復(fù)雜土質(zhì)環(huán)境下反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)

任亞莉

（山西一建集團(tuán)有限公司，山西太原 030012）

0 引言

隨著中國(guó)建設(shè)大發(fā)展時(shí)代的來臨，我國(guó)在建筑施工領(lǐng)域的各項(xiàng)施工技術(shù)已逐漸發(fā)展至世界領(lǐng)先水平。灌注樁施工作為建筑基礎(chǔ)部分施工中至關(guān)重要的一環(huán)，其新型施工工藝層出不窮，鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工工藝、大直徑灌注樁等，并且廣泛運(yùn)用于高層建筑和道路橋梁。建筑其饒筑混凝土前的鉆孔施工方法常用的有正循環(huán)鉆孔和反循環(huán)鉆孔兩種，主要根據(jù)鉆孔過程中泥漿排渣方向的不同進(jìn)行區(qū)分。相比于正循環(huán)方式，反循環(huán)鉆孔方式的循環(huán)能力和排渣能力較強(qiáng)，成孔質(zhì)量好，更節(jié)能環(huán)保。且現(xiàn)場(chǎng)施工過程中地質(zhì)條件、外部條件、設(shè)計(jì)要求的不同，造成鉆孔灌注樁施工技術(shù)的控制要點(diǎn)、技術(shù)創(chuàng)新和管理存在區(qū)別。如何在較為復(fù)雜的環(huán)境下保證灌注樁施工達(dá)到進(jìn)度、質(zhì)量、安全文明施工等要求，需要不斷創(chuàng)新施工技術(shù)和實(shí)踐積累[1-5]。

1 施工工藝原理及流程

鑒于反循環(huán)排渣方式較正循環(huán)方式有較大的優(yōu)勢(shì)，本文主要進(jìn)行反循環(huán)鉆孔方式下灌注樁施工技術(shù)的介紹和研究。反循環(huán)鉆孔灌注樁施工內(nèi)容主要包括定位鉆孔、排渣、下鋼筋籠、澆筑混凝土等。而反循環(huán)指的是排渣的方式，是反循環(huán)鉆孔灌注樁施工的一部分，是泥漿由泥漿池流入土孔內(nèi)下沉，通過鉆桿內(nèi)將土渣經(jīng)過泵吸、氣舉、噴射等方式排到泥漿池中進(jìn)行沉淀后循環(huán)使用的方式。反循環(huán)工作原理如圖1 所示。

2 應(yīng)用實(shí)例

反循環(huán)鉆孔灌注樁技術(shù)近年來應(yīng)用普遍，但是針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的反循環(huán)鉆孔在實(shí)際施工中仍有很多需要重視的地方。某工程嚴(yán)格按照復(fù)雜環(huán)境下的反循環(huán)灌注樁施工技術(shù)施工，嚴(yán)格控制各工藝環(huán)節(jié)。本節(jié)從項(xiàng)目情況簡(jiǎn)介、施工工藝流程、過程控制要點(diǎn)等方面進(jìn)行分析。

2.1 工程概況

圖1 反循環(huán)工作原理

某項(xiàng)目由公寓、酒店和裙樓組成，地下兩層，周邊環(huán)境復(fù)雜，四周緊鄰住宅、商業(yè)用房、市政道路、地鐵站等。土質(zhì)條件復(fù)雜，粉砂、圓礫層最厚達(dá)10m，地下水豐富，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案采用筏板基礎(chǔ)且樁基設(shè)計(jì)長(zhǎng)度超長(zhǎng)。在進(jìn)行基坑開挖和灌注樁施工時(shí)，存在較大的工程施工難度，綜合考慮最終采用反循環(huán)鉆孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行施工。

2.2 施工工藝流程

項(xiàng)目進(jìn)行施工時(shí)流程包括樁位放線、泥漿池泥漿制備、護(hù)筒埋設(shè)、鋼筋籠制作、鉆孔、排渣、下放鋼筋籠、二次清孔、混凝土澆筑等。施工時(shí)在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)加強(qiáng)檢驗(yàn)和驗(yàn)收能有效控制施工的質(zhì)量。

2.3 施工過程控制

該項(xiàng)目灌注樁施工的主要控制要點(diǎn)包括：材料與設(shè)備的選用、測(cè)量放線的準(zhǔn)確與復(fù)核、護(hù)筒埋設(shè)垂直度的控制、泥漿參數(shù)的過程控制、廢泥渣的處理、鉆機(jī)位置及鉆機(jī)鉆孔操作控制、圓礫、粉砂層護(hù)壁的堵漏、超長(zhǎng)樁基垂直度的控制、鋼筋籠驗(yàn)收及下鋼筋籠過程控制、澆筑混凝土以及整體上質(zhì)量控制、安全文明施工控制。

2.3.1 測(cè)量放線

測(cè)量放線的準(zhǔn)確是體現(xiàn)工程精細(xì)化的基礎(chǔ)。使用水準(zhǔn)儀將現(xiàn)場(chǎng)高程記錄點(diǎn)引入施工場(chǎng)內(nèi)，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和定位控制軸線使用經(jīng)緯儀放出樁孔中心線。為了避免施工過程中對(duì)控制點(diǎn)樁位的影響，對(duì)正常使用的樁點(diǎn)每半月定期復(fù)核一次，如點(diǎn)位變化超過允許誤差，應(yīng)對(duì)坐標(biāo)或高程值進(jìn)行調(diào)整。

2.3.2 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒埋設(shè)采用挖埋法。首先選用合適厚度的護(hù)筒，護(hù)筒上部需留有溢漿口并焊有吊環(huán)。護(hù)筒與定位樁進(jìn)行垂直度校正定位后，在護(hù)筒與孔壁之間用素土進(jìn)行窮實(shí)，同時(shí)注意護(hù)筒周圍、底腳等是否緊密等。

2.3.3 泥漿參數(shù)選擇、制備、循環(huán)及排渣

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況選定制備泥漿的參數(shù)，泥漿的相對(duì)密度為1.18～1.35，泥漿黏度為20～30Pa·s。同時(shí)泥漿池的設(shè)置考慮到場(chǎng)地狹小等因素，采用成品泥漿池與原地挖設(shè)泥漿池配合使用的方法，以提高超長(zhǎng)反循環(huán)鉆孔灌注樁施工效率。

2.3.4 鉆進(jìn)成孔

鉆機(jī)就位后采用全站儀測(cè)量鉆機(jī)回轉(zhuǎn)盤的水平度，并采用液壓千斤頂進(jìn)行調(diào)平，調(diào)平后將鉆機(jī)墊實(shí)保證穩(wěn)固水平。機(jī)架吊點(diǎn)中心、鉆機(jī)回轉(zhuǎn)盤中心與護(hù)筒中心應(yīng)在同一垂線上，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)盤中心與護(hù)筒中心的允許偏差20mm。當(dāng)?shù)貙臃植贾饕獮閳A礫、粉砂及粉質(zhì)黏土?xí)r，為保證成孔的垂直度，鉆進(jìn)過程中必須全程采用減壓鉆機(jī)方法。鉆機(jī)就位后，開啟泥漿泵循環(huán)2—3min，達(dá)到?jīng)_洗的作用。鉆頭應(yīng)緩慢放置在護(hù)筒底，慢速鉆進(jìn)至刃腳下1m 后，逐步增大轉(zhuǎn)速，進(jìn)行正常鉆進(jìn)。鉆孔過程應(yīng)分班連續(xù)進(jìn)行，避免中途長(zhǎng)時(shí)間停止。在進(jìn)行不同類別的土層施工時(shí)，需要控制進(jìn)尺，每鉆進(jìn)一個(gè)回次后鉆桿要及時(shí)進(jìn)行掃孔。

2.3.5 圓礫、粉砂層堵漏護(hù)壁

由于該項(xiàng)目的地層分布主要為圓礫、粉砂及粉質(zhì)黏土，松散地質(zhì)層較厚。在進(jìn)行鉆孔排渣的過程中易發(fā)生泥漿漏失嚴(yán)重、孔壁不穩(wěn)定等情況，為了防止坍塌垮孔，采取了雙腰帶刮刀鉆頭、添加堵漏材料的用量、動(dòng)態(tài)調(diào)整泥漿參數(shù)等措施保證鉆孔過程的順利實(shí)施。其中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是指成孔過程中每6h 進(jìn)行泥漿指標(biāo)的檢測(cè)，包括泥漿密度、含砂率等，并根據(jù)檢測(cè)的情況對(duì)泥漿指數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證泥漿護(hù)壁的穩(wěn)定和排渣過程的順利。

2.3.6 超長(zhǎng)鉆孔質(zhì)量控制

由于地層土質(zhì)原因，加之超長(zhǎng)灌注樁設(shè)計(jì)，在反循環(huán)鉆孔過程中，項(xiàng)目采用減壓鉆進(jìn)的方法。并從三個(gè)角度采取措施保證超長(zhǎng)樁基鉆井成孔垂直度的施工質(zhì)量，包括機(jī)械設(shè)備改進(jìn)措施、作業(yè)平臺(tái)水平牢固改進(jìn)措施和施工過程控制措施三個(gè)方面。具體鉆孔施工過程質(zhì)量控制內(nèi)容包括：鉆孔樁施工前探明和清除樁位處的地下障礙物；樁位允許偏差為：順軸線方向±50mm，垂直軸線方向±50mm，每根灌注樁鉆孔前應(yīng)利用提前埋設(shè)的護(hù)樁復(fù)核樁位，圍護(hù)樁垂直度控制在3%C 以內(nèi)；成孔深度必須符合設(shè)計(jì)要求，其允許偏差為±100mm；鉆孔樁原材料和混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求，每樁制作安1 組混凝土抗壓試件；澆筑水下混凝土前應(yīng)清底，保證樁底沉渣允許厚度在50mm；成孔過程中泥漿比重應(yīng)能保證不塌孔，清孔后泥漿比重控制在1.15～1.25；鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭直徑、磨損程度及鉆桿垂直度；樁基混凝土澆筑采用的導(dǎo)管直徑宜為200～250mm，導(dǎo)管使用前應(yīng)嚴(yán)格清理干凈，并進(jìn)行導(dǎo)管密閉性及通球試驗(yàn)，導(dǎo)管底端距孔底應(yīng)保持300～500mm；封底混凝土澆筑后導(dǎo)管埋深應(yīng)不低于1m，混凝土澆筑過程中保持導(dǎo)管埋深2～3m，圍護(hù)樁混凝土應(yīng)該具有良好的和易性，配合比應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定，粗骨料宜采用粒徑為40mm 的卵石或碎石，混凝土坍落度宜控制在180～220mm；混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)，整樁澆筑應(yīng)在封底混凝土初凝前完成，以保證鋼筋籠不上??；樁身混凝土灌注完成后48h 內(nèi)應(yīng)避免重載車輛從樁附近經(jīng)過，以保護(hù)成樁質(zhì)量；混凝土充盈系數(shù)不得小于1.1，不宜大于1.15；現(xiàn)場(chǎng)用于質(zhì)量控制的測(cè)量設(shè)備需齊備，測(cè)繩、泥漿比重計(jì)、坍落度筒燈等；現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土過程中如發(fā)現(xiàn)混凝土外觀質(zhì)量不符合要求，立刻向主管領(lǐng)導(dǎo)及拌合站報(bào)告，及時(shí)解決問題。

2.3.7 安全文明施工控制

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全施工、環(huán)保措施和文明施工都有高標(biāo)準(zhǔn)、制度化的施工要求。在安全文明施工過程中，項(xiàng)目對(duì)施工前安全設(shè)施準(zhǔn)備、危險(xiǎn)區(qū)域警示標(biāo)識(shí)、施工過程注意事項(xiàng)等都作出明確規(guī)定。對(duì)于環(huán)保施工方面，考慮施工現(xiàn)場(chǎng)為市中心鬧市區(qū)，需對(duì)施工廢渣、污水、施工粉塵、噪聲等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理、降污、防治，以達(dá)到較高的安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

當(dāng)外部環(huán)境比較復(fù)雜時(shí)，如設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)、地下水位較高的軟、硬土層施工時(shí)，反循環(huán)鉆孔灌注樁施工技術(shù)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能較好的完成鉆孔任務(wù)和灌注樁澆筑。本文從反循環(huán)鈷孔灌注樁施工技術(shù)過程控制要點(diǎn)進(jìn)行研究，從測(cè)量放線、護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備、鉆井成孔、護(hù)壁泥漿控制、圓礫、粉砂層堵漏護(hù)壁、超長(zhǎng)樁基垂直度控制及安全文明施工控制等要點(diǎn)多角度進(jìn)行施工技術(shù)說明和質(zhì)量過程控制，為復(fù)雜情況下反循環(huán)鉆孔灌注樁施工過程控制、安全文明施工提供依據(jù)。