泥漿護壁沖孔水下灌注樁基礎(chǔ)的探討

（廣西農(nóng)墾房地產(chǎn)開發(fā)有限公司，廣西 南寧 530022）

【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑工程施工工藝取得了極大的進步。為了提高建筑工程的經(jīng)濟效益，需要有計劃、有針對性地對建筑工程施工工藝進行選擇。建筑工程基礎(chǔ)作為施工建設(shè)中的一個重要組成部分，對提高建筑工程的質(zhì)量、安全、效益等都具有非常重要的意義。文章分析了某項目一期工程基礎(chǔ)的選擇，并提出了幾點可行性建議，旨在為建筑企業(yè)提高建筑工程質(zhì)量提供參考性意見。

【關(guān)鍵詞】工程質(zhì)量；工程安全；建筑基礎(chǔ)；經(jīng)濟效益

【中圖分類號】TU753 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）06-0159-03

0 前言

擬建的某項目一期工程由5#、7#、8#主體主樓和裙樓及地下室組成。其中，5#、7#樓地上30層（H=95.60 m），8#地上32層（H=99.8 m），設(shè)計2層地下室；裙樓為地上2層，地下2層，地下室底板面積基礎(chǔ)黃海高程為41.3 m，主樓±0.00高程為50.60 m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，安全等級為甲級，基礎(chǔ)類型待定。

1 場地概況

該項目場地原地貌情況屬溶蝕準(zhǔn)平原地貌，表面為耕作旱地，黃海高程為46.00～51.00 m。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合場地勘探資料報告揭露，場地巖土層分布及工程力學(xué)性質(zhì)描述如下：①層耕植土和回填土，層厚度為0.40～0.80 m，分布于整個場地，地基承載力特征值為60 kPa。②層紅黏土層，層厚度為4.70～17.90 m，平均厚度為7.24 m，分布于整個場地；地基承載力特征值為190 kPa，層頂高程為43.07～47.15 m，層底高程為31.24～40.75 m。③1層為強風(fēng)化石灰?guī)r，帶有巖體破碎粒和粉砂狀，屬較軟巖土，層厚度為1.00～5.60 m，平均厚度為2.88 m，層頂高程為34.79～40.90 m，地基承載力特征值為300 kPa。③2層為中風(fēng)化石灰?guī)r，多呈碎塊狀和粉砂狀，屬軟巖石，層厚度為0.60～18.80 m，平均厚度為9.7 m，層頂高程為24.57 ～41.90 m，地基承載力特征值為2 500 kPa。③3層為微風(fēng)化石灰?guī)r，巖心一般呈短柱狀及碎塊狀，部分呈長柱狀，層厚度為7.00～7.50 m，層頂高程為13.89 ～39.87 m，地基承載力特征值為4 000 kPa。③4層為充填溶洞。場地地巖溶比較發(fā)育，巖溶發(fā)育形式主要以溶洞、石芽、石筍、石溝槽及巖石與黏性土呈互層為主要特征。溶洞多充填可塑狀黏土及未風(fēng)化巖碎屑。溶洞高度為0.4～7.2 m，分布于整個場地。探鉆145個孔，發(fā)現(xiàn)53個溶洞。本場地巖石深淺起伏變化較大，存在強風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化層相互交叉層現(xiàn)象。本場地地下水豐富，存于泥土和石灰?guī)r風(fēng)化裂隙及溶洞中。地下水流動通道為巖溶裂隙管道及巖土交接處部位時網(wǎng)絡(luò)狀管道。地下水位高程為43.00～41.80 m；地下水位年度變化幅度在1.2 m左右。

2 地基評價及基礎(chǔ)方案選擇

2.1 地基評價

①層為耕植土、回填土，稍密，組成復(fù)雜，不能作為地基持力層。②層為紅黏土，埋藏較淺，分布不均勻，含水飽和，承載力特征值低，干燥時承載力特征值高，可作為地下室及裙樓基礎(chǔ)的持力層。③1層石灰?guī)r強風(fēng)化層屬較軟巖，巖體劈碎和粉砂狀，巖體基本質(zhì)量等級為V級，承載力一般，該層易受地下水沖蝕，工程性能不穩(wěn)地，不宜作為擬建建筑物主樓基礎(chǔ)的持力層。③2石灰?guī)r為中風(fēng)化，屬軟巖，巖體破碎巖體基本質(zhì)量等級為IV級，承載力較高，分布均勻，承載力較高，埋藏較淺，分布均勻，承載力特征值較高，工程性能較穩(wěn)定，可作為擬建建筑物主樓基礎(chǔ)的持力層。③3層石灰?guī)r為微風(fēng)化，屬較硬巖，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量為III級，承載力較高，埋藏較深，分布較均勻，承載力特征值較高，工程性能較穩(wěn)定，可作為擬建建筑物主樓基礎(chǔ)的持力層。本建筑物地下室及裙樓基礎(chǔ)如果采用紅黏土，作為基礎(chǔ)持力層，地基壓縮層范圍將由土層和中風(fēng)化的石灰?guī)r組成，其在縱橫向的層面坡大于10%，則本場地地下室及裙樓地基屬不均勻地基，如主樓地下室及裙樓建筑物采用③2層、③3石灰?guī)r作為基礎(chǔ)持力層，地基屬于均勻地基。

2.2 基礎(chǔ)方案分析討論

根據(jù)工程鉆探地質(zhì)資料可知，本場地地質(zhì)條件較復(fù)雜，巖石面起伏太大，深淺不一，溶洞、溶溝、溶槽發(fā)育，強風(fēng)化層較發(fā)育且局部厚度較大，同時巖石中裂隙相對發(fā)育，地下水較豐富，地下水位較高。根據(jù)高層建筑基礎(chǔ)形式和埋深要求及施工工藝流程，考慮建筑工程成本、施工時間、工程質(zhì)量和安全各方面原因，制訂基礎(chǔ)方案如下。

（1）筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)點接落在加有級配墊層時③2層中風(fēng)化石灰?guī)r上，優(yōu)點是設(shè)計靈活，施工簡單，工期較快，經(jīng)濟效益較高；缺點是巖面埋藏較深，起伏較大，開挖困難，局部位置存在不良巖溶、溶洞現(xiàn)象，處理起來費工費時，開挖時對基礎(chǔ)支護及周邊環(huán)境保護要求較高。

（2）靜壓預(yù)制混凝土樁，因有巖石層而無法使用。

（3）人工挖孔樁（墩）基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)具有承載力較高、傳力直接、質(zhì)量檢驗直觀、施工設(shè)備簡便無噪音、經(jīng)濟、施工快等優(yōu)點。本場地③2層中風(fēng)化石灰?guī)r埋藏深度平均在11.00 m以內(nèi)，對樁（墩）孔施工比較有利，但該類型樁基礎(chǔ)的嵌巖段成孔式為爆破式，對巖土體均有一定的破壞性，地下水豐富，施工需抽排孔內(nèi)水，樁孔內(nèi)因爆破產(chǎn)生的裂隙往往增大了巖體透水性，增大孔內(nèi)涌水量，因此在本場地挖孔施工中會出現(xiàn)水流量大，流砂、流泥等問題，造成無法施工，安全和質(zhì)量難以保證。

（4）機械旋挖灌注樁（墩），此基礎(chǔ)具有施工工期短，效益較快、施工安全、全機械化等優(yōu)點，但也存在一定的缺點，機械旋挖灌注樁（墩）無護壁，巖層為強風(fēng)化和中風(fēng)化巖，無黏性，而且破碎和粉狀柱狀易使樁孔塌孔，造成樁底沉渣過多或斷孔，難以保證樁的質(zhì)量，成本造價高，因此不宜使用此基礎(chǔ)樁形式。

（5）泥漿護壁沖孔水下灌注樁（墩）基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)形式施工時全都實現(xiàn)機械化，靠機械提帶沖錘沖擊巖土，把巖土沖擊成漿成孔，成孔后由于泥漿的浮力與孔壁地下水側(cè)壓力相抵，無需抽排水，泥漿密填孔壁，保護孔壁不塌孔，然后反復(fù)把泥漿用導(dǎo)管插入孔底循環(huán)返漿，利用泥漿浮力把沉渣反出孔內(nèi)，沉渣反干凈后，沉入鋼筋籠，插入導(dǎo)管至樁端30～50 cm處，在泥漿水下灌注混凝土，邊灌邊提起導(dǎo)管，灌滿至樁頂，泥漿從樁孔頂排出。此基礎(chǔ)在工程質(zhì)量、安全方面都比較容易處理，而且成本不高。此基礎(chǔ)形式的缺點就是施工緩慢，工期長。

2.3 項目基礎(chǔ)選擇方案

根據(jù)此場地地質(zhì)資料，結(jié)合地質(zhì)條件情況和基礎(chǔ)形式及施工工藝要求，應(yīng)優(yōu)選基礎(chǔ)方案為泥漿護壁沖孔水下灌注樁。由于場地處存在熔巖發(fā)育地區(qū)，淺部巖溶（溶洞、溶溝、溶槽）發(fā)育，溶洞較多，土層厚薄不一，土體狀態(tài)（軟、硬）變化大而無規(guī)律，如果采用其他基礎(chǔ)方案，可能存在重復(fù)施工和多次設(shè)計變更，地基沉降不均勻的可能，因此本工程基礎(chǔ)采用泥漿護壁沖孔水下灌注樁基礎(chǔ)，樁端落在③2層連續(xù)完整且厚度大于5.00 m石灰?guī)r上，同時樁端嵌入溶洞底板或石灰?guī)r1倍樁徑以上，或大于50.00 cm以上。

3 沖孔水下灌注樁施工工藝

3.1 樁機對位及護筒埋設(shè)

沖孔方法的優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作方便，適用范圍較廣，對于有孤石的沙卵石層、堅硬土層、巖層等均有效，即流砂層也能克服，而且孔壁較堅實，不易塌孔。

（1）埋設(shè)護筒：護筒的作用是穩(wěn)定孔口，提高孔內(nèi)水位，增加靜水壓力以維護孔壁，固定樁位，兼作沖擊導(dǎo)向。護筒可用混凝土預(yù)制，或鋼板卷成，或木材制成，護筒內(nèi)徑大于樁徑10～20 cm，高度為1～2 m，護筒埋設(shè)偏差≤5 cm?，F(xiàn)場情況考慮到造價問題，先采用了人工挖孔樁，到達常水位后采用沖孔方法。

（2）樁機對位：沖孔機械在安裝時，由于沖擊載荷的影響，容易引起位置偏移，所以在安裝時，除了對松軟的土層壓實外，還必須用枕木作為支承底座，以保護基座穩(wěn)定性，并支好三角鋼管支架（一般采用3根φ100 mm鋼管），必要時，還須在另一側(cè)加拉1～2根鋼絲繩加以固定，起穩(wěn)定作用，在施工狀態(tài)，從三角鋼管支架的頂部滑輪吊垂球?qū)犊字行狞c，一般對位偏差≤2 cm。

3.2 沖孔施工

沖孔時全部采用純黏土造漿，控制好泥漿濃度，以確保成孔質(zhì)量。泥漿過稠，阻力增大，影響沖頭的沖擊力度，必須向井孔內(nèi)注入清水以降低稠度。若泥漿過稀，則對護壁不利。沖孔時的振動，可能會造成塌孔。調(diào)漿時，剛開孔宜用比重為1.4～1.5 g/cm3，正常沖擊時濃度可相應(yīng)降低。如果地下水位低，要加水補充，發(fā)現(xiàn)漏水及時補充，并應(yīng)保持孔內(nèi)水位高于地下水位1.5 m左右。打入巖層時，巖層表面大都高低不平或傾斜，易產(chǎn)生偏孔。此時，應(yīng)拋入200～300 mm塊石，使孔底表面略平，先進行低錘快擊造成一個較緊密的平臺后，再提高錘正常沖擊并加快速度。沖進巖層后，泥漿濃度可降到1.2左右，減少黏錘阻力，但又不能過低，否則巖渣浮不起來，掏渣困難。

3.3 掏渣

在沖孔中被沖碎的石渣，一部分和泥漿擠入孔壁空隙中，大部分由掏渣清除出外。開孔階段為了使石渣擠壓孔壁而不掏渣，但沖至4～5 m深度后，則要開始掏渣，大概每臺班掏1次，每次4～5桶。要及時加水保持孔內(nèi)水位的高度，以防塌孔。掏完石渣后，向孔內(nèi)加護壁泥漿，恢復(fù)泥漿正常濃度，這樣反復(fù)進行沖孔至所要求的深度。

3.4 清孔

清孔的目的是清除井孔內(nèi)泥渣，以免沉渣過厚影響樁的承載力。將泥漿調(diào)至密度為1.1～1.3 g/cm3，清孔時將沖頭提起，換成套筒，套筒底部有一活動轉(zhuǎn)板，放下清渣套筒時，轉(zhuǎn)板打開，沉渣進入，套筒上提時，轉(zhuǎn)板關(guān)閉，提起帶漿的沉渣，一直到排出的泥漿中顆粒狀態(tài)達到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)值時（即進入中風(fēng)化層1.5 m），方可結(jié)束。

3.5 安放鋼筋籠

鋼筋籠長度為設(shè)計樁長上延40 d（d為鋼筋籠的鋼筋直徑，根據(jù)樁底高程可確定孔深，進而確定鋼筋籠長度），基本上與孔深相等，視樁長情況分為2～4節(jié)吊裝。需要焊接時，可先將下段掛在孔內(nèi)，吊高第二段進行焊接，然后放下。骨架外側(cè)應(yīng)綁扎水泥墊塊或在鋼筋籠主筋上焊有一定數(shù)量的加筋環(huán)用以確定保護層。吊放時應(yīng)垂直放入，避免鋼筋籠末端碰到孔壁造成土塊塌落至孔底。若鋼筋籠在泥漿面以下，應(yīng)在鋼筋籠頂端焊接標(biāo)志物，露出泥漿面，以確定鋼筋籠是否到底。吊入后校正位置垂直，勿使之扭曲變形。

3.6 安放導(dǎo)管

導(dǎo)管單節(jié)長1.2 m，最下端節(jié)長2～3 m，用法蘭盤連接，“O”形圈密封，嚴防漏水。當(dāng)清孔完成，應(yīng)立即吊裝導(dǎo)管，導(dǎo)管應(yīng)事前拼分成幾段，依次放好，以便吊裝。導(dǎo)管要求垂直平正，不應(yīng)彎曲（以避免妨礙隔水栓的下落），接口密實，不漏水漏漿。導(dǎo)管安放時，先使導(dǎo)管接觸孔底，灌注混凝土前提離孔底30 cm。

3.7 二次清孔

導(dǎo)管安放完畢后，需進行二次清孔工作。先將泥漿調(diào)稀至密度為1.1 g/cm3左右，二次清孔清孔結(jié)束時必須測定孔底沉渣厚度，要求沉渣厚度<10 cm（一般是5 cm左右）時，才能灌注水下混凝土，否則，繼續(xù)清孔直到合格為止。

3.8 灌注混凝土

導(dǎo)管法澆筑水下砼是將密封連接的鋼管作為水下砼的通道，其底部以適當(dāng)?shù)纳疃嚷裨诠嗳氲捻虐韬臀飪?nèi)，在一定的落差壓力作用下，形成連續(xù)密實的混凝土樁身。

4 結(jié)語

綜上所述，在建筑工程施工前，應(yīng)對整個項目進行前期各方面的勘察，選擇最優(yōu)方案進行施工，對于提高建筑工程的質(zhì)量、安全、效益等都具有非常重要的意義。

參 考 文 獻

[1]某工程勘察院.某項目一期工程巖土工程詳細勘察報告[R].2014.

[2]GB 50007—2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S]

[3]GB 50025—2004，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖集（11G101-3）[M].北京：中國計劃出版社，2011.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】譚水斌，男，廣西貴港人，廣西農(nóng)墾房地產(chǎn)開發(fā)有限公司工程部副經(jīng)理，助理工程師。