大直徑長螺旋后插鋼筋籠灌注樁在基坑支護(hù)中的應(yīng)用

鄭添壽

(1.福建省巖土與環(huán)境企業(yè)工程技術(shù)研究中心;2.福建永強(qiáng)巖土股份有限公司 福建龍巖 364000)

引 言

目前，國內(nèi)鉆孔灌注樁大都采用成孔、泥漿護(hù)壁、灌注混凝土及下放鋼筋籠等常規(guī)工序，此類方法成本較高、施工速度慢且有大量泥漿污染等問題[1]。為解決上述問題，利用長螺旋鉆機(jī)開發(fā)起來的后插鋼筋籠成樁技術(shù)是近期興起的一種新的成樁技術(shù)，相比傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁而言，具有施工方法簡單，成樁速度快，降低成本，對環(huán)境無泥漿污染且能在水下進(jìn)行施工等優(yōu)點(diǎn)。

長螺旋鉆孔后插鋼筋籠技術(shù)是利用長螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度時(shí)，借助螺旋葉片將土體帶出，混凝土泵將超流態(tài)混凝土從鉆桿中心的混凝土輸送管壓出，一方面保證樁成孔不造成塌孔，另一方面保證成樁的樁身強(qiáng)度連續(xù)、均勻、可靠。在壓灌混凝土的同時(shí)提升鉆頭，提鉆后，下放鋼筋籠和振動導(dǎo)管，振動導(dǎo)管壓住鋼筋籠底部，振動器壓住振動導(dǎo)管頂部并固定牢固，邊壓邊振動，使導(dǎo)管與鋼筋籠一起沉入混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后拔出振動導(dǎo)管。

長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工的其關(guān)鍵技術(shù)主要是壓灌混凝土及吊放鋼筋籠。本文結(jié)合龍巖某基坑工程，詳細(xì)闡述大直徑長螺旋后插鋼筋籠樁的施工工藝、施工關(guān)鍵技術(shù)及施工質(zhì)量控制等。

1 工程概況

1.1 工程簡況

擬建場地位于龍巖新羅區(qū)月山村，由12棟27～37層高層建筑及附屬裙樓組成，設(shè)兩層地下室，開挖約11m。地下室基坑南側(cè)為雙龍路、西側(cè)為龍巖大道，東側(cè)為曹溪路，東北側(cè)為出入境檢驗(yàn)檢疫局，北為雙龍安置地，北東側(cè)為月山安置房，其中雙龍安置地和月山安置房與地下室基坑間相隔有規(guī)劃道路，基坑與出入境檢驗(yàn)檢疫局的1棟2層小樓距離最近約3.8m?；娱_挖及影響范圍內(nèi)，尚未發(fā)現(xiàn)有地下管線和架空線路。

1.2 地質(zhì)概況

場地在勘探深度范圍內(nèi)所分布的地層有:①雜填土、②粉質(zhì)粘土(可塑)、③粉質(zhì)粘土(軟塑)、④1圓礫、④2礫砂、④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑤含礫粉質(zhì)粘土(可塑-硬塑)、⑤1圓礫、⑤2含礫粉質(zhì)粘土(軟塑)、⑥殘積粘性土、⑦1全風(fēng)化粉砂巖、⑦2強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、⑧1全風(fēng)化輝綠巖、⑧2強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖、⑧3中風(fēng)化輝綠巖、⑨中風(fēng)化灰?guī)r。詳見(圖1)地質(zhì)剖面圖。

圖1 地質(zhì)剖面圖

基坑開挖后四壁出露的地層均為①雜填土、②粉質(zhì)粘土(可塑)、③粉質(zhì)粘土(軟塑);坑底為④1圓礫、④2礫砂、④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑤含礫粉質(zhì)粘土、⑥殘積粘性土和⑦1全風(fēng)化粉砂巖。其中①雜填土、③粉質(zhì)粘土、④3淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土屬于較軟弱土，強(qiáng)度和自穩(wěn)能力差，其余相對較好，但也無法直立自穩(wěn)，需要進(jìn)行一定的放坡或支護(hù)。

基坑開挖范圍內(nèi)的含水層主要為④1圓礫和④2礫砂，屬強(qiáng)透水層，基坑開挖過程中需設(shè)置止水帷幕。

2 支護(hù)方案

根據(jù)場地現(xiàn)狀分析，場地西側(cè)距龍巖大道有一定距離，有放坡條件，但基坑開挖高約11m，高度較大，其余場地基本不具備放坡條件，空間太小，不可以大范圍放坡開挖，宜支護(hù)開挖。根據(jù)現(xiàn)有地層條件結(jié)合開挖深度分析，采用排樁加錨桿支護(hù)。

考慮到該工程工期較緊、任務(wù)重，且四周靠近各主要交通道路及安置房，對環(huán)境要求高、能進(jìn)行水下作業(yè)，圍護(hù)樁采用大直徑長螺旋后插鋼筋籠灌注樁。設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(表1)。

設(shè)計(jì)圍護(hù)樁樁徑700～800mm的長螺旋后插鋼筋籠灌注樁與素砼樁進(jìn)行咬合并設(shè)置單排或雙排錨桿支護(hù)，樁間距700mm的為900～1000mm，800mm的為1100～1300mm。

表1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 施工工藝及施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工工藝

圖2 長螺旋后插鋼筋籠灌注樁施工流程圖

3.2 施工關(guān)鍵技術(shù)

(1)壓灌超流態(tài)混凝土

混凝土可采用現(xiàn)場攪拌混凝土，混凝土坍落度一般為150～180mm，石子粒徑通常為5～20mm，摻高效減水劑或泵送劑，泵送混凝土?xí)r，司泵工與司鉆工要隨時(shí)聯(lián)系，保證輸送、停止輸送混凝土與提升、停止提升鉆桿的工作密切配合。鉆桿提升要求為提升速度1.5～3.5m/min，鉆頭始終埋在混凝土下面1.0m深處;泵送混凝土要求為:泵工作壓力值一般控制在3.0～4.0MPa，并保證提升鉆頭時(shí)要帶壓，達(dá)到樁頂標(biāo)高后超灌500mm。由于在施工中易發(fā)生的問題是輸送軟管彎頭、鉆桿及鉆頭處混凝土堵塞，還有設(shè)備故障等。堵塞通常由于設(shè)備故障或停滯時(shí)間過長或混凝土粘聚性不好易離析等原因造成。處理堵塞的方法是及時(shí)反泵、停泵，拔出鉆桿，待清通后再施工。為防止因長時(shí)間停滯而堵塞，應(yīng)每隔10～15min按“泵送+反泵+泵送一反泵”程序操作一次。

在遇見含水層或流沙層時(shí)，在提鉆過程中易出現(xiàn)縮經(jīng)，直接導(dǎo)致成樁質(zhì)量事故，鋼筋籠無法振入，在提鉆壓灌過程中應(yīng)適當(dāng)放慢提鉆速度，保證鉆孔內(nèi)混凝土有足夠的壓力護(hù)壁。

(2)后插鋼筋籠

按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求制作，鋼筋籠底部要求收口，收口鋼筋均勻向內(nèi)，不能出現(xiàn)偏向一側(cè)，底部焊接支撐圈，支撐圈大小比振動導(dǎo)管直徑小1～2cm，鋼筋籠與支撐圈焊接牢固，保證在振動下籠的過程中不出現(xiàn)鋼筋裂開或支撐圈脫落。且為保證在振動后插鋼筋籠過程中鋼筋籠的垂直度，在鋼筋籠兩側(cè)綁扎有兩根鋼管導(dǎo)向。詳見圖3現(xiàn)場制作的鋼筋籠。

鋼筋籠頂部套上專用的振動器，調(diào)直鋼筋籠，啟動振動器，對準(zhǔn)樁孔中心，逐步將鋼筋籠壓到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，鋼筋籠插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。鋼筋籠下插到設(shè)計(jì)位置后關(guān)閉振動錘電源，最后摘下鋼絲繩，用長螺旋鉆機(jī)把鋼管和振動錘提出孔外，提出過程中每提3米開啟振動錘一次，以保證混凝土的密實(shí)性。

圖3 現(xiàn)場制作的焊接有鋼管導(dǎo)向的鋼筋籠

3.3 施工質(zhì)量控制

(1)鉆孔偏斜

原因:①樁機(jī)等調(diào)整垂直度不夠;②鉆桿彎曲，接頭不直;③在有傾斜度的軟硬地址交界，鉆頭所受力不勻;④鉆孔中遇較大的孤石等障礙物。

解決方法:①安裝鉆機(jī)時(shí)要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪組、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者應(yīng)在同一軸線上，并經(jīng)常校正;②鉆桿接頭應(yīng)逐個(gè)檢查，及時(shí)調(diào)整;③在有傾斜的軟硬地層和有障礙物的地層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)吊住鉆桿控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn)，或者回填片、卵石，沖擊后再鉆進(jìn);④在編斜處控制鉆進(jìn)，上下反復(fù)鉆孔，使孔校正;存偏斜處回填砂粘土，待沉積密實(shí)后再鉆。

(2)樁孔縮徑

原因:鉆桿磨損，塑性土膨脹，造成樁孔徑小。

解決方法:及時(shí)檢查鉆桿直徑，磨損及時(shí)補(bǔ)焊;采用上下反復(fù)鉆孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。

(3)斷樁

原因:①混凝土塌落度過小，泵送時(shí)有堵管現(xiàn)象形成樁身混凝土中斷;②混凝土供應(yīng)不及時(shí)或機(jī)械故障，使混凝土不能連續(xù)泵送澆注，中斷時(shí)間過長;③操作時(shí)提鉆速度過快，鉆頭沒有被混凝土包裹。

解決方法:①混凝土塌落度應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范或操作規(guī)程要求控制;②開鉆前備足混凝土，檢查設(shè)備無故障，保證單機(jī)一次混凝土澆注完成;③提鉆速度必須保證與混凝土泵送澆注量相匹配，鉆頭始終有混凝土包裹;④發(fā)生堵管現(xiàn)象及時(shí)清除堵塞部位，重新鉆孔泵送混凝土澆注;如遇砂層過厚地下水豐富，應(yīng)盡量降低鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，提鉆速度放慢，泵送混凝土及時(shí)。

4 結(jié)語

本工程采用長螺旋后插鋼筋籠灌注樁進(jìn)行基坑支護(hù)，對環(huán)境、工期、造價(jià)等均有較好的效益，結(jié)合本工程總結(jié)了長螺旋后插鋼筋籠灌注樁的特點(diǎn):

(1)適用性強(qiáng):長螺旋后插鋼筋籠灌注樁適用于建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)樁和基坑、深井支護(hù)的支護(hù)樁，適用于填土層、淤泥土層、砂土層及卵石層，亦適用于有地下水的各類土層情況，可在軟土層、流砂層等不良地質(zhì)條件下成樁。

(2)樁身質(zhì)量有保證:由于混凝土是從鉆桿中心壓入孔中，混凝土具有密實(shí)、無斷樁、無縮頸等特點(diǎn)，并對樁孔周圍土有滲透、擠密作用。且超流態(tài)混凝土流動性好，石子能在混凝土中懸浮而不下沉，不會產(chǎn)生離析，放入鋼筋籠容易。

(3)單樁承載力高:長螺旋鉆孔灌注樁運(yùn)用于樁基工程中時(shí)，由于是連續(xù)壓灌超流態(tài)混凝土護(hù)壁成孔，對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，提高了樁周土的側(cè)摩阻力，使樁基具有較強(qiáng)的承載力，穩(wěn)定性好。

(4)施工效率高:長螺旋鉆機(jī)穿硬土層能力強(qiáng)，操作簡便。

(5)環(huán)保:低噪音、不擾民、不需要泥漿護(hù)壁、不排污、不擠土、施工現(xiàn)場文明。

(6)綜合效益高:施工成本與其他樁型相比較低廉。

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