泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁在高層建筑基礎(chǔ)中的應(yīng)用

【摘要】本論文從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性兩個方面論述了高層建筑樁基的選擇，介紹了泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁的應(yīng)用特點(diǎn)及鉆孔灌注樁施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)，展望了這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁；高層建筑基礎(chǔ)；應(yīng)用

1、引言

1984年，日本開發(fā)了鉆孔灌注樁的施工機(jī)械和工具，在提高單樁承載力和降低造價方面取得了較好的效果，在日本已經(jīng)普及。這種技術(shù)的特點(diǎn)是在相同承載力的情況下柱徑更小，在相同柱徑的情況下承載力更大，并且樁徑越大，節(jié)約越大。本文將結(jié)合工程實(shí)例，介紹高層建筑樁基的選擇，論述泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)孔灌注樁的特點(diǎn)、施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)問題，為類似工程提供參考。

2、工程概況

該項(xiàng)工程占地6740m2，總建筑面積93460m2，建筑總高度107.4m，地面32層，地下3層，基坑開挖深度12.4m，基坑長度156.7m，基坑寬度36m。該項(xiàng)目采用天然地基，距基坑側(cè)方僅約4米。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在臨近建筑物的地下室施工中，采用井點(diǎn)降水，容易造成周圍住宅建筑物嚴(yán)重沉降和墻體開裂。

3、鉆孔擴(kuò)底灌注樁方案的可行性分析

3.1技術(shù)可行性分析

在基樁選擇中，有人工挖空灌注樁和鉆孔擴(kuò)底灌注樁兩種方案可供選擇。該工程的樁基需要穿過破碎帶中的巖層，地下水資源豐富，嚴(yán)重影響了施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。相比而言，鉆孔擴(kuò)底灌注樁更加適合本工程場地條件。

3.2經(jīng)濟(jì)可行性分析

工程場地強(qiáng)風(fēng)化巖頂板的平均埋深距基坑底部23m。強(qiáng)風(fēng)化層的平均厚度為7～8m。這座建筑由四座塔樓和一座裙房組成。裙房的最小軸向載荷標(biāo)準(zhǔn)值為5000kN，塔樓的最大軸力載荷標(biāo)準(zhǔn)值在23000kN以內(nèi)。該工程所需的樁數(shù)總數(shù)為140根，承載層應(yīng)進(jìn)入中風(fēng)化巖層0.5m，平均樁長約31m，樁壁厚度為175mm。如采用鉆孔灌注樁擴(kuò)底方案，樁的承載層平均可進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化層2.5m，平均樁長約25.5米。兩種樁型混凝土的經(jīng)濟(jì)比較見表1。

3.3方案選擇

通過以上分析，擴(kuò)底鉆孔灌注樁方案可節(jié)約成本近60萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。而且人工挖孔樁需要地下水的特殊處理能力，實(shí)際成本可能要高得多，而且施工進(jìn)度也沒有得到保證。所以，該工程采用擴(kuò)底鉆孔灌注樁。

4、鉆孔擴(kuò)底灌注樁的施工

4.1鉆孔擴(kuò)底灌注樁的特點(diǎn)

泵吸反循環(huán)鉆孔灌注樁是由位于直孔鉆孔樁底部的直孔鉆孔灌注樁演變形成的。采用專用膨脹機(jī)對底部進(jìn)行膨脹，擴(kuò)大洞底。在達(dá)到所需的擴(kuò)底直徑后，首先安防鋼筋籠，再澆筑混凝土，形成混凝土膨脹頭，以提高樁端的承載力。

泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)孔灌注樁的主要特點(diǎn)是底部擴(kuò)張后樁端承載力呈指數(shù)增長，充分發(fā)揮樁體混凝土強(qiáng)度，降低樁體直徑。樁的直徑可以在600-2500mm的機(jī)械能范圍內(nèi)選擇，樁端可以支撐在強(qiáng)風(fēng)化地層上。施工過程中不需要降水處理，既節(jié)約投資，又不會對周圍建筑造成不利影響，有利于復(fù)雜的周邊環(huán)境。

4.2施工中的關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1成孔控制

為保證孔的質(zhì)量，泥漿是關(guān)鍵，如果泥質(zhì)不好或泥質(zhì)太薄，可能是由于地下水的影響，不能形成泥墻膜，造成井塌現(xiàn)象；如果泥漿稠度太濃，厚漿將沉積在鋼筋籠上以沉積附著力，導(dǎo)致鋼筋混凝土夾持力不足。如果泥漿重量過大，也會增加混凝土的底部填充阻力，減少混凝土的流動，使大部分混凝土堆積在樁芯上，影響樁的質(zhì)量，泥漿比例將會增加清理樁底的難度。在施工過程中，必須因地制宜，選擇最適用的泥漿。

為了減少爐渣量和清理時間，減少排泥量，方便清理孔洞，確?？锥促|(zhì)量，應(yīng)該采用砂漿分離器分離泥漿。

4.2.2鉆孔垂直度的控制

鉆孔垂直度的控制是保證鉆孔灌注樁承載力的重要環(huán)節(jié)。在施工過程中，除了保證鉆具的垂直度外，為了避免井眼傾斜，還應(yīng)隨時通過吊裝線和經(jīng)緯儀對鉆桿的垂直度進(jìn)行校核，并及時進(jìn)行撓度修正。為了保證鉆井的垂直性，應(yīng)在不均勻硬層、傾斜巖層和孤立巖層中減緩鉆井速度。

4.2.3擴(kuò)大頭的控制

鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)在于擴(kuò)大了樁端的端部，提高了樁端的承載力，減小了樁身直徑和樁的設(shè)計(jì)長度，降低了工程造價。因此，有必要保證擴(kuò)底樁滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)擴(kuò)底鉆頭的規(guī)格和擴(kuò)底直徑的要求，可以計(jì)算鉆孔底脹過程中鉆桿的位移，并通過在施工過程中檢查鉆桿的位移來檢查井底膨脹的情況。此外，超聲波探測儀也可用于探測水下擴(kuò)大頭。

4.2.4清孔工藝

孔底渣的處理也是鉆孔樁的重要環(huán)節(jié)。建議使用反循環(huán)清理孔洞，以確?？椎讱埩粑锓显O(shè)計(jì)要求。清孔分為三個階段：第一階段在樁端進(jìn)行，第二階段在樁膨脹后進(jìn)行，第三階段在鋼筋籠和導(dǎo)管放置后與反循環(huán)相連。

4.2.5水下混凝土的澆筑

在第三次清理孔時，澆注混凝土的準(zhǔn)備工作必須完成。澆注時應(yīng)注意以下施工工藝：（1）每堆澆注的第一桶混凝土的數(shù)量應(yīng)符合埋管深度。澆注量應(yīng)使混凝土埋入混凝土不小于0.6m （2）導(dǎo)管下端應(yīng)距孔底0.3m，嚴(yán)格控制拔管速度。澆筑混凝土?xí)r，管道應(yīng)埋入混凝土中不少于1m，一般控制在2?4m。（3）導(dǎo)管應(yīng)勤拆除，避免混凝土管道太深或太淺。（4）連續(xù)澆筑混凝土必須不間斷地進(jìn)行，隨時掌握每一個樁的澆筑量，并做好記錄，以防止塌陷現(xiàn)象出現(xiàn)在破碎區(qū)。（5）如果鉆探區(qū)破裂，應(yīng)該減慢鉆孔速度，防止鉆桿斷裂。隨時調(diào)整泥漿濃度以防止地下壓力水沖刷泥漿并導(dǎo)致孔塌陷。

4.3擴(kuò)底施工的質(zhì)量保證措施

（1）當(dāng)使用普通直鉆頭鉆到樁端支承層時，經(jīng)現(xiàn)場技術(shù)人員確認(rèn)后，需要將鉆頭從孔底抬出約50cm，然后轉(zhuǎn)入底部鉆取以擴(kuò)大底部。（2）根據(jù)膨脹基礎(chǔ)所需的直徑，選用與樁徑相適應(yīng)的MRS型下擴(kuò)孔鉆，并在使用前檢查鉆頭的收縮和膨脹是否靈活，通過計(jì)算和地面測試確定用于鉆探底部的鉆頭。（3）在擴(kuò)展底座之前，從鉆孔底部提起鉆頭使其懸掛。啟動鉆機(jī)和水泵，在鉆機(jī)和水泵正常工作后，開始擴(kuò)展。（下轉(zhuǎn)142頁）（上接140頁）當(dāng)?shù)撞繑U(kuò)展開始時，它以低速旋轉(zhuǎn)，操作穩(wěn)定后，根據(jù)鉆孔和鉆孔的情況適當(dāng)調(diào)整壓力和鉆孔速度。（4）自底向上行程完成后，在同一地點(diǎn)鉆孔并繼續(xù)鉆孔直至清理完孔。將鉆頭從鉆孔中沖出并及時清洗，以備下次使用。（5）為保證擴(kuò)大底部樁的施工質(zhì)量，綜合掌握擴(kuò)大底部的直徑，形狀，孔深，垂直度，沉渣厚度，可以通過CDJ-l超聲波大孔徑探測器進(jìn)行檢測。

結(jié)語：

樁基的實(shí)際施工期為55天。樁基施工完成后，進(jìn)行小應(yīng)變動測量，超聲波檢測和抽芯檢查。由于采用了泵吸反循環(huán)技術(shù)，所有工程質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到要求。樁芯完整，致密，混凝土強(qiáng)度和整體性非常好。該建筑物的最終累積沉降結(jié)算量為7-10毫米。樁基工程被評價為一個好項(xiàng)目，說明泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁是一種可靠的施工技術(shù)，項(xiàng)目質(zhì)量好，值得被推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳永貴，楊天春，毛廣陵.泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁在高層建筑基礎(chǔ)中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2008，39（5）：348-351.

[2]馬志力.某防洪泵站建筑基礎(chǔ)中的泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁的應(yīng)用及施工技術(shù)[J].四川建材，2010，36（5）：96-97.

[3]盧桂生.泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底樁施工技術(shù)在惠州的應(yīng)用與研究[J].廣東土木與建筑，2003（7）：12-13.

[4]陳洪毅.泵吸反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底灌注樁及其應(yīng)用[J].廣州建筑，2004（2）：24-26.

作者簡介：

劉燚（1984-），男，本科，工程師，主要從事建筑工程工作。