旋挖灌注樁作為支護(hù)和止水帷幕在深基坑中的控制方法

李芳

（福建閩華洋建設(shè)監(jiān)理有限公司）

旋挖灌注樁作為支護(hù)和止水帷幕在深基坑中的控制方法

李芳

（福建閩華洋建設(shè)監(jiān)理有限公司）

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，在傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將旋挖灌注樁應(yīng)用于工程施工中，這一技術(shù)憑借機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、橋梁和大型建筑的基礎(chǔ)樁施工中。本文通過(guò)旋挖灌注樁在深基坑中的應(yīng)用，重點(diǎn)分析了旋挖灌注樁作為支護(hù)和止水帷幕的質(zhì)量控制方法，以期為相關(guān)從業(yè)人員提高理論研究依據(jù)，提高施工質(zhì)量。

旋挖灌注樁；深基坑；控制方法

旋挖灌注樁是一種由旋挖鉆機(jī)施工的樁形，是比較先進(jìn)的施工技術(shù)，在我國(guó)的近幾年才開(kāi)始推廣使用。我國(guó)早期所使用的旋挖鉆機(jī)都是由德國(guó)和日本引進(jìn)，在青藏鐵路和鳥(niǎo)巢項(xiàng)目的啟動(dòng)后，國(guó)外的進(jìn)口旋挖鉆機(jī)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，我國(guó)的同類(lèi)產(chǎn)品也逐漸發(fā)展起來(lái)，旋挖灌注樁的施工工藝也被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展提供了動(dòng)力。

1　旋挖灌注樁介紹

旋挖灌注樁通過(guò)旋挖鉆機(jī)成孔，先通過(guò)底部帶有活門(mén)的筒式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，用鉆斗收集碎土，碎土在提升裝置和伸縮裝置的作用下被提出孔外，通過(guò)循環(huán)往復(fù)的施工，不斷地取土和卸土，直到孔深到達(dá)設(shè)計(jì)深度。針對(duì)粘結(jié)性較好的巖土層，可采用干式或清水鉆進(jìn)工藝，無(wú)需泥漿護(hù)壁；對(duì)于松散易坍塌地層，有地下水分布時(shí)，孔壁不穩(wěn)定，必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，向孔內(nèi)投入護(hù)壁泥漿和穩(wěn)定液進(jìn)行護(hù)壁[1]。

2　旋挖樁作為支護(hù)在深基坑中的控制

主要施工方法：

2.1鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位之前，保證樁位復(fù)核正確，準(zhǔn)確測(cè)量護(hù)筒和地坪的標(biāo)高，確保護(hù)筒埋設(shè)符合要求。鉆機(jī)就位要保證鉆機(jī)穩(wěn)定、垂直、水平、準(zhǔn)確，一般的旋挖樁機(jī)可以自行調(diào)整機(jī)架位置，垂直度要依據(jù)樁機(jī)電腦控制，鉆進(jìn)過(guò)程中如果鉆機(jī)的傾斜度在0.3以?xún)?nèi)，則可以對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)節(jié)[2]。

2.2護(hù)筒埋設(shè)

一般的旋挖樁機(jī)上自帶護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器，此驅(qū)動(dòng)器可以自行埋設(shè)護(hù)筒。在埋設(shè)護(hù)筒的過(guò)程中，先結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況，合理埋設(shè)護(hù)筒，將護(hù)筒的長(zhǎng)度保持在4～6m。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，用水平尺檢查護(hù)筒的垂直度，為了便于鉆頭定位和對(duì)樁孔的保護(hù)，護(hù)筒頂一般高于原地面0.3m。

2.3護(hù)壁施工

結(jié)合地質(zhì)資料，在各樁開(kāi)始施工前，在專(zhuān)業(yè)工程師的判斷下掌握土層的地質(zhì)情況，再對(duì)具體的護(hù)壁情況進(jìn)行研究分析。旋挖灌注樁的施工工藝可以考慮孔口注入泥漿護(hù)壁或鋼管護(hù)壁的兩種方式，鋼管護(hù)壁一般應(yīng)用于上部土質(zhì)軟弱的工程中，避免上方塌孔。在選用泥漿護(hù)壁時(shí)，保證泥漿的相對(duì)密度在1.3以上。鉆機(jī)啟動(dòng)前配置出質(zhì)量和數(shù)量都滿(mǎn)足工藝要求的泥漿，泥漿在工程師的指導(dǎo)下配置，采用膨潤(rùn)土、纖維素和純堿配置，攪拌機(jī)攪拌時(shí)控制攪拌的時(shí)間和攪拌速度，以提高泥漿的質(zhì)量。采用鋼管護(hù)壁時(shí)，開(kāi)鉆前需采用自帶的護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器將鋼護(hù)筒埋設(shè)至穩(wěn)定層或基巖面，再進(jìn)行旋挖鉆進(jìn)。

2.4鉆進(jìn)成孔

施工時(shí)按照設(shè)計(jì)要求將鉆頭下降到預(yù)定深度，旋轉(zhuǎn)鉆頭并加壓，將旋起的土擠入鉆筒內(nèi)，施工過(guò)程中及時(shí)關(guān)注機(jī)械的狀況，當(dāng)泥土擠滿(mǎn)鉆筒時(shí)，將鉆頭反轉(zhuǎn)，將鉆頭底部封閉并提出孔外，將棄土倒出。鉆進(jìn)過(guò)程中或者鉆頭提出鉆孔外后，向孔內(nèi)注漿，注漿也應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使泥漿液面高于護(hù)筒底部。

成孔前必須對(duì)鉆頭進(jìn)行仔細(xì)的檢查，其中包括鉆頭的保護(hù)裝置、鉆頭直徑和磨損情況，對(duì)于施工中磨損超標(biāo)的鉆頭應(yīng)及時(shí)更換，按設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行鉆孔，在鉆孔過(guò)程中做好各種記錄，在進(jìn)尺速度的控制環(huán)節(jié)，必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況，例如：砂層地質(zhì)采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)的方式增加泥漿的相對(duì)密度；硬塑層地質(zhì)為了提高鉆進(jìn)效率采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)；在易縮頸的地層中，為了避免縮頸，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)；由軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí)，要減速慢進(jìn)；當(dāng)硬地層變?yōu)檐浀貙訒r(shí)，為了保證施工質(zhì)量可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度[3]。

2.5清孔

在清孔之前，監(jiān)理工程師要嚴(yán)格檢查成孔深度，利用旋挖樁機(jī)的專(zhuān)用清查裝置清理孔內(nèi)鉆渣，孔底沉渣厚度在50mm以?xún)?nèi)。

2.6鋼筋籠的制作和安放

旋挖樁機(jī)具有成孔快、孔底沉渣少的優(yōu)點(diǎn)，為了避免塌孔，在施工中采取必要的措施防止鋼筋籠刮傷孔壁。鋼筋籠的制作必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)尺寸。為了防止鋼筋籠變形，吊裝過(guò)程中要選擇合適的吊點(diǎn)。

2.7混凝土澆筑

混凝土澆筑的質(zhì)量直接關(guān)系到灌注樁的質(zhì)量，在施工中嚴(yán)格遵守以下規(guī)定：選擇長(zhǎng)度適中、內(nèi)壁光滑、封閉性好的導(dǎo)管；在工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行混凝土拌和，嚴(yán)格控制坍落度和含砂率；混凝土澆筑中要保持連續(xù)作業(yè)，澆筑過(guò)程中不可中斷作業(yè)；澆筑過(guò)程中及時(shí)做好技術(shù)記錄，控制導(dǎo)管埋深，埋深控制在2～6m；根據(jù)鋼護(hù)筒情況計(jì)算出混凝土的超灌量，保證拔筒后混凝土面高出設(shè)計(jì)標(biāo)高80cm。

3　止水帷幕在深基坑中的控制

在施工現(xiàn)場(chǎng)，為了防止地下水進(jìn)入施工區(qū)域，往往需要通過(guò)工程樁形成連續(xù)的止水帷幕，在實(shí)際的施工中，一般采用高壓旋噴樁與護(hù)坡樁之間的搭接形成止水帷幕。

3.1旋噴樁施工機(jī)理

用旋噴機(jī)把注漿管放入孔底，漿液在高壓設(shè)備的作用下與土體攪拌混合后隨著注漿管的選裝形成圓樁體，漿液與土體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，固結(jié)后達(dá)到止水的目的。

3.2施工技術(shù)

3.2.1主要設(shè)備

施工過(guò)程中的主要設(shè)備有高壓灌注泵、鉆機(jī)、攪拌機(jī)。

3.2.2測(cè)量放樣

測(cè)量放樣時(shí)，按照設(shè)計(jì)圖紙確定樁的中心軸線(xiàn)，孔位誤差在50mm以?xún)?nèi)，在每個(gè)樁位標(biāo)記定位。

3.2.3參數(shù)設(shè)計(jì)

施工前在工程師的指導(dǎo)下進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，并且要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)做好地質(zhì)和水文的調(diào)研，確保參數(shù)設(shè)計(jì)符合工藝要求。施工參數(shù)包括樁徑、樁長(zhǎng)、孔距、孔深、漿液量、水灰比、泵壓[4]。

3.2.4成孔

鉆機(jī)就位后，對(duì)所有孔位進(jìn)行嚴(yán)格的復(fù)核，再用水平尺測(cè)定鉆機(jī)鉆桿的垂直度，保證垂直度偏差在1%以?xún)?nèi)，在開(kāi)挖后的地坪向下鉆進(jìn)，直至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高，再?lài)姽嗨酀{，水泥漿噴灌時(shí)把握由下向上的原則。

3.2.5水泥漿攪拌

嚴(yán)格將水泥漿的水灰比控制在1.0～1.2，控制好水灰比和水泥漿液的比重，防止砂粒和雜物進(jìn)入攪拌機(jī)，攪拌過(guò)程中應(yīng)均勻攪拌，防止沉淀。

3.2.6旋噴

輸漿壓力控制在20MPa左右，輸漿量約為50L/min。為了防止脫樁，在拆下桿時(shí)在接頭處復(fù)噴15cm。

3.2.7二次注漿和回漿

應(yīng)及時(shí)采取二次注漿的方法防止水泥吸水下沉導(dǎo)致樁體收縮，影響樁體長(zhǎng)度。由于施工過(guò)程中有大量的回漿，實(shí)際應(yīng)用中也可以利用回灌充填。

3.3施工質(zhì)量控制分析

成樁質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程的施工質(zhì)量，影響工程項(xiàng)目的使用壽命和使用質(zhì)量，因此必須在施工過(guò)程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，成樁質(zhì)量與三大因素有關(guān)，即水灰比、旋噴壓力、提升速度。在施工過(guò)程中值得注意的是，止水帷幕的連續(xù)有效性受到成樁位置和成樁接頭的影響，因此在施工中成樁位置和成樁接頭也應(yīng)作為成樁質(zhì)量控制的重點(diǎn)。在實(shí)際的施工中應(yīng)做好以下保障工作：保證成樁垂直度，控制樁位和鉆機(jī)桿架的水平度；對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，保證設(shè)備壓力和排量滿(mǎn)足施工要求；在工程師的指導(dǎo)下，進(jìn)行水泥漿液的配置，嚴(yán)格控制稠度；提升速度必須根據(jù)施工的具體情況嚴(yán)格控制；施工過(guò)程中及時(shí)回灌，保證孔內(nèi)漿液飽滿(mǎn)，連續(xù)施工時(shí)刻采用冒漿回灌。

3.3.1樁位控制

如果成樁不能與支護(hù)樁處于同一軸線(xiàn)，兩者之間將形成間隙，給止水效果帶來(lái)影響，因此鉆孔前應(yīng)結(jié)合支護(hù)樁的實(shí)際情況對(duì)樁的中心位置進(jìn)行嚴(yán)格的核對(duì)，將樁位偏差控制在5cm以?xún)?nèi)。

3.3.2樁身垂直度控制

為保證樁從上到下都在支護(hù)樁中間，使得止水帷幕具有良好的連續(xù)性，應(yīng)通過(guò)控制鉆機(jī)機(jī)身的水平度達(dá)到控制樁垂直度的目的，保證止水帷幕具有良好的連續(xù)性。將垂直度偏差控制在0.1%以?xún)?nèi)[5]。

3.3.3水灰比控制

為了使水灰比滿(mǎn)足施工要求，在選材上要嚴(yán)格控制材料的質(zhì)量，水泥漿液經(jīng)過(guò)嚴(yán)格過(guò)濾，及時(shí)測(cè)試水泥漿液的比重，工程施工中一般選用1.0的水灰比和1.5的漿液比重。在施工過(guò)程中，如果漿液的比重與設(shè)計(jì)值之間的誤差大于0.1時(shí)，要停止施工作業(yè)，待重新調(diào)整漿液水灰比后再進(jìn)行施工。

在水灰比控制工作中最重要的一點(diǎn)是在施工作業(yè)中連續(xù)攪拌，防止出現(xiàn)沉淀，影響施工質(zhì)量。

3.3.4提升速度控制

成樁后自下而上提升噴管，灰漿噴量與提升速度成反比，為保證成樁質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格控制提升速度，在設(shè)計(jì)驗(yàn)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，將提升速度控制在15～18cm以?xún)?nèi)。

3.3.5垂直度控制

在止水帷幕的施工過(guò)程中，重要的是要控制鉆孔和樁的垂直度，因?yàn)榇怪倍瓤刂埔恢倍际侵顾∧还こ淌┕こ蓴〉年P(guān)鍵。如果垂直度不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，成樁與護(hù)坡樁將不能有效搭接，二者之間形成間隙，止水效果受到影響，外界的水隨時(shí)可以進(jìn)入基坑。施工各種的垂直度誤差嚴(yán)格保證在1%以?xún)?nèi)。

4　結(jié)語(yǔ)

隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，將旋挖灌注樁應(yīng)用于工程施工中，這一技術(shù)憑借機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、橋梁和大型建筑的基礎(chǔ)樁施工中。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信旋挖灌注樁將迎來(lái)更廣闊的應(yīng)用前景。

[1]王家全，朱慶盛，劉壘雷，等.旋挖灌注樁成孔工藝及其基樁質(zhì)量控制研究[J].施工技術(shù)，2014，25（19）：17～19，38.

[2]張興勝，孫文懷，王建秀，等.旋挖灌注樁成孔施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2010，38（9）：33～35.

[3]張成剛.機(jī)械旋挖灌注樁與人工挖孔灌注樁的比較及其應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013，40（34）：152.

[4]江雪.旋挖灌注樁設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探討[J].城市建筑，2014，36（12）：101～102.

[5]劉秀蘭.旋挖灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制[J].中華民居，2014（21）：304～ 305.

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1673-0038（2015）30-0064-02

2015-7-13