超長樁施工技術(shù)研究

楊 潔

(中鐵十二局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，山西太原 030024)

隨著我國建筑市場的發(fā)展，超高層建筑及大跨度橋梁的不斷增多，對建筑物的高度、荷載以及沉降控制越來越嚴(yán)格，地基承載力變形無法滿足設(shè)計(jì)要求。針對目前形勢，樁基礎(chǔ)作為提高地基承載力最有效的一種方式，加大樁長是一種最直接、最有效的方法。目前，普遍認(rèn)為樁長L≥50 m且長徑比L/D≥50的樁為超長樁。對于超長樁，長度的增加給施工帶來了較大的困難，不能沿用和套用傳統(tǒng)的短樁、中長樁的施工經(jīng)驗(yàn)來指導(dǎo)施工，因此了解超長樁的工作性狀及施工的重難點(diǎn)，掌握施工控制的技術(shù)要求就極為迫切和重要。

1 工程概況

鐵四院總部設(shè)計(jì)大樓樁基工程鉆孔灌注樁的施工屬于超長樁施工的范疇，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級為甲級，鋼筋混凝土鉆孔灌注樁共計(jì)528根。樁徑800 mm，總樁長約60 m，有效樁長50 m。樁分布較密，樁間距不小于2.4 m，地質(zhì)情況復(fù)雜，場地內(nèi)砂層厚度為17 m～40 m，設(shè)計(jì)要求樁端進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不小于8 m。

2 施工中存在的問題

超長樁施工過程中需要穿越各土層進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的持力層來提高地基承載力，需主要考慮的問題包括成樁可能性及質(zhì)量控制兩個(gè)方面。成樁的可行性是首當(dāng)其沖的問題，由于干作業(yè)成孔要考慮地下水的影響，而采用全護(hù)筒工法的成孔方式要受到目前機(jī)械設(shè)備能力及造價(jià)等因素的影響，因此采用泥漿護(hù)壁的成孔工藝是解決成孔可能性的主要方法。

其次，泥漿護(hù)壁超長樁的施工難度主要包括泥漿護(hù)壁孔壁的穩(wěn)定性、孔底成渣的控制以及孔身垂直度等方面。泥漿護(hù)壁超長樁在保證成樁可能性的前提下，施工過程中的質(zhì)量控制就是超長樁成樁效果的最主要影響因素。樁基礎(chǔ)有隱蔽性、不可重復(fù)性以及處理難度大等特點(diǎn)。在施工過程中，有效的控制措施是提高超長樁成樁合格率的唯一途徑。超長樁施工控制重點(diǎn)主要包括樁位、垂直度、泥漿參數(shù)、成渣、混凝土灌注。

3 相關(guān)問題的處理措施

3.1 成樁可能性的考慮

本工程施工場地內(nèi)砂層分布廣泛且層厚較厚，厚度為17 m～40 m。采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，泥漿護(hù)壁難以達(dá)到成孔要求，且旋挖鉆機(jī)入巖施工困難，會(huì)導(dǎo)致成孔失敗;采用沖擊鉆機(jī)成孔，對相鄰樁及周圍建筑物有較大影響，且施工速度很慢，無法滿足工期要求。為了保證本工程灌注樁的順利施工，克服砂層較厚對樁機(jī)成孔的影響，經(jīng)過分析采用反循環(huán)回旋鉆鉆孔的成孔工藝，該工藝鉆進(jìn)速度適中，震動(dòng)小，泥漿護(hù)壁效果好，鉆進(jìn)過程中孔壁能形成良好的泥皮對孔壁進(jìn)行保護(hù)。

3.2 質(zhì)量控制重點(diǎn)

3.2.1 樁位、垂直度控制措施

1)本工程施工場地狹小，樁數(shù)較多，樁位較密，空樁約10 m，為了防止土方開挖后樁位偏差較大，工程樁樁位采用放一打一的測設(shè)方法，對于測放后沒有及時(shí)就位開孔的工程樁，開孔前進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格后方可進(jìn)行開鉆成孔施工。

2)機(jī)械就位前保證地面堅(jiān)硬平實(shí)，保證機(jī)械平穩(wěn)就位。在鉆機(jī)就位后，利用水平尺檢查鉆機(jī)機(jī)臺的水平度，利用磁力鉛垂對鉆機(jī)鉆桿的垂直度進(jìn)行檢查，符合規(guī)范要求后進(jìn)行鉆進(jìn)施工。在鉆進(jìn)過程中，利用磁力鉛垂每5 m檢查鉆桿垂直度一次，出現(xiàn)偏差及時(shí)糾偏，保證鉆桿的垂直度，防止形成偏樁對樁基承載力產(chǎn)生影響。同時(shí)成孔垂直度也是保證樁位合格的重要措施。

3.2.2 泥漿護(hù)壁的控制措施

對于超長樁的施工對泥漿護(hù)壁提出了更高的要求，由于樁基礎(chǔ)施工過程中工序較多，隨著樁長的增加，施工作業(yè)時(shí)間大大增加，對孔壁的穩(wěn)定性要求更高。因此本工程采取膨潤土、火堿、纖維素相結(jié)合造漿的護(hù)壁方式，且在泥漿入孔以前對泥漿進(jìn)行泥漿指標(biāo)檢測，泥漿比重要求大于1.3，砂率小于4%，泥漿指標(biāo)合格后，流入孔中，由于泥漿的壓力超過靜水壓力，在孔壁上形成一層泥皮，阻隔孔外滲流，形成護(hù)壁，保護(hù)孔壁免于坍塌。

3.2.3 樁底成渣控制措施

1)本工程樁端位于強(qiáng)風(fēng)化巖中，孔中巖渣、砂子以及角礫石較多，造成孔底成渣較厚，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高提鉆之前，利用循環(huán)鉆機(jī)的大功率反循環(huán)泵進(jìn)行抽渣，將孔中大部分沉渣抽出孔外。

2)在導(dǎo)管下放完畢后，利用導(dǎo)管進(jìn)行二清，二清的過程中進(jìn)行泥漿置換，置換入孔的新泥漿要求為泥漿比重不大于1.1，砂率不大于4%，粘度不大于10 s，利用新泥漿將樁孔中的舊漿及舊漿中渣屑置換出來，保證孔中泥漿參數(shù)符合規(guī)范要求，因?yàn)樵诨炷翝仓⒔Y(jié)束時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土與樁孔中混凝土高差相對減少，導(dǎo)管內(nèi)混凝土自重壓力降低，而導(dǎo)管外樁孔內(nèi)泥漿稠度增加，比重增大，沉淀逐漸增多，容易造成混凝土灌注困難，成樁失敗。

3)在泥漿置換的過程中，新泥漿不斷沖刷孔壁，使護(hù)壁泥皮厚度減小，保證樁基承載力不因?yàn)檫^厚的泥皮影響而降低。

3.2.4 混凝土灌注控制措施

1)由于在二清的過程中，有部分空氣滯留在導(dǎo)管內(nèi)壁上，在混凝土灌注過程中容易在導(dǎo)管中產(chǎn)生高壓氣囊造成堵管，因此在二清結(jié)束灌注混凝土之前，需要對導(dǎo)管進(jìn)行排壓，具體操作為將導(dǎo)管整體沉入泥漿面以下，通過提升和下放導(dǎo)管使導(dǎo)管內(nèi)氣體排出，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)外漿液面穩(wěn)定在同一高度時(shí)排壓合格。

2)因?yàn)槌L樁混凝土灌注方量較大，灌注時(shí)間較長，因此對混凝土的初凝時(shí)間及混凝土的和易性有更高要求，在選擇材料供應(yīng)商時(shí)應(yīng)選擇生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的混凝土供應(yīng)商。在開始灌注時(shí)，必須檢查混凝土的和易性，滿足規(guī)范要求后方可開始灌注。

3)在灌注過程中，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)，尤其是在前一車灌注完畢后一車開始灌注時(shí)，不可整斗一下灌入導(dǎo)管，應(yīng)徐徐地沿漏斗壁進(jìn)行澆筑，避免混凝土瞬時(shí)封閉導(dǎo)管，在導(dǎo)管內(nèi)造成高壓空氣囊，導(dǎo)致堵管。

4)超長樁的灌注不同于傳統(tǒng)的中短樁，導(dǎo)管埋深不宜過大。在灌注過程中，在滿足規(guī)范要求的前提下，勤拔勤測導(dǎo)管，防止導(dǎo)管埋深較大，造成混凝土灌注阻力增加，灌注困難，甚至形成堵管。

3.2.5 縮徑的控制措施

1)超長樁施工控制縮徑的一個(gè)重要原則，就是各工序之間應(yīng)連續(xù)施工，減少施工停滯時(shí)間，在樁孔相對穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)，完成成樁施工。

2)超長樁施工鉆頭的選取與傳統(tǒng)的中短樁相比，應(yīng)適當(dāng)增大，防止縮徑影響導(dǎo)致樁體直徑不夠。在試樁施工過程中，應(yīng)通過試樁混凝土方量的變化來確定工程樁施工鉆頭的大小，在達(dá)到工程質(zhì)量要求的前提下，確保工程樁施工的經(jīng)濟(jì)性。

4 效果分析

在鐵四院總部設(shè)計(jì)大樓樁基工程施工過程中，通過對超長樁施工機(jī)械的合理選擇以及施工過程中施工質(zhì)量控制的總結(jié)、分析、研究，制定相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，樁基施工效果較好，在第一階段共利用超聲波檢測方法檢測工程樁207根全部合格，其中Ⅰ類樁204根，Ⅱ類樁4根，Ⅰ類樁比例98.6%。

5 結(jié)語

超長樁的施工在今后的各類高大型、重型建筑中將廣泛采用，通過鐵四院總部設(shè)計(jì)大樓樁基工程超長樁施工技術(shù)的研究，總結(jié)超長樁施工控制要點(diǎn)，為我單位今后超長樁的施工積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，有較高的推廣價(jià)值。