主體工程已完工，主體平均沉降量為10.5mm，符合規(guī)范規(guī)定。該工程地基處理合理的應(yīng)用了擴底后注漿灌注樁工藝，在滿足設(shè)計要求的前提下，能夠以較短的工期，較好的效果、較低的成本完成地基處理，為該樁在沿海地區(qū)的工程地基處理中的應(yīng)用和推廣提供了重要依據(jù)?？傊瑪U底后注漿灌注樁是一種新樁型，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，具有重要的應(yīng)用價值和廣闊的推廣前景。7結(jié)語擴底后注漿灌注樁集中了灌注樁、擴底樁和后注樁的優(yōu)點，通過施工工藝的交叉滲透有效彌補了各自的不足之處，使樁身材料得到充分發(fā)揮，適用于群體化、重型化、高層及超高層建筑及構(gòu)筑物、橋梁工程、港口、礦山、電力和水利等，且適用于粘性土、粉土、粉土與粘性土交互層、砂土