回填塊石層沖孔灌注樁成孔技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)

回填塊石層沖孔灌注樁成孔技術(shù)摘要：本文以xxxx有限公司聯(lián)盛2×300MW煤矸石發(fā)電新建項(xiàng)目為實(shí)例，介紹了沖孔灌注樁在古河道上回填2~13m厚的塊石層中施工的設(shè)備選擇及其護(hù)壁、堵漏等關(guān)鍵成孔技術(shù)。關(guān)鍵詞：回填塊石層；沖孔灌注樁；成孔技術(shù)ThePore-formingTechniqueofPunchedCast-in-situPileinBlockStoneFillingStratumAbstract：ThispapertakestheconstructionofLianSheng2x300MWganguepowernewprojectbuiltbyShanxiInternationalEnergyGroupofHongGuangPowerGenerationCo.Ltd.asanexample,introducedpunchedcast-in-situpileequipmentselectionandkeypore-formingtechniqueinancientRiverfilled2~13mthickblockstonefillingstratum,suchasbreastwall,sealingetc.Keywords：blockstonefillingstratum；punchedcast-in-situpile；pore-formingtechnique0引言由于目前土地資源日益緊張，許多新建的電廠、化工等項(xiàng)目都建造在了以開山石為回填材料的人工場地上，這些項(xiàng)目的基礎(chǔ)工程中常常采用現(xiàn)澆混凝土灌注樁。而許多項(xiàng)目在回填施工時，將挖掘或爆破的中等風(fēng)化、微風(fēng)化或未風(fēng)化的大塊石連同上部松散覆蓋層一同進(jìn)行了填方，塊石直徑均較大、分布無序、間隙大，而且有的項(xiàng)目填方處還是古河道，有較多的卵石和漂石。由于這種人工地基的特殊性，使得灌注樁的成孔中將面臨塌孔、漏漿等施工難題。下面就結(jié)合工程實(shí)例，談一下在這類地基上的沖孔灌注樁的關(guān)鍵成孔技術(shù)及措施。1工程概況xxxx有限公司聯(lián)盛2×300MW煤矸石發(fā)電新建項(xiàng)目位于xxxx市xx經(jīng)濟(jì)示范區(qū)內(nèi)，擬建廠址為三川河改道后回填開山塊石的河道、階地及斜坡上。地貌上屬三川河河谷、階地和低山丘陵地貌，屬三川河巖質(zhì)岸坡。地下水埋深23.00～28.00米。樁基采用612根φ1000mm和1123根φ800mm的灌注樁，樁端持力層為④層基巖：泥巖或砂巖，入巖深度有1m、2m、3m和0.8m，樁長為10m～35m不等，孔底沉渣小于50mm，鉆孔垂直度偏差小于1%。場地地層情況如下表所示。表1場地地層情況表Table1thesitegeologicalcondition層號地層名稱厚度(m)地層特性eq\o\aac(○,0)回填層0.30~277.00以開方區(qū)的風(fēng)積粉粉土（馬蘭蘭黃土）為為主，松散散～中密。循環(huán)水、輸煤系統(tǒng)等附屬建筑范圍內(nèi)含3~6cm砂卵石和2m~13m后的塊石，塊石最大直徑達(dá)2.5m，縫隙很大，分布不均。①全新統(tǒng)沖洪積層層0.90~100.10以卵石層為主，混混粘性土、砂砂礫、漂石石，一般粒粒徑3～6cm，最大粒粒徑大于20cm，中密～～密實(shí)狀，卵卵石含量在在50～60％，局部地地段的黃土土狀粉土。②粉土1.00~12..00以粉土為主，稍稍密，稍濕濕，結(jié)構(gòu)疏疏松，孔隙隙較大，見見針狀孔隙隙，垂直節(jié)節(jié)理較發(fā)育育，韌性差差，具有濕濕陷性。③1層粉土0.40~122.50以粉土為主夾粉粉質(zhì)粘土薄薄夾層，一一般呈中密密狀，稍濕濕，含鈣質(zhì)質(zhì)菌絲，結(jié)結(jié)構(gòu)較疏松松，孔隙相相對較小，垂垂直節(jié)理不不甚發(fā)育，混混多量粉細(xì)細(xì)砂。③2層砂土0.30~3..10以中粗砂為主，局部部為細(xì)砂、中中砂、礫砂砂，混少量量圓礫；褐褐黃色、黃黃褐等色，成成分以長石石、石英為主主，中密～～密實(shí)，輕輕微膠結(jié)。③3層卵石0.20~6..20以砂巖、灰?guī)r等沉沉積巖，中中等風(fēng)化；；一般粒徑徑3～8cm，最大粒粒徑大于20cm，亞圓形形，其間充充填有多量量中粗砂，中中密～密實(shí)實(shí)。輕微～～中等膠結(jié)結(jié)。具有明明顯的侵蝕蝕堆積階地地特征。④層基巖（T1）未揭穿以紫紅、灰紅色色長石砂巖巖為主，局局部地段有有紫紅色泥泥質(zhì)砂巖、泥泥巖、泥質(zhì)質(zhì)粉砂巖。中厚層狀～塊狀，以中等風(fēng)化為主，裂隙不發(fā)育，巖芯短呈柱狀。屬較堅硬～堅硬巖，巖石強(qiáng)度約在33.3~90MPa。2施工難點(diǎn)根據(jù)工程地質(zhì)條件，現(xiàn)場施工條件及設(shè)計要求，循環(huán)水、輸煤系統(tǒng)等附屬建筑范圍為回填的地層，下部約2~13m的回填料以開山塊石為主，塊石最大達(dá)2.5m，填料的空隙很大，甚至有的地段縫隙達(dá)0.5~1.2m，上部約14m的回填料為黃土，使灌注樁的成孔中面臨塌孔、漏漿等施工難題。3施工設(shè)備選擇根據(jù)工程的特點(diǎn)，鉆機(jī)選用CZF-1200型沖擊反循環(huán)鉆機(jī)，配套機(jī)具設(shè)備有：十字反循環(huán)沖擊鉆頭，6BS砂石泵組，3PNL泥漿泵，20t汽車吊。3.1鉆機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)(1)鉆孔直徑:A0.6～A1.2m;(2)最大深度:80m(3)適用地層:粘土層、砂層、漂卵石層、巖層;(4)鉆頭重量:2300kg;(5)沖程:0.7m、0.85m、1.0m;(6)沖擊頻率:42、38、35次/min;(7)鉆機(jī)質(zhì)量:8300kg。3.2鉆機(jī)組成及工作原理鉆機(jī)主要由傳動系統(tǒng)、沖擊機(jī)構(gòu)、提引系統(tǒng)、沖擊鉆頭、排渣系統(tǒng)、鉆架及底盤、電氣控制柜等7部分組成。其工作原理是：用兩根鋼絲繩對稱地提引沖擊鉆頭，通過同步卷筒的自動調(diào)整使兩根鋼絲繩受力相等。主電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動曲柄搖桿沖擊機(jī)構(gòu)使鉆頭作上下往復(fù)沖擊運(yùn)動，形成極大的瞬時沖擊力破碎地層。在兩根鋼絲繩之間放置排渣管，排渣管的下端插入鉆頭中心管中，在鉆頭作上下沖擊運(yùn)動時，排渣管保持相對靜止，通過潛水砂石泵連續(xù)排出破碎下來的巖渣。4關(guān)鍵成孔技術(shù)由于地質(zhì)情況復(fù)雜，且回填塊石地基的形成、范圍分布、石塊的大小等資料反映相對模糊，施工中常常是摸著石頭過河，樁基成孔和護(hù)壁均十分困難。因此，如何穿越上部回填的塊石層、下部的卵石、漂石層以及樁端進(jìn)入中風(fēng)化持力層基巖和泥漿護(hù)壁成功，是樁基順利成孔的關(guān)鍵。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，通過多方案分析比較，最終決定采用綜合堵漏方法+沖擊成孔的成孔方案。4.1人工埋設(shè)護(hù)筒護(hù)筒采用8mm的鋼板制作,其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm，其上部宜開設(shè)1個溢漿口。驗(yàn)收完樁點(diǎn)后，采用“四角樁法”將樁點(diǎn)引至四個定位鋼筋柱上，然后采用鐵鍬、鎬進(jìn)行挖方，挖方直徑略別護(hù)筒直徑大10cm左右，待挖好后，將護(hù)筒用鉆機(jī)卷揚(yáng)下入坑內(nèi)，溢漿口對準(zhǔn)泥漿通道后，在護(hù)筒周圍分層填入粘土并搗實(shí)。要求護(hù)筒埋設(shè)深度不宜小于2.0m，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm，垂直度不宜大于1%。4.2沖擊成孔4.2.1護(hù)壁技術(shù)（1）采用紅粘土和純堿配制泥漿該泥漿具有懸浮鉆碴和堵漏防塌的能力較強(qiáng)，工程造價低的特點(diǎn)。施工時，就地取當(dāng)?shù)刭|(zhì)量較好的紅粘土顆粒投入到鉆孔內(nèi)，采用低錘慢擊(沖程0.7m)，在孔內(nèi)進(jìn)行造漿，同時保持孔內(nèi)的水頭壓力。由于紅粘土在鉆頭沖擊力作用下，向鉆頭四周擠壓，粘結(jié)和擠入到孔壁表面和內(nèi)部一定深度，在孔壁表面形成泥皮，起到了護(hù)壁的效果。泥漿性能指標(biāo)如表2所示。表2紅粘土和純堿泥漿性能技術(shù)指標(biāo)Table2slurryperformanceindexbytheredclayandthesodaash項(xiàng)目參數(shù)測定方式比重1.20～1..30泥漿比重計粘度25～35s漏斗粘度計含砂量＜5%含砂量測定儀Ph值8-10PH試紙（2）設(shè)置泥漿循環(huán)系統(tǒng)根據(jù)工程實(shí)際情況，加強(qiáng)了泥漿系統(tǒng)質(zhì)量管理，現(xiàn)場設(shè)置了泥漿循環(huán)系統(tǒng)，后續(xù)孔使用前孔處理合格的泥漿。施工過程中，經(jīng)常檢測泥漿性能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計要求。若遇孔內(nèi)泥漿比重、粘度下降時，要及時向孔內(nèi)投放粘土球或粘土水泥球以改善泥漿性能，確?？妆诜€(wěn)定。4.2.2堵漏技術(shù)開始在循環(huán)水、輸煤系統(tǒng)等附屬建筑范圍為回填的地層中，采用沖擊鉆機(jī)成孔時，鉆至14m左右時漏漿嚴(yán)重，在短短幾秒鐘內(nèi)，滿孔泥漿從孔口直接漏到孔底，甚至有時出現(xiàn)了塌孔現(xiàn)象。施工時，采用了以下堵漏技術(shù)：(1)對于塊石間空隙較小、漏漿不特別嚴(yán)重的鉆孔采用在漏漿位置填入“人工加工的團(tuán)塊狀紅粘土”的方法進(jìn)行堵漏。原狀紅粘土中大團(tuán)塊與小團(tuán)塊共存，且含水量較低，團(tuán)塊間的粘結(jié)力較低，直接放入鉆孔時小團(tuán)塊懸浮在泥漿中，堵漏時粘土消耗量很大，效果較差。因此，我們事先對粘土進(jìn)行了加工：先將粘土用水浸透，再用挖掘機(jī)或裝載機(jī)等施工機(jī)械進(jìn)行碾壓揉搓，晾曬48小時后獲得堵漏用團(tuán)塊狀粘土。經(jīng)加工的粘土塊不易分散解體，大部分能夠沉落到孔底，在受到鉆頭的擠壓刮碾后，進(jìn)入巖土顆粒間的縫隙深部，起到粘接地層顆粒和封堵縫隙的作用，還可以有效防止粘土顆粒流失，減少粘土的消耗量。(2)對于塊石間孔隙特別大、漏漿特別嚴(yán)重的鉆孔，我們采用了漸進(jìn)式堵漏法，即“廢棄泥漿”+“塊石”+“人工加工的團(tuán)塊狀紅粘土”的堵漏方法。施工時在漏漿嚴(yán)重區(qū)域的中心位置先鉆兩個鉆孔，漏漿后做好孔口防護(hù)將鉆機(jī)撤離，把不漏漿區(qū)域鉆孔產(chǎn)生的廢棄泥漿用罐車傾倒在這兩個鉆孔內(nèi)，既解決了泥漿排放問題，又起到了先期堵漏作用，并降低了施工成本。正式施工時，我們將加工團(tuán)塊狀粘土與塊石（直徑在40～80cm）混合，分層進(jìn)行回填，回填厚度2.0～3.0m，鉆進(jìn)一定深度后若漏漿，再次填入加工的粘土塊與塊石混合物，漏漿減輕后填入“加工團(tuán)塊狀粘土”，直至鉆孔完成。采用此方法后比只填粘土塊鉆進(jìn)效率提高約1/3（單孔成孔時間由20天降低到12天）。4.2.3成孔過程控制（1）鉆機(jī)就位前，檢查好鉆機(jī)底座是否平整、牢固，鉆機(jī)前是否鋪墊了方木。（2）沖擊成孔采用分離樁位、交錯布置、間隔跳打的方式，即2臺鉆機(jī)間隔3-4根樁位分別進(jìn)行沖擊作業(yè)，避免沖擊振動相互影響而難以護(hù)壁，引起樁孔坍塌。（3）成孔過程中泥漿仍會不斷滲漏，需進(jìn)行補(bǔ)充泥漿。采取停鉆后項(xiàng)孔內(nèi)投入一定量的紅粘土和純堿，再注入清水，采用低錘慢擊的沖擊方式充分完成孔內(nèi)造漿后，再加大沖程進(jìn)行鉆進(jìn)；當(dāng)孔內(nèi)泥漿突然缺失時，選擇上述堵漏技術(shù)進(jìn)行堵漏作業(yè)，保證泥漿面不再下降。（4）開鉆時采用低錘密擊方法鉆進(jìn)，在開始沖擊過程中及時投人碎片、紅粘土反復(fù)沖擊使孔壁擠壓密實(shí),確保孔內(nèi)泥漿液面保持穩(wěn)定。待泥漿完全淹沒鉆頭頂部時，改用大沖程鉆進(jìn)，每鉆進(jìn)100～500mm清孔沖渣一次。經(jīng)常檢測泥漿指標(biāo)，泥漿稠度太大，由于浮力作用影響鉆進(jìn)效率，且易發(fā)生樁孔偏移；泥漿稠度太小，難以起到護(hù)壁作用。（5）鉆進(jìn)過程中，每2m檢查一次成孔的垂直情況，發(fā)現(xiàn)偏斜立即停止鉆進(jìn)，采用回填200~300mm厚塊石使孔底略平，然后低錘快擊使其成一緊密平臺再進(jìn)行正常沖擊，同時加大沖擊能量。（6）沖孔過程中要提醒操作人員時刻注意均勻進(jìn)尺，防止鋼護(hù)筒底邊緣卡錘。沖擊過程中遇到探頭石，采用合金齒的十字形鉆頭低錘密擊間斷沖擊的辦法，清除障礙，嚴(yán)禁沖錘重?fù)?，防止出現(xiàn)塌孔。（7）在漂卵石層鉆進(jìn)時，鉆進(jìn)速度控制在0.25～0.35m/h；入巖段鉆進(jìn)時，鉆進(jìn)速度控制在0.15～0.25m/h；土層鉆進(jìn)時，0.5～2m/h。鉆進(jìn)過程中要有專人負(fù)責(zé)鉆頭進(jìn)尺速度和成孔記錄。成孔記錄應(yīng)詳細(xì)記錄地層變化、鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)的有關(guān)問題、處理措施及效果等，機(jī)長和驗(yàn)收人必須在鉆孔記錄上簽字。4.2.4測定入巖深度按照設(shè)計要求，樁端入持力層為④層基巖：泥巖或砂巖，入巖深度有1m、2m、3m和0.8m四種。為確保入巖深度，保證樁端承載力，在施工中采取2次取樣鑒定的方法進(jìn)行施工。（1）對照地質(zhì)勘察報告，以地形圖中的等高線、平面圖中的平面位置和相鄰樁的入巖深度作為參考，結(jié)合鉆機(jī)震動發(fā)聲、鉆機(jī)進(jìn)尺進(jìn)度記錄進(jìn)行分析，用均勻布置在鉆頭上的三個直徑為50mm鋼管進(jìn)行第1次水下取樣，進(jìn)行鑒定，以確定初次入巖時間及深度。（2）當(dāng)鉆至規(guī)定深度后，采用長2-3m的撈渣筒進(jìn)行取樣。將筒內(nèi)的雜物清理干凈，然后從筒底取出筒內(nèi)巖屑，用清水沖洗干凈供巖性鑒定用，確定入巖深度，巖樣留置封存。4.2.5排渣技術(shù)當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到終孔深度，且后續(xù)工作能夠順利銜接時，經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師確認(rèn)后，進(jìn)行清孔。清孔初期，應(yīng)將泥漿池中巖渣再次清理一遍，然后繼續(xù)保持使用原有的濃泥漿通過潛水砂石泵循環(huán)一段時間后，開始向泥漿池中加入清水，并在孔口用篩網(wǎng)過濾泥漿中的巖渣，以便孔內(nèi)沉渣盡量多地被攜帶排出。鋼筋籠安放、導(dǎo)管下發(fā)完畢后，采用反循環(huán)方法進(jìn)行清孔，逐步調(diào)整泥漿指標(biāo)至澆灌混凝土所要求的標(biāo)準(zhǔn)：比重小于1.25，粘度≤28s，含砂率≤8%，并最終保證孔底沉渣厚度小于5cm。5存在問題（1）提高操作人員的素質(zhì)，由于操作人員沒有經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，操作不熟練，發(fā)生異常時不能迅速準(zhǔn)確地予以解除，故輔助鉆進(jìn)時間占了很大比重，影響了純鉆進(jìn)時間，這方面應(yīng)有較大潛力可挖，從而進(jìn)一步提高施工效率。（2）鉆具方面：第一根導(dǎo)管太短，在沖擊或提拉鉆頭時，鉆頭碰接箍，導(dǎo)管易被沖斷。另外排渣管接頭裝卸較困難，工作過程中易脫落，建議廠家進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計。（3）卵礫石堵閥、上膠管漏氣、砂石泵真空起動難掌握等問題都有待進(jìn)一步研究。6結(jié)束語本工程通過成孔護(hù)壁和堵漏技術(shù)，并嚴(yán)格過程控制共完成基樁1735根，漏漿嚴(yán)重的鉆孔僅55根，平均充盈系數(shù)為1.32。與