對(duì)臨海軟弱地基鉆孔灌注樁支護(hù)施工技術(shù)的探討

程永新 陳勝超

摘要：隨著國內(nèi)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，土地資源日益緊張，臨海灘涂、沼澤的開發(fā)利用程度逐漸加大，臨海多軟弱土層深基坑支護(hù)技術(shù)是影響市政項(xiàng)目建設(shè)安全的重要因素。因此，本文介紹和分析了基坑工程的施工技術(shù)，結(jié)合作者的工作經(jīng)驗(yàn)，提出了提高常用鉆孔灌注樁支護(hù)施工質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞：臨海軟基;鉆孔灌注樁;支護(hù)施工

一、前言

近年來，隨著國內(nèi)城市建設(shè)的飛速發(fā)展，土地資源日益緊張，臨海灘涂、沼澤的開發(fā)利用程度逐漸加大，為合理利用空間，地下空間的開發(fā)需求亦日益強(qiáng)烈，如何為淤泥質(zhì)土地層深基坑提供一種施工快、成型好、耐久性強(qiáng)、強(qiáng)度及抗剪能力均高的支護(hù)結(jié)構(gòu)，成為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)注的焦點(diǎn)。

鋼筋混凝土灌注樁是一種常用的支護(hù)形式，可通過改變樁深、樁徑、配筋、混凝土標(biāo)號(hào)提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的抗剪、抗傾覆能力，增強(qiáng)維護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及耐久性，成樁規(guī)則，軸線易于調(diào)整，形成的基坑形狀受控，可較好地解決深基坑邊坡穩(wěn)定性差的問題，廣泛用于基礎(chǔ)處理、基坑圍護(hù)等項(xiàng)目。但在淤泥質(zhì)土地層條件下，因地下水含量豐富、含沙量大，易發(fā)生塌孔、擴(kuò)孔、群樁串孔等情況，對(duì)成樁質(zhì)量影響大，且易造成臨近孔難以成孔，影響施工進(jìn)度，塌孔后處理難度大，這就對(duì)施工企業(yè)提出了更高的要求。

二、深基坑支護(hù)施工的特點(diǎn)

2.1 安全隱患大

深基坑支護(hù)施工最明顯的特點(diǎn)就是基坑深度較大易發(fā)生安全事故。一般情況下，基坑基底低于地下水位。由于高層及超高層建筑、大型市政結(jié)構(gòu)的不斷增多，使得荷載隨之增加，為了滿足工程建設(shè)的需要，基坑的深度也不斷增加，工程基礎(chǔ)所承受的壓力也隨之增大，而臨海軟弱地基受不同地質(zhì)層影響，基礎(chǔ)承載力低、邊坡穩(wěn)定差、地下水豐富。因此深基坑常常利用灌注排樁進(jìn)行支護(hù)，通過鋼筋混凝土灌注樁及其冠梁支撐，并在樁之間布置旋噴樁止水帷幕。

2.2易受地質(zhì)環(huán)境與水文因素的影響

要確保深基坑工程質(zhì)量就必須對(duì)施工場(chǎng)地內(nèi)的水文及地質(zhì)情況進(jìn)行充分考慮。在臨海軟弱地層淤泥及淤泥質(zhì)土是最常見的地質(zhì)情況，臨海灘涂多年沉積的淤泥深厚，較之內(nèi)陸地區(qū)更為復(fù)雜，粉砂層、砂礫層摻雜情況也時(shí)有發(fā)生，加上臨海地下水豐富，導(dǎo)致土體穩(wěn)定性差，一旦支護(hù)不到位，很容易發(fā)生坍塌等安全事故。因此在進(jìn)行深基坑施工時(shí)，要充分考慮水文及地質(zhì)環(huán)境的影響。

2.3深基坑具有多樣性

深基坑支護(hù)工程還具備多樣性的特點(diǎn)，其多樣性主要體現(xiàn)在區(qū)域性、風(fēng)險(xiǎn)性及遞增性。區(qū)域性是指深基坑支護(hù)工程受到區(qū)域環(huán)境的影響，如施工范圍內(nèi)的水文、地質(zhì)條件，施工臨近區(qū)域既有的建筑、人口密度、交通情況等;風(fēng)險(xiǎn)性是指深基坑工程施工周期較長，在施工過程中可能受到環(huán)境、氣候等因素的影響，導(dǎo)致工期可能出現(xiàn)延誤，并且深基坑工程危險(xiǎn)性較大，風(fēng)險(xiǎn)因素眾多;遞增性是指伴隨近年來建筑高度、大型工程結(jié)構(gòu)、體量不斷增加，對(duì)基礎(chǔ)的負(fù)荷能力提出了更高的要求，使得深基坑工程深度隨之遞增。

三、鋼筋混凝土灌注樁施工重點(diǎn)及要點(diǎn)

3.1優(yōu)選施工設(shè)備

針對(duì)軟基地質(zhì)條件，常用的沖擊鉆機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)因?yàn)殂@機(jī)沖擊效果、功率大等問題，易發(fā)生鉆孔破壞?？蛇x擇小型正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆、潛水電鉆等設(shè)備。采用潛水電鉆成孔鉆機(jī)，由電力作為鉆機(jī)動(dòng)力，避免風(fēng)動(dòng)、水動(dòng)鉆機(jī)因排風(fēng)、排水對(duì)地層擾動(dòng)影響，降低塌孔、擴(kuò)孔風(fēng)險(xiǎn)，減少超灌、提高成孔質(zhì)量?？蓾M足水下鉆孔施工，克服地下水水位較高的地層條件鉆孔。

小型正循環(huán)鉆機(jī)、潛水電鉆設(shè)備重量較輕，對(duì)地基承載要求低，適用范圍更廣。

3.2 鉆機(jī)成孔

（1）鉆機(jī)就位前，要進(jìn)行孔口護(hù)筒埋設(shè)，根據(jù)地層條件確定孔口護(hù)筒長度，最短不小于2.0m，防止鉆機(jī)施工過程中的振動(dòng)造成孔口塌陷等。護(hù)筒上端單側(cè)預(yù)留進(jìn)（出）漿口，確保護(hù)壁泥漿進(jìn)（出）孔通暢。

（2）鉆機(jī)就位后需進(jìn)行試車，觀察停機(jī)位基礎(chǔ)牢固程度，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，地基不足以承載的情況下，設(shè)置鋼墊板增大承載面積。試車時(shí)還需檢查設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，無異常方可進(jìn)行施工。

（3）鉆進(jìn)過程中，及時(shí)對(duì)鉆進(jìn)速度、鉆桿偏斜角度、進(jìn)出漿量、鉆進(jìn)深度等參數(shù)進(jìn)行進(jìn)行記錄，異常情況的記錄盡量詳細(xì)，以方便、準(zhǔn)確地判定不良地層高程及情況。

（4）護(hù)壁泥漿要根據(jù)地層含水情況進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的依據(jù)則為對(duì)出漿的檢測(cè)結(jié)果。

（5）成孔技術(shù)要求：孔位偏差不得大于5cm，孔徑不小于-0.1D且不小于-5cm。施工時(shí)及時(shí)檢查鉆頭磨損情況，補(bǔ)焊鉆頭，保證孔徑的要求;鉆進(jìn)過程中，控制鉆桿垂直度，保證孔垂直度不大于1%的要求。

3.3棄漿、棄渣處理

（1）成孔棄渣隨鉆進(jìn)排至泥漿池，及時(shí)安排專人清理?xiàng)壴?/p>

（2）在成孔及澆注混凝土?xí)r，孔內(nèi)泥漿應(yīng)按事先挖好的泥漿溝排放，排放時(shí)應(yīng)由專人進(jìn)行疏導(dǎo)。

（3）泥漿池內(nèi)泥漿應(yīng)隨時(shí)外運(yùn)，保證樁孔內(nèi)泥漿排放暢通，避免泥漿外溢。

（4）需要外運(yùn)廢棄的泥漿選用區(qū)內(nèi)環(huán)衛(wèi)清潔密封罐車，以保證外運(yùn)及時(shí)，并符合環(huán)保和市場(chǎng)要求。

3.4鋼筋籠制作與安裝

（1）根據(jù)鉆孔情況記錄確定擴(kuò)孔、坍塌高程段，采用特制橡膠護(hù)筒、自制白鐵皮護(hù)筒，包裹在鋼筋籠外側(cè)并做支撐及固定，護(hù)筒長度根據(jù)分析地層缺陷高度確定;護(hù)筒和鋼筋籠連接采用焊接方式和鉚釘方式;設(shè)置護(hù)筒可以起到限制超灌、預(yù)防塌孔的作用，節(jié)約了混凝土灌注量，可以有效地控制了串樁、擴(kuò)樁等問題。

（2）鋼筋籠焊接接頭采用單面搭接焊，搭接長度為10d，同一截面上，焊接接頭不超過主筋的1/2。

（3）加強(qiáng)筋與主筋點(diǎn)焊牢固，在鋼筋籠吊點(diǎn)處應(yīng)加強(qiáng)，避免吊放時(shí)開焊。

（4）箍筋與主筋交點(diǎn)處均應(yīng)綁扎牢固，綁扎數(shù)量不少于50%。

（5）保證鋼筋籠保護(hù)層厚度不小于5cm，應(yīng)在鋼筋籠上每4.0m沿圓周綁扎三處混凝土墊塊。

（6）護(hù)筒與鋼筋籠之間墊塊高度與鋼筋保護(hù)層厚度一致。

（7）吊放鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠要求垂直入孔，不得碰刮孔壁。

3.5混凝土灌注

（1）灌注前要認(rèn)真清孔，沉渣厚度小于20cm。

（2）當(dāng)下放鋼筋籠后、灌注混凝土前沉渣厚度仍較大，或孔壁變形造成鋼筋保護(hù)層不足時(shí)，使用塌孔清掃器進(jìn)行孔內(nèi)清掃，確保鋼筋保護(hù)層和孔內(nèi)混凝土灌注質(zhì)量。

（3）整個(gè)灌注過程中應(yīng)認(rèn)真做好各項(xiàng)記錄，包括灌注起止時(shí)間、停待料時(shí)間、天氣及灌注中的非正常因素等，記錄要完整、準(zhǔn)確、及時(shí)。對(duì)灌注中的有關(guān)問題絕對(duì)不能隱瞞不報(bào)，而貽誤處理時(shí)間。

（4）混凝土采用導(dǎo)管法連續(xù)灌注，避免灌注過程中對(duì)孔壁的沖刷，導(dǎo)管為絲扣連接。導(dǎo)管底口與孔底距離控制在0.5m左右。為保證成樁質(zhì)量，灌注過程中導(dǎo)管埋深不得小于2.0m。灌注全過程需保證導(dǎo)料管豎直。

（5）采用一種導(dǎo)料管單向自動(dòng)限位裝置，導(dǎo)料管提升定位無需人工操作，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，減少固定過程所用時(shí)間。解決灌注樁導(dǎo)料管拆卸過程中，下部導(dǎo)料管固定困難且固定效率低下的技術(shù)問題，該裝置不僅提高了工作效率，而且確保了施工安全。

（6）灌注混凝土至樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高30～50cm，以保證在鑿除浮漿后，樁頂標(biāo)高和樁頭強(qiáng)度能符合設(shè)計(jì)要求。

（7）隨混凝土灌注高度的上升，盡量連續(xù)不間斷，并保證單樁灌入量。如有特殊情況受限，灌注時(shí)間間斷不得超過30min。最好是將混凝土從混凝土罐車中直接均勻投入到導(dǎo)管的料斗中。

（8）混凝土的檢測(cè)試驗(yàn)，每一批商品混凝土進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，除攪拌站按規(guī)范出據(jù)混凝土試件報(bào)告、施工現(xiàn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)外，必須對(duì)混凝土塌落度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方法采用目測(cè)配合塌落度筒測(cè)試法。每施工15-20根樁應(yīng)制備混凝土試件1組，以供檢驗(yàn)需要，并提交試驗(yàn)報(bào)告，原件存檔。

四、針對(duì)軟弱地基施工技術(shù)總結(jié)

結(jié)合河北省唐山市豐南臨港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目，雨水泵站、污水廠、再生水廠、市政管網(wǎng)等眾多臨海軟弱地區(qū)深基坑施工經(jīng)驗(yàn)，在鋼筋混凝土鉆孔灌注樁施工階段總結(jié)了一系列專利技術(shù)并成功運(yùn)用，明確了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

4.1孔內(nèi)護(hù)筒防護(hù)技術(shù)

采用一種灌注樁鋼筋籠孔內(nèi)防護(hù)裝置（ZL202022726566.6），根據(jù)地質(zhì)條件及鉆孔過程記錄情況，預(yù)判塌孔、擴(kuò)孔等特殊情況的地層高度范圍，在鋼筋籠加工時(shí)，采用特制橡膠護(hù)筒、自制白鐵皮護(hù)筒，包裹在鋼筋籠外側(cè)并做支撐及固定，確保鋼筋保護(hù)層厚度。鋼筋籠入孔后起到限制混凝土超灌、防止繼續(xù)塌孔影響混凝土澆筑質(zhì)量、預(yù)防澆筑過程竄孔影響相鄰孔施工質(zhì)量等問題。

4.2塌孔清掃技術(shù)

采用一種灌注樁塌孔鋼筋籠清掃裝置（ZL201921491830.3），對(duì)于特殊地質(zhì)條件下，成孔后或已安放鋼筋籠后，但未澆筑混凝土之前出現(xiàn)的塌孔情況進(jìn)行孔內(nèi)清掃處理，降低鋼筋籠浪費(fèi)或重新開孔的損失。

（1）塌孔清掃裝置構(gòu)成

灌注樁塌孔清掃裝置，由中軸、鉆頭和清掃器組成。中軸由鉆桿鋼管改裝和頂部連接扣件組成，中軸管徑同回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆桿尺寸;鉆頭由梳齒鉆尖部、梳齒長條、梳齒短條組成;清掃器由加固環(huán)及支撐、清掃刷組成。清掃刷與加固環(huán)采用焊接。

（2）塌孔清掃裝置工作原理

使用本裝置時(shí)，通過中軸與鉆機(jī)鉆桿連接獲取動(dòng)力。鉆頭配置長、短梳齒條，切碎、細(xì)碎土體顆粒，形成均勻漿液排出。利用鋼絲繩清掃刷對(duì)鋼筋籠后的土體進(jìn)行清掃，達(dá)到保護(hù)層清理的目的。

（3）技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

通過對(duì)鉆孔灌注樁施工中出現(xiàn)的特殊塌孔情況的研究及分析，采用本裝置可有效的處理一些鋼筋籠變形量小的塌孔情況，減少因鋼筋籠清理難產(chǎn)生的廢孔、補(bǔ)樁施工等問題，起到節(jié)約成本、促進(jìn)工期，保證設(shè)計(jì)意圖及工程質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

4.3混凝土連續(xù)澆筑技術(shù)

采用一種導(dǎo)料管單向自動(dòng)限位裝置（專利號(hào)ZL201820764520.3），解決灌注樁導(dǎo)料管拆卸過程中，下部導(dǎo)料管固定困難且固定效率低下的技術(shù)問題，確?；炷翝仓┕みB續(xù)進(jìn)行，保證灌注樁混凝土澆筑質(zhì)量，提高施工效率。

（1）導(dǎo)料管單向自動(dòng)限位裝置構(gòu)成

自動(dòng)限位裝置分為固定底座、活動(dòng)卡板和連接螺栓三部分。所有構(gòu)件均采用普通鋼板、方鋼制作而成;固定底座由槽鋼焊接而成，居中橫向連接桿件間距滿足混凝土導(dǎo)料管穿過，且居中縱向連接桿件在此處不貫通，固定底座上設(shè)置固定螺栓孔;活動(dòng)卡板由方鋼焊接而成，固定端方鋼設(shè)置活動(dòng)螺栓孔，另一端設(shè)置弧形卡槽;弧形卡槽弧形直徑略大于導(dǎo)料管外徑，略小于加勁肋直徑，可卡于加勁肋下部;活動(dòng)卡板通過連接螺栓與固定底座相連，并可繞連接螺栓進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）導(dǎo)料管單向自動(dòng)限位裝置工作原理

使用本裝置時(shí)，將本裝置放置中心與已經(jīng)鉆好的灌注樁孔中心對(duì)齊?；顒?dòng)卡板為對(duì)稱兩塊，限位部分為弧形卡槽，并輔助焊接方鋼進(jìn)行加固，為對(duì)開結(jié)構(gòu);澆筑前弧形卡槽置于導(dǎo)料管加勁肋下方，限制導(dǎo)料管下移;澆筑過程中提升導(dǎo)料管，帶動(dòng)活動(dòng)卡板向上打開;下一節(jié)導(dǎo)料管加勁肋通過弧形卡槽后，活動(dòng)卡板在重力作用下自動(dòng)關(guān)閉，繼續(xù)限制導(dǎo)料管下移，此時(shí)可拆卸上部導(dǎo)料管。混凝土澆筑全過程無需人工進(jìn)行導(dǎo)料管的限位，快捷安全。

（3）與傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)比

與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是：該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作、操作方便，可提高灌注樁導(dǎo)管拆卸的工作效率及安全性。

四、結(jié)束語

臨海軟弱地基灌注樁施工技術(shù)涉及內(nèi)容多，針對(duì)地質(zhì)、水文、氣象、工程構(gòu)造、施工現(xiàn)場(chǎng)的不同情況應(yīng)加強(qiáng)深基坑支護(hù)的專業(yè)設(shè)計(jì)及計(jì)算，超危大工程應(yīng)進(jìn)行專家論證。在施工過程中材料、施工工藝、施工管理等方面應(yīng)嚴(yán)加管控，做到因地制宜，精心設(shè)計(jì)，管理嚴(yán)密，以充分發(fā)揮支護(hù)技術(shù)的作用。

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