貴港市六八村景觀橋梁全套管基樁施工研究

楊毅

摘要：文章以貴港市六八村景觀橋梁基樁施工為例，介紹了全套式基樁的施工理念，研究了全套管基樁施工設(shè)備、施工技術(shù)要求、質(zhì)量檢驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)管理措施。

關(guān)鍵詞：景觀橋;全套管;基樁施工

0 引言

基樁依其施工方式不間，大致可分為兩大類，即打擊式基樁及鉆掘式基樁。鉆掘式基樁又依其施工時(shí)對(duì)孔壁保護(hù)方式的不同分為無(wú)套管式及下套管式兩類。無(wú)套管式鉆掘系以干孔、水中鉆掘或利用穩(wěn)定液鉆掘;套管式鉆掘則是在有明孔的地層中鉆掘時(shí)，孔壁以套管保護(hù)，以保障孔徑及基樁質(zhì)量。下套管的方式包括振動(dòng)下套管、打擊式下套管及靜力式下套管等三類，振動(dòng)式及打擊式因會(huì)造成震動(dòng)，易影響質(zhì)量，故較少使用，目前在國(guó)內(nèi)使用最廣的為靜力式下套管的方式。靜力式下套管的鉆掘施工方式，一般即稱為全套管工法。

1 項(xiàng)目概況

位于羅泊灣大橋南端的貴港市六八村棚戶區(qū)改造項(xiàng)目，總投資約11.1億元，用地面積約109.6畝，高層住宅樓17棟，有幼兒園一所及小區(qū)相關(guān)園林景觀配套設(shè)施等。其中園林景觀設(shè)計(jì)有景觀橋梁一座，長(zhǎng)80m，寬8m，采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，下部共有3墩，每墩4柱。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)勘察報(bào)告，此處為典型的貴州巖溶地層，采用常規(guī)泥漿護(hù)壁將大量喪失漿液，無(wú)法起到成樁作用，故本項(xiàng)目基樁施工采用全套管施工。

2 全套管施工理念

全套管工法的施工理念，是在可能開(kāi)孔或過(guò)量變形的地層中進(jìn)行鉆孔時(shí)，用套管保護(hù)鉆孔孔壁，以確?；鶚顿|(zhì)量，故一般全套管基樁的施工規(guī)范規(guī)定，在軟弱土層或卵礫石層中，鉆孔時(shí)必須配合下套管以保護(hù)孔壁。當(dāng)套管到達(dá)基巖時(shí)，應(yīng)將套管壓入基巖表面的風(fēng)化層，獲得良好的水密性后，即可停止壓入[1]。

根據(jù)上述理念，有兩種施工方式被發(fā)展出來(lái)，其一為以套管為切削工具并保護(hù)孔壁

的工法，另一種則純將套管視為保護(hù)孔壁的工具的工法，分別敘述如下：

（1）以套管為切削工具，一路切削到樁底，灌漿時(shí)將套管回收，此種做法的套管外徑大致與樁徑相同，使灌漿時(shí)的混凝土填充套管縫隙而使樁徑與套管外徑相同。但這種做法不考慮地質(zhì)狀況，必須將套管一直下到樁底，有時(shí)將造成切削困難及在費(fèi)用與時(shí)間上不必要的浪費(fèi)。

（2）以鉆頭為切削、取土的工具，將套管視為保護(hù)孔壁的工具，此種做法，是將套管底部貫入巖層地層后，再以鉆頭完成以下的鉆孔。由于全套管的套管均有相當(dāng)厚度，因此在下套管與不下套管的部分，樁徑上稍有差異。

3 施工設(shè)備

本次景觀橋梁樁基施工的設(shè)備包括套管、取土設(shè)備、鉆頭、套管驅(qū)動(dòng)設(shè)備及鉆齒等?，F(xiàn)分別敘述如下：

3.1 套管

由于基樁的長(zhǎng)度并非一定數(shù)，套管的長(zhǎng)度亦非定數(shù)，因此套管必須分段，在施工時(shí)，再將各段連接，以達(dá)到必要的深度。套管與套管的聯(lián)結(jié)，采用套管接頭連接。套管接頭完全是以高強(qiáng)度硬化鋼制造而成，主要分成兩大部分，即公接頭與母接頭，公母接頭間以螺絲方式合而為一。套管接頭與單壁套管連接，其內(nèi)外徑的差距均在4～6cm之間。套管另一個(gè)重要的部分，則是套管靴，其上部有接頭與其他套管相接，下部則排有鉆齒，方便鉆入地層中。

3.2 取土設(shè)備

本次施工采用的取土設(shè)備為旋挖機(jī)，此型機(jī)具主要是將施鉆用的析架、鉆桿、齒輪變速箱等配于吊車底盤上，形成一臺(tái)完整的基樁掘進(jìn)機(jī)，作業(yè)時(shí)則以取土工具將土取出，以達(dá)到鉆孔的目的。由于基樁施鉆時(shí)，需要極大的扭力，因此多采用油壓式鉆機(jī)，延伸鉆桿為固定式，在固定卡槽后，可將扭力及下壓力完全傳遞至鉆頭。因其力量較大，磨損率亦較大。

3.3 套管驅(qū)動(dòng)設(shè)備

套管驅(qū)動(dòng)設(shè)備是指將套管壓入地下及將套管拔出的設(shè)備，除旋挖機(jī)的齒輪變速箱可將套管驅(qū)動(dòng)外，這里所指的套管驅(qū)動(dòng)設(shè)備主要是全旋式回轉(zhuǎn)器。全旋式回轉(zhuǎn)器是同一方向

360°旋轉(zhuǎn)套管并壓下或上舉套管的機(jī)具[2]。

4 施工技術(shù)要求

4.1 定位

除采用一般基樁定位方式外，本次施工額外增加角度控制加以定位。

4.2 鉆掘

鉆掘首先以鉆機(jī)鉆入第一節(jié)套管，隨后進(jìn)行取土，再接次節(jié)套管后取土，直到達(dá)到樁底為止。若鉆機(jī)本身無(wú)法將套管鉆到底時(shí)，則需加設(shè)斜角平臺(tái)并利用全旋式回轉(zhuǎn)器將套管送至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.3 吊放鋼筋籠

鋼筋籠以吊車吊放，必要時(shí)配置滑槽以利吊放。鋼筋籠本身應(yīng)加設(shè)足夠數(shù)量的微型滑動(dòng)間隔器使得鋼筋籠在正確位置，不致因拔套管而拔起鋼筋籠?；炷翝仓玫奶孛芄芤颂貏e處理，避免卡在鋼筋籠上，無(wú)法灌漿。

5 樁基質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 施工

現(xiàn)澆基樁施工時(shí)，規(guī)范及說(shuō)明書往往對(duì)垂直度等有所規(guī)定，全套管基樁施工屬現(xiàn)澆的一種，因此其規(guī)范要求與一般現(xiàn)澆基樁大同小異，現(xiàn)分項(xiàng)討論如下：

5.1.1 垂直度

一般現(xiàn)澆樁采用超音波測(cè)試，全套管則常因施鉆后為干孔而無(wú)法以超音波測(cè)試，所以一般全套管基樁施工的垂直度檢測(cè)采用水平氣泡尺檢視套管垂直度控制。

5.1.2 中心偏差

所謂中心偏差指實(shí)際樁中心點(diǎn)與設(shè)計(jì)樁中心點(diǎn)因基樁定位時(shí)所造成的偏差。一般中心偏差規(guī)定在±7.5～15cm之間。

5.1.3 鉆掘

若鉆掘過(guò)程中存在軟弱土層，則套管的底端應(yīng)保持在鉆頭開(kāi)挖面以下約1倍樁徑。若挖掘處的土質(zhì)為緊密卵石層或堅(jiān)硬土壤，則套管的底端可保持在鉆頭開(kāi)挖面以上，但以不超過(guò)0.5倍樁徑為原則。當(dāng)套管到達(dá)基巖時(shí)，應(yīng)將套管壓入基巖表的風(fēng)化層，獲得良好的水密性后，即可停止壓入，而后繼續(xù)挖掘至設(shè)計(jì)深度。

5.1.4 底泥清除

鉆掘至設(shè)計(jì)深度時(shí)，往往孔底會(huì)存留松軟土壤或沉淀物，而沉淀物過(guò)多可能對(duì)基樁造成不良影響，施工時(shí)需注意將其清理干凈。

5.2 鋼筋籠

全套管基樁對(duì)鋼筋籠的要求與一般基樁相同，須注意的是：

（1）由于全套管基樁在施工時(shí)施放套管，而套管有相當(dāng)厚度，因此鋼筋籠的外徑與套管內(nèi)緣必須有足夠距離供鋼筋籠上下，這一點(diǎn)需在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。

（2）由于全套管基樁施工時(shí)，偶有鋼筋籠上浮的情況，因此在鋼筋籠設(shè)計(jì)時(shí)，可在鋼筋籠底加設(shè)彎鉤，防止此現(xiàn)象發(fā)生。

（3）鋼筋籠制作完成后，必須檢查確保拉結(jié)筋與主筋連接良好，避免在灌漿時(shí)拉結(jié)筋爆裂，造成鋼筋籠卡在套管內(nèi)的情況發(fā)生[3]。

6 施工風(fēng)險(xiǎn)管理

全套管基樁施工時(shí)，可能碰到套管無(wú)法拔起等困難，現(xiàn)分別探討其原因及對(duì)策如下：

（1）套管無(wú)法拔起。全套管基樁采用套管保護(hù)孔壁，防止坍塌，因此在基樁澆筑混凝土前，因套管埋在地下，在施工時(shí)偶爾會(huì)發(fā)生套管無(wú)法拔離地下的情況[4]，推究其原因如下：

①搖管器選擇不當(dāng);②搖管器機(jī)具故障;③套管變形，以致無(wú)法夾緊;④灌注混凝土后，摩擦力過(guò)大;⑤套管靴形狀不當(dāng);⑥搖管器不水平;⑦埋在地下時(shí)間太長(zhǎng)，以致摩擦力增加;⑧受附近其他工程影響。

（2）鋼筋籠上浮。在全套基樁澆注混凝土或拔套管時(shí)，偶有鋼筋籠自動(dòng)上浮或隨著套管一起拔起的情況發(fā)生，其原因可能如下：

①底部沉砂過(guò)多，由于沉砂與套管間的摩擦力過(guò)大，將鋼筋籠抬起;②鋼筋籠制作不良，鋼筋松散脫落，鋼筋抵住套管，拔套管時(shí)一起帶上來(lái);③超挖，灌漿時(shí)側(cè)邊土崩落，將鋼筋籠上推;④護(hù)耳或骨材太大，卡在鋼筋籠與套管之間，使之拔起。

（3）機(jī)具故障。全套管施工的機(jī)具基本為全油壓機(jī)具，其壓力極高，若缺乏適當(dāng)?shù)木S修，機(jī)具故障的可能性極高，故障若不能迅速排除，則將影響工期。

（4）場(chǎng)地太小或地面不堪負(fù)荷。全套管基樁的施工機(jī)具均為重機(jī)械，本身尺寸極龐大，因此，若施工場(chǎng)所太小，機(jī)具變換施工位置不易，存放套管、工具、棄土場(chǎng)所過(guò)于狹小時(shí)，將影響其工作效率，對(duì)工地安全亦有不良影響。

7 結(jié)語(yǔ)

展望全套管工法在國(guó)內(nèi)的發(fā)展仍有以下三點(diǎn)必須注意：

（1）樁徑大小的標(biāo)準(zhǔn)化。國(guó)內(nèi)目前基樁設(shè)計(jì)的樁徑規(guī)格極多，若施工單位備齊各種尺寸的工具、套管，投資甚巨，因此若能制定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)種樁徑，施工單位僅需備好相應(yīng)的工具，將降低成本，有助于該工法的發(fā)展。

（2）施工技術(shù)的改進(jìn)。全套管工法在國(guó)內(nèi)尚屬較新的工法，經(jīng)常有人認(rèn)為只需購(gòu)入機(jī)器即可施工，而忽略施工技術(shù)的重要性，導(dǎo)致施工失敗。施工失敗后，造成業(yè)主、設(shè)計(jì)單位及施工單位對(duì)該工法喪失信心，認(rèn)為該工法不可行，從而阻礙該工法的發(fā)展。

（3）安全系數(shù)的選取。根據(jù)國(guó)外數(shù)據(jù)顯示，全套管式基樁的承載力優(yōu)于其他工法的鉆掘樁，其原因可能在于其質(zhì)量較佳。但一般基樁設(shè)計(jì)中，安全系數(shù)的選取并未因施工方式的不同而有所改變。這對(duì)質(zhì)量較佳，但造價(jià)稍高的全套管工法而言，在經(jīng)費(fèi)評(píng)估時(shí)較為不利，設(shè)計(jì)者需要考慮安全系數(shù)的選取，增加承載力，減少基樁數(shù)，以降低成本。

參考文獻(xiàn)：

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[4]天津二十冶建設(shè)有限公司.深厚軟土地基橋梁混凝土灌注樁施工結(jié)構(gòu)[P].中國(guó)專利：CN201320153333.9，2013-10-23.