復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)螺旋引孔輔助預(yù)應(yīng)力管樁施工技術(shù)

賈青山 郭 鵬 劉 賽 王道新 蔣 浩

中建八局第三建設(shè)有限公司 江蘇 南京 210046

1 工程概況

1.1 地質(zhì)概況

安徽省五河縣青年圩西側(cè)棚戶區(qū)改造工程所處場(chǎng)地為第四紀(jì)地貌形態(tài)，屬淮河沖積平原地貌單元，場(chǎng)地的地層依次為：①層雜填土、②層黏土（粉質(zhì)黏土）、③層粉質(zhì)黏土夾粉土（粉細(xì)砂）、④層粉質(zhì)黏土（黏土）、⑤層粉土（粉細(xì)砂）夾粉質(zhì)黏土、⑥層粉質(zhì)黏土夾粉土。

1.2 樁基工程概況

主樓基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)，滿堂布樁。樁基采用先張法預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁（PHC樁），為摩擦端承型樁，樁型為PHC-AB500（125），樁端持力層為⑥層土（個(gè)別樓棟為⑤層土），樁端全截面進(jìn)入持力層深度不小于1.5 m。施工時(shí)采用樁長(zhǎng)及終壓力進(jìn)行雙控，以終壓力控制為主。施工前每棟樓選取1根（非工程樁）進(jìn)行預(yù)沉樁及靜載試驗(yàn)，經(jīng)試樁確定沉樁壓力值為5 000 kN，有效樁長(zhǎng)約25 m。

2 樁基施工難點(diǎn)

14#、15#樓施工過程中遇到管樁僅施工到有效樁長(zhǎng)15 m左右（③～④層土）就達(dá)到設(shè)計(jì)壓力值，且相鄰樁基有效樁長(zhǎng)相差達(dá)8 m左右的現(xiàn)象。隨后進(jìn)行的8#樓、10#樓預(yù)沉樁施工到有效樁長(zhǎng)16 m左右（③～④層土）時(shí)壓力值達(dá)到5 200 kN，無法繼續(xù)沉樁。

出現(xiàn)上述樁身未進(jìn)入持力層情況后，經(jīng)工程各方現(xiàn)場(chǎng)查看，確認(rèn)沉樁困難區(qū)域大致分布在舊河床部位，并決定對(duì)沉樁困難區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)勘[1]。

3 地質(zhì)補(bǔ)勘情況

15#樓鉆孔過程中，在進(jìn)尺到18～20 m時(shí)土層出現(xiàn)較密集的鈣質(zhì)結(jié)核（圖1），穿過20 m后土質(zhì)變?yōu)檎５姆圪|(zhì)黏土（圖2）；8#樓、10#樓在進(jìn)尺到21～23 m時(shí)土層出現(xiàn)較稀疏的鈣質(zhì)結(jié)核但含有直徑約10 cm的孤石。鉆孔過程中鈣質(zhì)結(jié)核層夾有貝殼，也驗(yàn)證了沉樁困難區(qū)域?yàn)榕f河床部位。

圖1 鈣質(zhì)結(jié)核

圖2 粉質(zhì)黏土

根據(jù)補(bǔ)勘結(jié)果，勘察報(bào)告給出的管樁難以達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的主要原因有2點(diǎn)：③層土中的粉土、粉細(xì)砂厚度不勻，密實(shí)度有一定差異，分布無明顯規(guī)律；在③、④層中均不同程度地混有鈣質(zhì)結(jié)核。

4 引孔參數(shù)確定

根據(jù)地質(zhì)補(bǔ)勘報(bào)告，14#、15#樓區(qū)域含鈣質(zhì)結(jié)核土層標(biāo)高為－3.83～－1.72 m，8#、10#樓區(qū)域含鈣質(zhì)結(jié)核土層標(biāo)高為－7.90～－4.90 m。

為打穿鈣質(zhì)結(jié)核層，有以下3種方式：采用長(zhǎng)螺旋引孔施工技術(shù)；采用錘擊方式沉樁；增加預(yù)應(yīng)力管樁壁厚，加大沉樁壓力。

采用錘擊方式沉樁施工時(shí)有擠土、噪聲和振動(dòng)等公害，項(xiàng)目處于主城區(qū)，西側(cè)及北側(cè)為密集居民小區(qū)，東側(cè)為縣人民醫(yī)院，故無法采取錘擊方式沉樁。本工程所用的PHC-AB500（125）管樁，若增加壁厚，則只能選擇大直徑預(yù)應(yīng)力管樁，采購(gòu)成本將大大增加且無法保證樁能否穿透該河床地質(zhì)層。而長(zhǎng)螺旋引孔具有施工速度快、成本低的特點(diǎn)，且能打穿河床地質(zhì)層，使樁端進(jìn)入設(shè)計(jì)持力層。

經(jīng)過綜合考慮，本工程采用長(zhǎng)螺旋引孔的方式進(jìn)行輔助施工，結(jié)合地質(zhì)補(bǔ)勘報(bào)告確定引孔深度：14#、15#樓引孔底標(biāo)高為－5.00 m，8#、10#樓區(qū)域引孔底標(biāo)高為－8.00 m。根據(jù)JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，預(yù)鉆孔孔徑可比樁徑小50～100 mm，由此確定引孔孔徑為400 mm。

確定引孔參數(shù)后，每個(gè)區(qū)域各選3根樁進(jìn)行預(yù)沉樁和靜載試驗(yàn)，結(jié)果表明引孔后管樁達(dá)到設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)，靜載試驗(yàn)合格，且與未引孔管樁靜載試驗(yàn)的沉降量無明顯偏差。

5 長(zhǎng)螺旋引孔輔助施工要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

測(cè)量放線布樁→長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)深度→提升鉆桿至地表→移機(jī)至下一根樁→挖掘機(jī)清理引孔渣土→PHC管樁靜壓樁機(jī)就位→壓樁→接樁→壓至設(shè)計(jì)要求→按上述工序繼續(xù)施工至基樁完畢

5.2 長(zhǎng)螺旋引孔施工要求

1）測(cè)量放線布樁：根據(jù)打樁路線，確定測(cè)量區(qū)域控制軸網(wǎng)，采用長(zhǎng)300 mm的φ6 mm鋼筋打入樁位中心定位。

2）長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)就位：樁位定位后，長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)平穩(wěn)就位、對(duì)中，檢查并調(diào)整鉆桿的垂直度。

3）鉆進(jìn)成孔至設(shè)計(jì)深度：鉆進(jìn)過程中應(yīng)先慢后快，這樣既減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時(shí)糾正。在成孔過程中，如鉆桿搖晃或難鉆時(shí)，應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則易導(dǎo)致鉆孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。

4）提升鉆桿至地表：鉆到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，提升鉆桿、清理鉆桿上的泥土，隨著鉆桿旋轉(zhuǎn)，將鉆桿提升至地表。

5）移機(jī)至下一根樁：當(dāng)上一個(gè)樁位引孔施工完成后，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一個(gè)樁位引孔施工。

6）挖掘機(jī)清理引孔渣土：每根樁引孔完成后，安排挖機(jī)將引孔產(chǎn)生的土及時(shí)清理，保證現(xiàn)場(chǎng)樁機(jī)在場(chǎng)地內(nèi)施工時(shí)移動(dòng)便利。

5.3 長(zhǎng)螺旋成孔質(zhì)量保證措施

1）成孔孔位控制：技術(shù)人員要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙放線布樁，所放點(diǎn)位做好標(biāo)記，每個(gè)樁位點(diǎn)施工前均應(yīng)用全站儀進(jìn)行復(fù)核，還要根據(jù)軸線及周邊樁位進(jìn)行復(fù)核。因施工時(shí)引孔施工隊(duì)伍和樁基施工隊(duì)伍不屬于同一單位，故為減少測(cè)量放線的人為誤差，測(cè)量放線工作交由同一隊(duì)伍進(jìn)行。

2）鉆孔深度控制：根據(jù)地表標(biāo)高和引孔底標(biāo)高確定鉆孔深度，為方便管理和施工，14#、15#樓引孔深度統(tǒng)一定為22 m，8#、10#樓引孔深度統(tǒng)一定為24 m。在鉆機(jī)大臂的鉆孔深度對(duì)應(yīng)位置畫好標(biāo)記，使施工和管理人員一目了然。

3）鉆孔垂直度控制：鉆機(jī)就位工作應(yīng)處于水平狀態(tài)，施工前將鉆桿調(diào)整至大臂中央無偏差后方可鉆進(jìn)，鉆孔時(shí)先慢后快，過程中隨時(shí)檢查鉆孔偏差，及時(shí)校正。

4）成孔數(shù)量控制：施工人員應(yīng)做好成孔記錄，并經(jīng)常檢查成孔數(shù)量，確定無漏孔現(xiàn)象。

5.4 施工注意事項(xiàng)

1）因樁基設(shè)計(jì)為滿堂樁，樁間距在2 m左右，故需采用隨引隨打的方式施工，如大面積引孔后再打樁，則打樁過程中的擠壓會(huì)使相鄰孔洞產(chǎn)生擠密、鈣質(zhì)結(jié)核層坍孔等現(xiàn)象，使引孔作用喪失，影響后續(xù)打樁施工順利進(jìn)行。

2）長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)和靜壓樁機(jī)體積大，工作時(shí)相互影響，近距離工作時(shí)尚存在安全隱患，因此，采用隨引隨打的方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的工作效率進(jìn)行合理的安排調(diào)度。本工程長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔速度平均為1 m/min，鉆機(jī)就位到移至下一孔位時(shí)間為30～40 min，每日成孔數(shù)量在20根左右。長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)沿樁位長(zhǎng)向（東西方向）引孔，引孔至第10根時(shí)，靜壓樁基就位施工，根據(jù)引孔速度控制沉樁速度，形成流水施工，提高樁基施工效率[2]。

3）長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工時(shí)，管理人員應(yīng)觀察鉆桿底部土質(zhì)，如鉆桿底部土質(zhì)仍有較密集的鈣質(zhì)結(jié)核，則應(yīng)暫停施工，及時(shí)調(diào)整引孔深度。

4）本工程8#樓部分樁基因天氣原因在成孔10 d后方進(jìn)行施工，施工過程出現(xiàn)管樁仍無法打穿鈣質(zhì)結(jié)核層的現(xiàn)象，故應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工，使引孔作業(yè)和壓樁作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，間隔時(shí)間不宜大于12 h。

5）本工程引孔深度達(dá)24 m，作業(yè)時(shí)鉆桿帶出泥土容易脫落，故長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)作業(yè)時(shí)周邊嚴(yán)禁站人。

6 結(jié)語

在本工程樁基施工過程中，通過長(zhǎng)螺旋引孔輔助靜壓樁機(jī)施工，解決了管樁穿過鈣質(zhì)結(jié)核層的問題，并通過對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔的質(zhì)量控制和合理的組織流水施工，減少了因地質(zhì)原因而導(dǎo)致沉樁困難時(shí)對(duì)質(zhì)量和工期的影響，可為類似樁基施工提供借鑒和參考。