沖孔灌注樁在復(fù)雜土質(zhì)工程中的應(yīng)用

■林 泓 ■福建省二建建設(shè)集團有限公司，福建 福州 350000

1 工程概況

本工程為鋼筋砼剪力墻結(jié)構(gòu)辦公樓。共565 根樁.樁直徑1 米(部分1.2 米)，長為20～46 米)，C40 沖孔灌注樁，入巖深度1.5m(部分2m)。

2 復(fù)雜土質(zhì)的處理

地勘報告表明，該工程土質(zhì)復(fù)雜(黏土、粉土、中砂、斜坡巖、原路基回填的片石、雜填土、淤泥)。有較多不均勻、散亂的斜坡巖;個別樁深46 米才到持力巖;還有3 排樁處在原路基上(而該路基約有3 米深的片石回填)，沖孔時受振動影響，泥漿會順著原路基回填的條狀片石的間隙滲漏，造成泥漿不能起到護壁作用，時常出現(xiàn)塌孔，造成施工困難。經(jīng)專家研究最后確定采取一邊沖孔、一邊鋼護筒跟進(鋼護筒直下到原路基回填片石層以下1 米深處，外露出地坪0.5m)的做法，使原路基回填片石范圍不滲漏泥漿。并且持續(xù)向孔中投放黏土膏或澎潤土(摻片石或卵石)，定期監(jiān)控泥漿的粘度和比重等指標(biāo)，確保水頭壓力值。效果較好。

而沖孔灌注樁的特點剛好適應(yīng)了本工程復(fù)雜的土質(zhì):除了能對風(fēng)化巖、碎石穿透。還可在清除較大障礙物(如:孤石、舊基礎(chǔ))時，無須大型機械、大面積開挖或單獨處理，避免因為清障大開挖造成環(huán)境影響、場地占用，節(jié)約成本。

3 施工技術(shù)與工藝流程

(1)流程:平整場地→測量定位核樣、護筒埋設(shè)以及漿池和漿溝的挖掘→樁機定位并校準(zhǔn)軸線位置→沖孔成樁(泥漿循環(huán)、以及廢渣處置)→孔深探測、首次清孔(換漿)、驗收→下放(預(yù)制好的)鋼筋籠→導(dǎo)管就位→第二次清孔之后，測沉渣最終的厚度→水下砼澆筑

(2)定位、護筒、樁機就位、沖孔:

圖1 護筒埋設(shè)圖

控制護筒垂直度、樁位中線偏差。護筒內(nèi)徑比樁徑大200mm，上部2 個溢漿孔:埋深大約為1.3～1.5 米。沖程高度要按土層不同而作調(diào)整。每進2m 深后，必須要復(fù)查成孔的垂直度。。如果有發(fā)現(xiàn)塌孔、斜孔等異?，F(xiàn)象，必須停機采取校正措施，才能繼續(xù)施工。施工時，還要參照勘測數(shù)據(jù)來判定土性。

4 傾斜巖體的處理

傾斜巖面探測困難，(超前鉆、物探均無法準(zhǔn)確地探明)，只有施工中判斷(一般根據(jù)鋼繩垂直度判定)。有兩類處理方法:第一類是借助樁錘的沖擊力，沖平斜巖面(比如:掃孔、密集鉆孔后填平石料，再反復(fù)沖進)。第二類是借助外力(比如:靜力爆破、動力爆破)。

4.1 掃孔法

用于不大的孤石、探頭石引起的偏孔或因為操作的原因(如樁機偏位、沉陷)，引起的偏差相對比較小的孔。安全簡便，缺點是效率低、鋼絲繩和樁錘損耗都很大(常查看并及時更換)、糾偏時容易使樁機偏離位置(按時復(fù)測定位軸線、鋼絲繩垂直度)

4.2 填充石料，擊實，反復(fù)沖進

遇到偏孔較大、偏孔區(qū)較深的情況。應(yīng)用填充石料并擊實，然后反復(fù)沖進的方法。該方法適用巖面傾斜角度不大的情況。安全簡便;缺點是效率低(反復(fù)沖進有時次數(shù)需要10 多次，耗時較長)。

(1)首先定出斜巖所處位置、標(biāo)高(包括最低點和最高點標(biāo)高)。(2)采用石料填充斜巖的高低差，并高出斜巖最高點500mm 左右。(用體積較大厚約15～30mm 的塊石，填石的硬度、強度應(yīng)比偏孔位置巖層的硬度、強度高，并摻加點粘土)。(3)然后，先用較小的沖程低錘密擊、初步夯實填料，促使小塊石和巖面構(gòu)成平整的平面，并測控垂直度、進深。(4)最后改用較大的沖程(配合梅花錘)高錘重擊，使填充石和斜巖一起被沖碎。反復(fù)重復(fù)，一直到偏孔被完全修復(fù)。(5)若再次發(fā)生偏孔或進深急劇增大(說明填石在快速下陷并且填充底部空隙，或被擠入孔底部的軟弱位置)。這時要及時補填足夠的石料，并用較小的沖程低錘密擊，(6)如果經(jīng)反復(fù)回填處理還是偏孔，可用導(dǎo)管灌填砼(此法適合較淺處)并要覆蓋斜巖的最高頂處。然后先用粘土回填.待砼的強度高于斜巖的強度，再重新沖孔。

4.3 鉆孔，填平石料，擊實，重復(fù)沖進

先在斜巖上鉆孔(破壞其整體性)，再填平石料，反復(fù)沖進，以修正偏孔。比單純填平石料后擊實效率高。缺點是:受限于鉆機性能。所以不適合比較深的位置(因為較深時，鉆進的效率低而且垂直度不好控制)。且重復(fù)沖進容易卡錘(一般在巖層脆性較小之處。卡錘處理方法:卸下鋼絲繩(連同樁錘)，換上新錘，反復(fù)沖擊被巖石所卡住的舊錘，直到松脫(1)先測定出斜巖位置、最高及最低點(2)布孔設(shè)計:梅花點陣狀孔，只需要布設(shè)距最高處3/4 水平投影面積的部分?？组g距、排距的設(shè)計取決于斜巖的堅硬度。并將測定數(shù)據(jù)值以及布孔位置繪制，形成資料。(3)架設(shè)鉆機、工作臺(定位并調(diào)垂直。鉆孔時要暫停循環(huán)泥漿(防孔內(nèi)沉渣太厚)。鉆機一般配有空壓機吹渣，不必清孔。(4)鉆到斜巖最低標(biāo)高?？變艟嘁话?～14cm。(5)鉆孔之后，用石料填平、小沖程擊實，反復(fù)沖進。

4.4 水下局部爆破、靜爆法

圖2 樁孔爆破防護示意

爆破、靜爆法先用爆破力使斜巖爆裂，然后石料填平、小沖程擊實，反復(fù)沖進。效率較高，爆破法缺點:審批繁瑣、存在塌孔可能、爆破時上部要有可靠的防護，人員要撤離現(xiàn)場。所以上部土的穩(wěn)定性要好。而靜爆法(使用膨脹劑)安全不需審批，但施工復(fù)雜、且精度高。這兩種一般在斜巖傾角大、巖層厚情況下使用。

5 縮頸原因和預(yù)防、處理

5.1 縮頸原因

(1)地質(zhì)方面的原因:本工程縮頸多位于12～18 米附近。地勘分析和取樣發(fā)現(xiàn)此高度多是砂、淤泥。(2)成孔驗收放置過久，未及時灌注。而泥漿又無法長期支撐土的側(cè)壓力。(3)樁孔相互之間的擾動，以及周圍的土(及地面附加壓力)對樁身產(chǎn)生壓力。(4)地下水壓力。

5.2 縮頸預(yù)防、處理方法

(1)將原鉆頭加大50mm。(2)保持足夠的泥漿比重，以增強對孔壁的撐力。(3)查清楚承壓水的源頭位置:采用孔外引流、孔外斷水、截水，或坑內(nèi)加設(shè)護筒，以隔離止水的作用。(4)成樁后發(fā)現(xiàn)有縮頸的:縮頸較淺的可以重新開挖，制定補救措施并且審批齊全;縮頸較深、且嚴(yán)重縮頸的，則只有請原設(shè)計單位進行補樁設(shè)計。

6 塌孔原因、預(yù)防、處理

6.1 塌孔原因、預(yù)防

(1)地質(zhì)因素。比如在本工程中，由于地下有原路基所回填的條狀片石，而泥漿會順著片石的間隙滲漏，造成水頭壓力不夠大。故本工程采取一邊沖孔一邊鋼護筒跟進的辦法。(2)在流砂和松散沙層時，不應(yīng)當(dāng)進尺過快、或停在一處空轉(zhuǎn)。(3)鉆頭、鋼筋籠上下時小心，不要碰撞孔壁。(4)護筒:要固定好，深度應(yīng)足夠，且四周用粘土封密防漏漿。(5)監(jiān)測泥漿水位;鉆進參數(shù)和泥漿參數(shù)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況，加漿應(yīng)及時并且控制泥漿比重。遇流砂、松散土應(yīng)適當(dāng)提高泥漿比重，使承壓水不低于孔壁水壓，并配設(shè)應(yīng)急設(shè)備。(6)防止串孔:孔距太短時，應(yīng)適當(dāng)延長兩相鄰樁的施工間歇時間。(7)不當(dāng)?shù)臎_程也是塌孔的原因:沖程取決于土質(zhì)及沖擊目的。比如本工程的斜巖面會引起鉆頭易擺動、撞孔壁，(斜角較小時)要首先采用小沖程沖平，然后用正常沖程;另外在本工程中，因為原路基回填片石與自然土兩者之間軟硬不一致，使得沖擊有困難。為了保持鉆頭能夠平穩(wěn)工作，可以間歇地拋入片石(土質(zhì)差異較大處)并保證水位，并且先用低沖程使其擠入松土層和孔壁，待平穩(wěn)后再使用正常沖程。(4)終孔驗收后，要盡快進行后續(xù)作業(yè)。

6.2 塌孔的處理

(1)輕微坍孔時:只須泥漿密度加大、并提高水位。(2)較淺坍孔時:用優(yōu)質(zhì)的粘土膏、澎潤土(摻片石、卵石)填到高于坍孔頂部以上1m 位置，等其沉實、孔壁穩(wěn)定之后，低錘沖擊，強行使其擠入孔壁。(3)對于已嚴(yán)重坍塌的廢孔:只好回填填料，然后鉆機就位平穩(wěn)，重新打孔(檢查護筒不發(fā)生移動，護筒要穿越不良土層)。

7 結(jié)束語

在本工程施工中，還出現(xiàn)局部樁體超灌。超灌主要的原因:孔壁松散的砂層經(jīng)由泥漿循環(huán)而不斷地被帶出，形成孔洞增大。超灌本身不影響質(zhì)量，故可以直接澆搗砼。但如果超灌成本太高，則在放鋼筋籠前，在鋼筋籠的保護層的外面(注意要保證保護層的厚度)包一層密目鐵絲網(wǎng)(也可再覆蓋彩條布、護筒)。

［1］劉政治.嵌巖鉆孔灌注樁入巖判斷［J］.施工技術(shù)，2009(S1).

［3］曾桂生，李得超.巖溶地區(qū)沖孔灌注樁主要施工處理方法［J］.湖南水利水電.2010(5).