人工挖孔灌注樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

吳康寧

（1．安徽省經(jīng)工建設(shè)集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230092；2．安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230092）

人工挖孔灌注樁具有簡(jiǎn)便易操作、單樁承載力高、施工過程中無振動(dòng)且噪音小、施工設(shè)備簡(jiǎn)單、多根樁可同時(shí)施工、大大縮短工期等顯著優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用較為廣泛[1-3]。開挖過程中可直接查看土層情況變化及樁孔施工質(zhì)量，方便清孔，保障施工質(zhì)量。本文針對(duì)工程項(xiàng)目介紹了人工挖孔灌注樁施工技術(shù)，并就施工中出現(xiàn)地下水、擴(kuò)大頭處坍塌、護(hù)壁質(zhì)量通病、大體積混凝土裂縫等關(guān)鍵問題，提出有效的應(yīng)對(duì)措施。

1 工程概況

某工程位于安徽省合肥市市區(qū)，工程總高度為98．10m，總建筑面積31647．60m2，地上25 層，地下2 層。±0．00m 標(biāo)高相當(dāng)于絕對(duì)標(biāo)高13．20m。基坑深度較深，周圍環(huán)境復(fù)雜，地下室基坑呈不規(guī)則多邊形狀態(tài)，基坑開挖面積約3000m2。底板基底標(biāo)高為-10．30m、局部基底標(biāo)高為-13．20m，挖土方量約30000m3?；铀拿婢捎霉嘧?坑內(nèi)斜撐、水平內(nèi)支撐支護(hù)，基坑四周灌注樁之間采用φ600 高壓旋噴樁止水帷幕止水，基坑?xùn)|側(cè)坡頂設(shè)雙排壓密注漿?；觾?nèi)采用集水井排水，基坑周邊設(shè)300mm×400mm 排水溝，基坑拐角處及基坑邊延長(zhǎng)線不大于50m 設(shè)800mm×800mm×800mm 集水坑，以便及時(shí)排除基坑內(nèi)積水，保證基坑內(nèi)施工環(huán)境的穩(wěn)定性。建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，采用人工挖孔（擴(kuò)底）灌注樁基礎(chǔ)，項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1所示。

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖

2 工程地質(zhì)條件

工程場(chǎng)地地勢(shì)平坦開闊，標(biāo)高為12．1～12．8m，地貌單元為江淮波狀平原。根據(jù)鉆探、測(cè)試及實(shí)驗(yàn)室土工試驗(yàn)相關(guān)資料，將場(chǎng)地47．0m 埋深以內(nèi)土層巖性從上至下劃分為6 個(gè)工程地質(zhì)層，各層主要特征詳見表1。

表1 工程地質(zhì)條件一覽表

3 地下水分布及類型

勘察時(shí)測(cè)得初見水位1．0m 左右，穩(wěn)定水位埋深為0．7～1．3m，含水介質(zhì)中以第①層雜填土、③粉土與粉質(zhì)粘土互層、⑤全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層為主，分上層滯水、承壓水、基巖裂隙承壓水的部分類型。上層滯水主要位于第①層中，承壓水主要賦存于第③粉土與粉質(zhì)粘土互層中?；鶐r裂隙承壓水主要賦存于第⑤全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層中，承壓水穩(wěn)定，水頭高1．5m 左右。一般6～11 月份為地下水豐水期，12 月至翌年5 月為枯水期。地下水位常年變幅1．0～2．0m。

4 施工設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)人工挖孔（擴(kuò)底）灌注樁為97根，其中3 根為試樁。樁端持力層為⑥層泥巖且嵌入其下面較完整巖體內(nèi)，人工挖孔（擴(kuò)底）灌注樁的端阻力標(biāo)準(zhǔn)值q=6000kPa，具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 人工挖孔（擴(kuò)底）灌注樁施工設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

5 人工挖孔灌注樁施工工藝

5.1 施工工藝流程圖

人工挖孔灌注樁主要施工工藝流程如圖2所示。

圖2 人工挖孔灌注樁施工工藝流程圖

5.2 施工過程注意要點(diǎn)

①放線定位

樁位測(cè)放根據(jù)業(yè)主提供規(guī)劃控制點(diǎn)坐標(biāo)及樁位圖計(jì)算出各樁位坐標(biāo)，采用電子經(jīng)緯儀進(jìn)行樁位測(cè)放，樁位測(cè)放時(shí)，用木樁坐標(biāo)標(biāo)記并注明樁型樁徑大小。同時(shí)在垂直相交的兩條樁直徑的沿線上，距樁周邊40cm 處打4個(gè)控制樁。開孔時(shí)嚴(yán)禁破壞控制樁，待第一模施工結(jié)束后通過控制樁調(diào)整樁位偏差。

②開挖土方

土方開挖嚴(yán)格按照“分塊、分層、分段均衡開挖，及時(shí)開挖、及時(shí)支護(hù)”的原則施工，基坑開挖工作面、修理邊坡應(yīng)自上而下分層分段進(jìn)行。每循環(huán)高度決定于土層孔壁保護(hù)直立狀態(tài)情況，以0．8～1．0m 為一個(gè)施工循環(huán)段。部分樁距小于3．5 倍樁徑，在護(hù)壁施工時(shí)須采用分段施工，以防穿孔、塌孔，即第一批樁施工至5m 后再開始施工第二批樁。棄土運(yùn)至地面后及時(shí)從孔邊運(yùn)走。

基坑開挖前應(yīng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑、管線等進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；幼冃伪O(jiān)測(cè)點(diǎn)需在土方開挖前埋設(shè)，土方開挖和基坑使用期間均應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)周期根據(jù)基坑的施工進(jìn)度和變形情況確定并及時(shí)調(diào)整。

③測(cè)量控制

軸線采用在護(hù)壁上設(shè)置控制網(wǎng)，設(shè)立基準(zhǔn)點(diǎn)。安裝提升設(shè)備，提升吊桶鋼絲繩與孔中心線一致，以作挖土?xí)r粗略控制中心使用。

④樁的垂直度

每節(jié)護(hù)壁在支鋼模時(shí)，要校核樁中心位置及支設(shè)護(hù)壁模板。模板由4～8 塊活動(dòng)鋼模板組合而成，拆除上節(jié)模板并支設(shè)下節(jié)模板，循環(huán)使用。

⑤澆筑護(hù)壁混凝土

混凝土上下護(hù)壁搭接50mm，護(hù)壁混凝土澆筑強(qiáng)度等級(jí)為C35，上、下護(hù)壁厚度分別為200mm、150mm。護(hù)壁配筋縱筋為Φ8@200mm，橫筋為Φ8@150mm。

⑥拆模板繼續(xù)下一段的施工

當(dāng)護(hù)壁達(dá)到一定強(qiáng)度后便可拆除模板，一般在16～18h 后可以拆除，再開挖下一段土方，然后支設(shè)模板，澆筑混凝土，如此循環(huán)，直至設(shè)計(jì)深度。然后做好清孔工作，進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收合格后，立即封底和樁身混凝土施工。封底混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合要求，厚度不小于200mm。

⑦樁芯混凝土澆筑

樁身混凝土在澆筑前，應(yīng)做好二次清孔，徹底清除樁端沉渣，排除孔底積水，做好樁頂標(biāo)注。樁身混凝土澆筑用輸送泵進(jìn)行澆筑，在澆筑時(shí)嚴(yán)格控制混凝土坍落度。每灌注1．5～2．0m 振搗一次，隨落隨振，振搗密實(shí)，直到高出設(shè)計(jì)樁頂500mm以上。

⑧嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)、文明施工工作

加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)安全管理，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任制度，配備專職安全員負(fù)責(zé)安全檢查。施工現(xiàn)場(chǎng)按照安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化示范工地要求施工，作業(yè)場(chǎng)所有安全操作規(guī)章制度、安全標(biāo)志和圍欄等，施工用電設(shè)施安裝規(guī)范、符合要求。下達(dá)作業(yè)計(jì)劃的同時(shí)下達(dá)安全防護(hù)措施。對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的施工人員進(jìn)行安全培訓(xùn)教育。定期或不定期開展安全檢查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題下達(dá)整改通知單，指定專人限期整改完畢。

⑨嚴(yán)格落實(shí)環(huán)境保護(hù)工作

施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的平面設(shè)計(jì)，合理布置，保證場(chǎng)內(nèi)施工流線的暢通，符合環(huán)保和衛(wèi)生要求?，F(xiàn)場(chǎng)出入口處設(shè)置車輛沖洗設(shè)施，做好揚(yáng)塵治理工作。設(shè)置密閉式垃圾站，施工垃圾、生活垃圾分類存放，并及時(shí)清運(yùn)出場(chǎng)。工作面作業(yè)結(jié)束后做到工完料凈、場(chǎng)地清潔。設(shè)置排水溝及沉淀池，廢水不得直接排入污水管網(wǎng)和河流。夜間運(yùn)輸材料的車輛進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)期間嚴(yán)禁鳴笛，裝卸材料應(yīng)做到輕拿輕放，對(duì)產(chǎn)生噪聲的施工機(jī)械機(jī)具，采取消聲、吸聲、隔聲等措施來降低噪聲。積極采取科學(xué)合理的措施，使施工作業(yè)產(chǎn)生的灰塵、噪音等公害降低到允許范圍內(nèi)。

6 主要質(zhì)量問題與控制措施

6.1 地下水問題與控制措施

地下水是樁基礎(chǔ)施工中經(jīng)常遇到的問題，在開挖時(shí)人為破壞了地下水平衡，尤其含水層中的水，使其流入樁孔內(nèi)，影響正常施工。如土層有動(dòng)態(tài)水壓，不僅增加開挖難度，護(hù)壁混凝土施工難度也大大增加，甚至出現(xiàn)樁孔護(hù)壁混凝土被壓力水沖刷破壞而發(fā)生質(zhì)量事故。

本工程?hào)|北角處72#、73#、74#、86#、87#、88#、89#等幾個(gè)樁孔開挖到一定深度后出現(xiàn)較小的地下水，解決措施是在樁孔內(nèi)設(shè)置集水坑，安裝水泵后邊抽水邊開挖。有幾個(gè)樁孔少量的地下水用吊桶直接裝水提至地面即可。樁孔成形后承載力滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)澆筑護(hù)壁混凝土，然后進(jìn)行后續(xù)施工。

6.2 擴(kuò)大頭處坍塌與控制措施

樁孔擴(kuò)大頭擴(kuò)徑相對(duì)較大，特別是樁孔相距較近，在擴(kuò)孔過程中極易出現(xiàn)坍塌，引發(fā)工程事故。

本工程采用如下措施，有效防范樁孔擴(kuò)大頭坍塌事故：相鄰樁孔施工采用跳挖的方法，錯(cuò)開位置，待第一個(gè)樁孔施工結(jié)束后開始第二個(gè)樁孔的擴(kuò)大頭施工[4-5]；科學(xué)合理組織施工，加快擴(kuò)大頭處施工速度。

6.3 護(hù)壁質(zhì)量通病與控制措施

護(hù)壁質(zhì)量通病主要表現(xiàn)為蜂窩，局部出現(xiàn)疏松，漿少石子多，石子之間形成空隙，主要原因有配合比不準(zhǔn)確、混凝土和易性差、拌和時(shí)間短且拌合不均勻、振搗不到位、模板縫隙不嚴(yán)而導(dǎo)致水泥漿流失、粗料粒徑過大、混凝土坍落度過小等。

本工程采用如下措施，有效杜絕或處置了護(hù)壁質(zhì)量通病。第一，控制混凝土施工配合比，混凝土制作時(shí)拌和均勻，和易性、坍落度符合要求；原材料符合設(shè)計(jì)要求；模板縫隙嚴(yán)密，防止漏漿；按要求振搗到位。第二，蜂窩較小時(shí)，沖刷干凈后用1:2或1:2．5水泥砂漿進(jìn)行抹平壓實(shí)；蜂窩較大時(shí)，鑿去松散部位，沖洗干凈支模后，采用高一級(jí)細(xì)石混凝土澆筑密實(shí)[6-7]。

6.4 大體積混凝土裂縫與控制措施

直徑為1．0m 以上樁的混凝土澆筑屬大體積混凝土施工，如處理不好容易產(chǎn)生裂縫影響結(jié)構(gòu)安全和工程質(zhì)量。

本工程從原材料選型、施工工藝技術(shù)等方面采取措施，有效解決大體積混凝土裂縫的問題，主要措施如下：采用低水化熱水泥，優(yōu)先選用5～40mm 石子為粗骨料，骨料含泥量＜1%；施工時(shí)應(yīng)考慮氣候等因素，適當(dāng)降低拌和用水溫度，并按設(shè)計(jì)要求摻和防水劑滿足抗?jié)B要求，摻加復(fù)合型外加劑以減少拌和用水和水泥用量，改善混凝土和易性和可泵性；適當(dāng)降低混凝土入模溫度以減少溫差，在澆筑時(shí)一般采用插入式振動(dòng)棒進(jìn)行振搗密實(shí)，垂直插入，快插慢拔，隨落隨振，直到高出設(shè)計(jì)樁頂500mm 以上；樁孔內(nèi)用兩次振搗工藝方法，以提高樁孔混凝土的密實(shí)度，為消除兩層混凝土間的接縫，振搗時(shí)應(yīng)插入下層50mm 左右。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程項(xiàng)目人工挖孔灌注樁在實(shí)施過程中嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求及相關(guān)方案施工，針對(duì)遇地下水、擴(kuò)大頭處、護(hù)壁混凝土和大體積混凝土澆筑等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，有效落實(shí)質(zhì)量控制措施，圓滿完成施工任務(wù)，未發(fā)生質(zhì)量安全事故。采用預(yù)理載荷箱法樁基靜載試驗(yàn)，所施工的97 根樁檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。