高含水量超軟土鉆孔灌注樁施工技術(shù)

徐化新

(福建省瀧澄建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建龍海 363100)

鉆孔灌注樁技術(shù)因其可滿足不同設(shè)計(jì)深度、施工操作方便、樁身承載力高等優(yōu)點(diǎn)而被大量應(yīng)用于港口建設(shè)、道路、橋梁工程中[1-2]。然而，在沿海地區(qū)或其他深厚軟土地區(qū)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)，采用常規(guī)鉆孔灌注樁施工方法會出現(xiàn)樁身混凝土離析、縮頸和斷樁的現(xiàn)象，其施工質(zhì)量很難控制[3-4]。為解決這類施工難題，本文進(jìn)行了高含水量下深厚軟土鉆孔灌注樁的施工技術(shù)研究，為相關(guān)工程提供參考。

1 鉆孔灌注樁施工技術(shù)應(yīng)用研究

自20世紀(jì)40年代鉆孔灌注樁問世以來，其施工技術(shù)也獲得了蓬勃發(fā)展?？傮w來看，鉆孔灌注樁施工過程可分為成孔、清孔和混凝土灌注三個(gè)階段。

(1)成孔階段：目前鉆孔灌注樁常用的成孔方法主要有正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔、振動沉管法成孔、沖擊鉆進(jìn)成孔等方法[5]。每種方法都有其適用的條件，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。例如，從鉆進(jìn)效率和對地層適應(yīng)性上，一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)優(yōu)于沖擊鉆進(jìn)，而對于卵礫石、硬巖地層，沖擊鉆進(jìn)又優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。

(2)清孔階段：常用的清孔方法有抽漿法、換漿法、掏渣法、噴射法等，近年來出現(xiàn)了采用空壓機(jī)送風(fēng)清孔的新工藝[6]。無論是哪種方式，其目的是清除鉆渣、減少孔底沉渣厚度，為灌注混凝土創(chuàng)造良好條件。

(3)混凝土灌注階段：混凝土的水下灌注是鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，直接影響著樁基質(zhì)量的好壞。水下灌注混凝土的性能參數(shù)(如凝結(jié)時(shí)間、塌落度等)應(yīng)根據(jù)不同的施工特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)配?；炷恋墓嘧⒁话闶褂孟路艑?dǎo)管的方式，灌注過程中應(yīng)注意灌注速度和時(shí)間，控制好成樁質(zhì)量。

影響鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的因素很多，地質(zhì)狀況的差異性是其中的一個(gè)重要因素，特別是在高含水率量深厚軟土地區(qū)，地基承載力低，無法滿足基本施工需求，且采用單一的鉆孔灌注樁施工生產(chǎn)的成樁質(zhì)量較差。因此要解決這一特殊地質(zhì)條件下的鉆孔灌注樁施工，則需要結(jié)合其它方法進(jìn)行施工作業(yè)。

2 高含水量超軟土鉆孔灌注樁施工關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 工藝原理

針對高含水量超軟土地質(zhì)條件，在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工前首先需要對地基進(jìn)行圍堰處理，降低施工區(qū)域水位；之后進(jìn)行淺層固化處理，提高地基土的承載力；最后進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工(圖1、圖2)。

圖1 施工工藝原理

圖2 施工布置

(1)圍堰降水：通過在施工場地四周設(shè)置直徑為800 mm的深層水泥攪拌樁作為止水帷幕，并在場區(qū)內(nèi)采取輕型井點(diǎn)進(jìn)行降水，為淺層固化提供條件。

(2)淺層固化：在施工區(qū)域內(nèi)采用水泥攪拌樁進(jìn)行地表淺層固化，提高淺層地基承載力。

(3)鉆孔灌注：打入鋼護(hù)筒，并在鋼護(hù)筒上部設(shè)計(jì)帶端板護(hù)筒，混凝土澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高后通過護(hù)筒溢流孔流入帶端板護(hù)筒內(nèi)，形成樁帽；在外側(cè)通過設(shè)置鋼筋籠定位架，防止鋼筋籠上浮。

2.2 工藝流程

本工藝的施工流程如圖3所示：

圖3 施工工藝流程

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備

施工前應(yīng)熟悉設(shè)計(jì)圖紙，各施工機(jī)械以及材料準(zhǔn)備就緒。

2.3.2 止水帷幕

在施工區(qū)域周邊設(shè)置止水帷幕，止水帷幕通過直徑800 mm的水泥攪拌樁相互咬合攪拌而成，其攪拌深度略大于鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)深度。

2.3.3 輕型井點(diǎn)降水

由于地下水位過高，在進(jìn)行淺層固化前需降低場地內(nèi)水位。首先在施工區(qū)域內(nèi)間隔布置井點(diǎn)管，井點(diǎn)管的打設(shè)深度為3 m，井點(diǎn)管上部通過集水總管連接，然后打開真空吸水泵進(jìn)行降水。

2.3.4 淺層固化

采用水泥攪拌樁進(jìn)行淺層土質(zhì)固化時(shí)，僅需加固地表以下3～5 m范圍內(nèi)的土層即可，攪拌樁以正方形形式分布。

2.3.5 平整場地

在水泥攪拌樁固化后，對施工場地進(jìn)行壓實(shí)整平，然后按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)谑┕^(qū)域內(nèi)進(jìn)行放樣，確定每個(gè)樁位的位置，并在樁位中心插打定位樁。

2.3.6 埋設(shè)護(hù)筒

為了保證灌注樁樁位孔口不致坍方，以及便于樁的定位、保持孔內(nèi)泥漿液面適當(dāng)高程，施工中在樁位處需埋設(shè)護(hù)筒。在本施工工藝中護(hù)筒的埋設(shè)分為兩部分，一是護(hù)壁采用的鋼護(hù)筒，二是頂部帶端板的護(hù)筒，其作用是當(dāng)混凝土澆筑至設(shè)置標(biāo)高后通過護(hù)筒溢流孔流入帶端板護(hù)筒內(nèi)，直接形成樁帽，省去了后期截樁工序。

2.3.7 鉆孔

鉆機(jī)就位時(shí)，鉆機(jī)鉆頭垂直擺放，保證鉆機(jī)鉆頭中心點(diǎn)與樁中心在同一定位點(diǎn)上。在高含水軟土土層鉆進(jìn)時(shí)，宜采取低檔慢速鉆進(jìn)，以防止縮孔現(xiàn)象發(fā)生。鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)深度后，且成孔質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求后，即采用循環(huán)換漿法清孔。

2.3.8 吊放鋼筋籠

鋼筋籠加工在鋼筋加工車間進(jìn)行，采用分段同槽加工制作。當(dāng)鉆孔符合驗(yàn)收要求后，通過吊車下放鋼筋籠。本工藝中為了防止鋼筋籠因浮力過大而上浮的現(xiàn)象，在鋼筋籠上端設(shè)置了鋼筋籠定位架，以此來實(shí)現(xiàn)鋼筋籠的固定。

2.3.9 灌注混凝土

在進(jìn)行混凝土灌注前，應(yīng)先檢測孔底泥漿沉淀厚度，滿足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行作業(yè)。采用下放導(dǎo)管的方式澆筑混凝土，在這個(gè)過程中，注意控制澆筑速度。

2.3.10 拔出護(hù)筒

混凝土灌注完成并達(dá)到初凝時(shí)間后，一次拆除鋼筋籠定位架、帶端板護(hù)筒和鋼護(hù)筒。

2.3.11 成樁檢測

施工完成后，根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范對樁基承載力以及成樁質(zhì)量進(jìn)行檢測。

3 結(jié)束語

在高含水量超軟土地質(zhì)條件下，采用本工藝進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工，可能獲得以下效果：

(1)可解決地下含水量過高產(chǎn)生的灌注樁樁身空洞、縮頸以及斷樁的危害，成樁質(zhì)量更易于控制；

(2)在鉆孔灌注樁頂部設(shè)置擴(kuò)大樁頭，將設(shè)計(jì)標(biāo)高以上澆筑混凝土通過溢流孔擠壓到擴(kuò)大樁頭中，省去了后續(xù)施工截樁施工；

(3)采用鋼筋籠限位架，有效防止了混凝土澆筑過程鋼筋籠上浮現(xiàn)象，有效提高了鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。