孟寶華， 徐　俊

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設(shè)工程有限公司， 河南濮陽 457000)

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旋挖成孔灌注樁后注漿施工技術(shù)

孟寶華1， 徐俊2

(1.成都四海巖土工程有限公司，四川成都 610041； 2.中石化中原建設(shè)工程有限公司， 河南濮陽 457000)

根據(jù)我國西南地區(qū)旋挖樁施工現(xiàn)狀，文章總結(jié)了旋挖成孔灌注樁后注漿技術(shù)要點(diǎn)，并在工程調(diào)研和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)混凝土方量控制、孔口坍塌處理、樁端沉渣控制、填方地段處理等問題進(jìn)行了探討分析。

灌注樁；旋挖成孔；后注漿；施工技術(shù)

旋挖成孔作為灌注樁中的一種施工工藝，自20世紀(jì)80年代后期引進(jìn)國內(nèi)后[1]，已越來越廣泛地應(yīng)用到樁基工程中來。旋挖成孔灌注樁與其它鉆孔灌注樁相比，其成孔方式、適用范圍及在環(huán)境保護(hù)等方面均有一定的優(yōu)勢(shì)。

旋挖成孔灌注樁一般適用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及風(fēng)化巖層。其施工范圍廣、施工速度快、施工安全度高、樁徑設(shè)計(jì)靈活、綜合經(jīng)濟(jì)效益好，在樁基施工中的應(yīng)用范圍非常廣泛。青藏鐵路工程、鄭西客運(yùn)專線工程等國家大型基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)就是運(yùn)用了該技術(shù), 并且取得了很好的效果[2]。

但也因其難以進(jìn)行擴(kuò)大頭施工，在含漂石或大直徑卵石的地區(qū)鉆進(jìn)困難，樁底沉渣清理不充分，使其發(fā)展受到制約[3]。近年來，隨著擴(kuò)孔鉆頭、后注漿等工藝在樁基工程中的運(yùn)用，使旋挖成孔技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展。

本文以成都、重慶京東方樁基工程為實(shí)例，結(jié)合后注漿工藝的成功運(yùn)用，在總結(jié)旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術(shù)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，就該工藝運(yùn)用過程中常見問題及處理措施進(jìn)行了初步分析，供工程技術(shù)人員參考。

1　旋挖成孔灌注樁后注漿工藝施工技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔灌注樁后注漿技術(shù)是混凝土灌注完成后通過預(yù)埋的注漿管向樁側(cè)和樁端注入高壓水泥漿，提高樁端和樁側(cè)摩阻力的施工技術(shù)。其施工流程為：場(chǎng)地平整、鉆機(jī)就位→樁位放線、護(hù)筒埋設(shè)→泥漿制備→旋挖鉆進(jìn)→成孔檢測(cè)→一次清孔→鋼筋籠及注漿管制作與下放→導(dǎo)管安放→澆筑混凝土→后注漿[4]。

1.1鉆機(jī)定位

鉆機(jī)就位前必須平整場(chǎng)地并壓實(shí)，尤其進(jìn)行濕法作業(yè)時(shí)，場(chǎng)地平整的質(zhì)量直接關(guān)系到項(xiàng)目安全、棄土進(jìn)度等。

在樁位通過復(fù)核，護(hù)筒埋設(shè)符合設(shè)計(jì)要求,護(hù)筒、地坪標(biāo)高已測(cè)定的基礎(chǔ)上,鉆機(jī)才能就位。樁機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固,尤其注意鉆機(jī)導(dǎo)桿中心線、回旋盤中心線、護(hù)筒中心線應(yīng)保持在同一直線。

1.2樁位放線

除滿足相關(guān)規(guī)范的精度控制要求外，由于旋挖機(jī)、吊車、混凝土泵車、挖掘機(jī)等機(jī)械協(xié)同工作，場(chǎng)地受水及堆土影響逐漸縮小，旋挖機(jī)若采用直線式布置易造成機(jī)械之間的干擾，且易引發(fā)安全事故，因此，結(jié)合施工效果進(jìn)行比較，放線應(yīng)保證旋挖機(jī)采用“L”型布置，以充分發(fā)揮各機(jī)械機(jī)動(dòng)性。

為防止護(hù)筒在施工過程中被旋挖機(jī)壓下，給樁標(biāo)高控制帶來不便，應(yīng)保證護(hù)筒溢出口底部至少高于設(shè)計(jì)樁頂30～50 cm，以滿足樁超灌高度。

1.3泥漿制備

在鉆進(jìn)過程中或?qū)@頭提出鉆孔外后，向孔內(nèi)注漿，泥漿液面不得低于護(hù)筒底部，必須保證液面比地下水位要高100～150 mm，防止地下水進(jìn)入。在施工作業(yè)中很少有將鉆頭擠滿的情況，因此，提出的鉆頭有泥漿，存在污染泥漿的問題，鉆頭筒中上部留有溢漿口，這就造成在旋挖砂層時(shí)，泥漿與砂混合后又溢入孔內(nèi)，如果泥漿相對(duì)密度小于1.3，會(huì)造成混凝土灌注前沉渣太多而超出規(guī)定，即使旋挖鉆機(jī)二次旋挖清孔也無濟(jì)于事，以致造成混凝土灌注困難，故泥漿充盈系數(shù)控制在1.11～1.15 之間至關(guān)重要。

在采用化學(xué)泥漿護(hù)壁時(shí)，按相關(guān)規(guī)范要求，化學(xué)試劑用量不小于用水量的5 ‰，以保證化學(xué)聚合物對(duì)底部沉渣的絮凝能力。

1.4一次清孔

清孔時(shí)孔內(nèi)水位應(yīng)高出地下水位2 m左右，以防塌孔。清孔必須徹底，如果泥漿指標(biāo)超標(biāo)，應(yīng)將鉆頭放入孔底掃孔，撈去沉渣。清孔結(jié)束,自檢合格后與監(jiān)理工程師共同進(jìn)行孔深測(cè)量,作為第二次清孔后測(cè)沉淤的依據(jù)。

1.5導(dǎo)管安放

(1)計(jì)算導(dǎo)管長度，安裝井口架。

(2)導(dǎo)管要定期進(jìn)行水密性試驗(yàn),下導(dǎo)管前要檢查是否漏氣、漏水和變形,是否安放了“O”形密封圈。

(3)導(dǎo)管要依次下放,全部下入孔內(nèi)后應(yīng)放到孔底,以便核對(duì)導(dǎo)管長度及孔深,然后提起 30 cm～50 cm,進(jìn)行二次清孔。

1.6二次清孔

測(cè)試進(jìn)、出口泥漿指標(biāo),調(diào)整到施工組織設(shè)計(jì)確定的參數(shù),用無收縮水文測(cè)繩、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)錘測(cè)沉淤值,控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

1.7鋼筋籠及注漿管的制作和下放

(1)將綁扎好聲測(cè)管的鋼筋籠預(yù)先轉(zhuǎn)移到場(chǎng)地內(nèi)堆放點(diǎn)，下置φ20 cm原木，然后進(jìn)行綁扎注漿管操作，完畢后將成品鋼筋籠分型號(hào)放置，經(jīng)過質(zhì)檢人員驗(yàn)收后進(jìn)行下放。

(2)在鋼筋籠上掛牌，注明施工部位、樁號(hào)、孔深、吊筋長度等相關(guān)信息，空樁較深的鋼筋籠可在注漿管上用膠帶標(biāo)識(shí)出護(hù)筒頂位置。

(3)下放過程中要觀察孔內(nèi)水位變化,看是否有孔內(nèi)塌孔現(xiàn)象。如下放困難，應(yīng)查明原因，不得強(qiáng)行下放。一般采用正反旋轉(zhuǎn)的下放方式，慢起慢落數(shù)次逐步下放。

1.8水下混凝土澆筑

水下混凝土澆筑是最后一道關(guān)鍵性的工序,施工質(zhì)量將嚴(yán)重影響灌注樁的質(zhì)量,所以在施工中必須注意以下幾點(diǎn):

(1)導(dǎo)管必須嚴(yán)密,長度適中,保證底端距孔底 30～50 cm。

(2)混凝土必須具備良好的和易性,坍落度控制在18～22 cm,首批混凝土必須保證封底成功。

(3)混凝土澆筑必須連續(xù)作業(yè),余料不足一根樁時(shí)，嚴(yán)禁澆筑，以防止斷樁及吊車窩工。

(4)應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)量，導(dǎo)管一次埋入混凝土灌注面以下不少于80 cm。

(5)導(dǎo)管埋入混凝土深度宜為2～6 m。嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管速度。

(6)澆筑過程中應(yīng)有專人記錄,以防導(dǎo)管提升過猛或?qū)Ч苈袢脒^深,造成斷樁。

(7)灌注樁超灌高度宜為80～100 cm,以確保樁頂混凝土質(zhì)量。

在實(shí)際濕法施工過程中，由于旋挖鉆進(jìn)過程中加入水，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境變差，因此，及時(shí)抽回水對(duì)后續(xù)作業(yè)顯得尤為重要。

1.9注漿

壓漿設(shè)備采用JW/80型灰漿攪拌機(jī)，注漿用BW250 型泵，壓力注漿管路由排漿管段、壓漿導(dǎo)管段和地面輸漿管路組成。壓漿于成樁后2～3 d進(jìn)行，早期壓漿有利于水泥漿分布均勻，注漿壓力0.6～0.8 MPa ，水泥漿水灰比0.5，使用42.5 普通硅酸鹽水泥。

施工完畢后，根據(jù)現(xiàn)行《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、《建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》及西南地區(qū)的檢測(cè)技術(shù)規(guī)范、文件要求對(duì)樁進(jìn)行檢驗(yàn)。工程基樁的檢測(cè)內(nèi)容包括基樁承載力檢測(cè)和樁身完整性檢測(cè)。樁承載力檢測(cè)及施工完成后效果見圖1、圖2。

圖1　靜載試驗(yàn)堆載

圖2　樁施工完成效果

2　施工注意事項(xiàng)

2.1混凝土方量控制

由于工程采用水下混凝土澆筑，串孔、軟弱層、混凝土質(zhì)量缺陷等不可預(yù)見性因素多，給混凝土方量控制增加了一定難度。根據(jù)本工程及相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，可通過以下方面進(jìn)行控制：

(1)嚴(yán)格控制混凝土供應(yīng)量，防止混凝土公司偷工減料。加強(qiáng)質(zhì)量控制，對(duì)泥漿的指標(biāo)檢測(cè)，控制土層變化在鉆進(jìn)中的影響，減少或防止意外情況的發(fā)生。

(2)控制旋挖機(jī)轉(zhuǎn)速及提升速度。嚴(yán)格控制每個(gè)工作循環(huán)的鉆進(jìn)尺度 ,避免發(fā)生埋鉆事故，同時(shí)應(yīng)適當(dāng)控制回轉(zhuǎn)斗的提升速度。升降速度宜保持在0.75～0.85 m/s,避免因提升速度過快引起的孔壁坍塌情況發(fā)生。

(3)應(yīng)控制最后一次灌注量，超灌高度宜為80～100cm，保證鑿除浮漿后樁頂混凝土強(qiáng)度；同時(shí)計(jì)算好超灌量，減免因此而產(chǎn)生的超方。

2.2孔口坍塌處理

成孔后由于振動(dòng)和泥漿沖刷的影響，護(hù)筒的周圍和底部土層松動(dòng)，使孔口坍塌。發(fā)生坍塌后即打撈護(hù)筒并對(duì)樁孔用黏土回填重新鉆進(jìn)。以直徑0.8 m樁為例，在樁施工時(shí)，先在樁位處挖出φ1.2 m的圓坑，護(hù)筒選用φ1.0 m、長2.5 m的鋼護(hù)筒，再將護(hù)筒放入坑內(nèi)，護(hù)筒底部0.5 m四周回填混凝土，其余部分回填黏土進(jìn)行處理。

2.3沉渣控制

旋挖樁樁端沉渣控制一直是一個(gè)技術(shù)難題，尤其是高填方場(chǎng)地樁端沉渣。經(jīng)對(duì)重慶京東方樁基工程、成都京東方樁基工程工地現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，提出以下沉渣控制技術(shù)，通過多個(gè)控制技術(shù)相結(jié)合，最終達(dá)到降低沉渣厚度，最大限度地消除沉渣對(duì)基樁承載力的不利影響的目的[6-7]。

(1)混凝土澆筑方式采用滑閥(隔水塞)式施工工藝。

(2)成樁后采用后注漿技術(shù)對(duì)沉渣進(jìn)行固結(jié)。

(3)選用平底撈砂鉆斗，進(jìn)行撈渣10 min以上，并保持不進(jìn)尺，保持慢速空轉(zhuǎn)撈渣，撈渣結(jié)束后，不允許反轉(zhuǎn)。

(4)合理確定混凝土澆筑時(shí)間，盡量縮短施工時(shí)間，成孔后待灌時(shí)間一般不超過3 h， 防止因等待時(shí)間過長發(fā)生孔壁垮塌， 渣土掉入孔底。

(5)鋼筋籠吊放過程中，要求對(duì)準(zhǔn)孔位，垂直緩放入孔，不碰撞孔壁使泥土坍落樁底。

(6)采用導(dǎo)管二次清孔。

2.4填方地段處理

處理松散高填方地基,目前成都地區(qū)常用的加固方法有灌漿法、強(qiáng)夯法、樁基礎(chǔ)等。但由于松散高填方的空洞較大,采用灌漿法處理時(shí),容易出現(xiàn)跑漿,無法控制漿液的流向, 加之本身孔隙之大, 欲達(dá)到灌注效果,其注漿量非常大, 成本相當(dāng)高。強(qiáng)夯的有效加固深度一般在10 m以內(nèi),10 m以下部分,則由于強(qiáng)夯能量的衰減而不能得到加固,使得有效加固深度以下存在一仍處于欠固結(jié)狀態(tài)的下臥層,建筑物在上部荷載作用下可能會(huì)發(fā)生不均勻沉降現(xiàn)象。

在成都京東方樁基工程CUB區(qū)施工中，小部分區(qū)域由于往年連砂石被盜，之后進(jìn)行回填，鉆孔揭露回填土厚度約2～11 m，填土多為生活垃圾，在旋挖鉆進(jìn)過程中，出現(xiàn)塌孔、串孔現(xiàn)象嚴(yán)重，混凝土嚴(yán)重超方，最初決定采用泥漿護(hù)壁來解決塌孔問題,終究沒有成功。就其原因,主要在于松散碎石土的孔隙率相當(dāng)大,泥漿發(fā)生嚴(yán)重的漏漿現(xiàn)象,向孔內(nèi)補(bǔ)充的泥漿很快便從孔壁滲漏,無法保持水頭高度,防止坍孔現(xiàn)象不能得到控制。

經(jīng)多次討論分析,決定采取以下措施來解決這一問題:加長護(hù)筒，穿越易垮塌段，垮塌段較長時(shí)，采取全套管旋挖鉆進(jìn)法，塌孔問題得到解決。

3　結(jié)論

旋挖成孔灌注樁后注漿工藝通過向樁側(cè)和樁端注入高壓水泥漿，對(duì)樁間土及樁底沉渣進(jìn)行固結(jié)，通過成樁后靜載試驗(yàn)及樁身質(zhì)量檢測(cè)，證實(shí)其有效提高了樁端和樁側(cè)摩阻力，提升了施工質(zhì)量。

本文通過對(duì)旋挖成孔灌注樁后注漿技術(shù)成功運(yùn)用的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在分析該項(xiàng)技術(shù)及施工中相關(guān)問題的基礎(chǔ)上，對(duì)其在工程中的應(yīng)用及進(jìn)一步完善提出了部分對(duì)策和建議。

隨著旋挖成孔工藝應(yīng)用范圍逐步向工程樁領(lǐng)域延伸，以及其在房屋建筑、市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的廣泛使用，該技術(shù)與其他工藝的綜合運(yùn)用已成為一種趨勢(shì)，如何在發(fā)揮其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，融合其他工藝，推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，將成為日后工程技術(shù)人員關(guān)注的課題。

[1]張啟君.國內(nèi)外旋挖鉆機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析(上篇)[J].建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2006(4)：47-52.

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[3]王科. 成都地區(qū)旋挖成孔灌注樁的相關(guān)問題探討[J]. 四川建筑科學(xué)研究,2011,37(1):124-127.

[4]陳飛，陳雄志.旋挖鉆進(jìn)工藝在鉆孔灌注樁后壓漿工程中的應(yīng)用[J].探礦工程,2012,39(12):57-59.

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[7]康景文，孟貴林，李圣，等.昔格達(dá)泥巖中后壓漿沖孔灌注樁承載力研究[J] .巖土工程學(xué)報(bào)，2010,32(增2):123-126.

孟寶華(1988～)，男，碩士研究生，助理工程師，主要從事巖土工程設(shè)計(jì)與施工管理工作。

TU753.3

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[定稿日期]2016-03-04