朱慧玲

上海建工股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200032

旋挖鉆孔灌注樁因其適應(yīng)范圍廣、效率高、污染少、成本低等特點(diǎn)，日益成為建筑工程地基的首選。目前，旋挖鉆孔灌注樁在加勒比地區(qū)罕有應(yīng)用，但隨著相關(guān)工程的不斷開展，施挖鉆孔灌注樁今后在該地區(qū)將有更大市場(chǎng)。因此，探討如何提高該地區(qū)旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)，并滿足美國(guó)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)確保工程推進(jìn)十分重要[1-5]。

1 工程概況

庫瓦兒童醫(yī)院工程位于中美洲特立尼達(dá)和多巴哥共和國(guó)內(nèi)庫瓦區(qū)，建筑面積約34 194 m2，主要由醫(yī)院樓、能源中心、培訓(xùn)樓、訓(xùn)練中心等組成，地上1～4層，最高建筑總高度22.05 m。

工程一期用地約14萬 m2，基地西側(cè)為高速公路，其余三側(cè)為丘陵地?，F(xiàn)場(chǎng)標(biāo)高33.00～59.00 m，地勢(shì)起伏較大。場(chǎng)地所在地區(qū)地下水位較低，根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告的描述，在雨季，一般地下3 m以內(nèi)沒有水，3 m以下逐漸有水，到7 m含水量變高。

場(chǎng)地土質(zhì)為粉質(zhì)黏土，在自然地面下0～2.75 m為帶黏土和碎石的黏質(zhì)粉土，2.75～15.70 m為帶有一定細(xì)砂的粉質(zhì)黏土。項(xiàng)目設(shè)計(jì)單位為美國(guó)HKS公司，工程須符合美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）的標(biāo)準(zhǔn)要求，項(xiàng)目驗(yàn)收需取得JCAHO認(rèn)證。該項(xiàng)目工期緊、工作量大，對(duì)質(zhì)量、環(huán)保要求高。

2 工程重、難點(diǎn)

1）本工程采用樁基礎(chǔ)。由于場(chǎng)地地處高速公路，使用何種樁機(jī)選型既滿足工程技術(shù)要求又能對(duì)周邊環(huán)境影響較小是一大技術(shù)難點(diǎn)。

2）結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源情況以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，選擇合理的沉樁工藝和流程是樁基工程的關(guān)鍵。旋挖鉆孔灌注樁具備施工效率高、噪聲小、有利于環(huán)保以及適用地層廣泛、易于管理等眾多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也有自重大、孔壁護(hù)壁差、軟土孔內(nèi)易產(chǎn)生負(fù)壓等不足，如施工工藝處理不當(dāng)，極易造成成樁質(zhì)量問題。

3）按業(yè)主要求，樁基礎(chǔ)施工和檢測(cè)需滿足ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求，中美規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)存在一定的差異性，必須進(jìn)行差異比較和施工工藝合理控制。

3 施工研究過程

3.1 工藝與設(shè)備選型

根據(jù)本工程單體多而分散且鄰近高速公路的特點(diǎn)，選擇便于轉(zhuǎn)場(chǎng)且對(duì)周邊環(huán)境影響較小的旋挖鉆孔灌注樁機(jī)。旋挖鉆孔灌注樁機(jī)是一種綜合性的鉆機(jī)，可以適應(yīng)多種地層，具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、成孔速度快和對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn)。

旋挖鉆孔灌注樁機(jī)的選擇應(yīng)綜合考慮樁的規(guī)格、穿越土層的特性、樁端土的特性、單樁極限承載力及布樁密度等因素。本項(xiàng)目選用KR-125A型多功能鉆孔樁機(jī)施工，工作狀態(tài)寬度2 800 mm，高度14 800 mm，成孔直徑600～1 200 mm，成孔深度可達(dá)32 m，最大提升力主卷揚(yáng)機(jī)最大提升力120 kN，輔卷揚(yáng)機(jī)最大提升力60 kN。

3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

選用旋挖鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)樁徑600 mm，合計(jì)約2 678根，樁長(zhǎng)12～19 m，承臺(tái)有單樁、多樁承臺(tái)，部分位置上部結(jié)構(gòu)存在剪力墻的位置為群樁承臺(tái)。單樁承載力特征值≥2 650 kN，樁體混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30。

3.3 施工部署

根據(jù)本工程多個(gè)單體的總體部署，灌注樁2 678根，現(xiàn)場(chǎng)做了6組試樁，其中5組為靜載測(cè)試，分別在醫(yī)院樓、動(dòng)力中心、訓(xùn)練中心和兒童住院樓位置；1組為抗拔測(cè)試，在成人住院樓位置。

為滿足工期要求，樁機(jī)平均每天完成樁數(shù)量為16～20根，樁基施工工期約為175 d?？傮w施工順序：A醫(yī)院樓低跨→B醫(yī)院樓高跨→C兒童住院樓→D成人住院樓→E醫(yī)院樓入口→F動(dòng)力中心→G污水處理中心→H連廊→I培訓(xùn)中心→J擋土墻（圖1）。

圖1 庫瓦兒童醫(yī)院總平面布置

4 主要施工技術(shù)控制要點(diǎn)

4.1 準(zhǔn)備工作

1）圖紙與方案。組織有關(guān)人員認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究圖紙，完成自審、會(huì)審等工作，編制專項(xiàng)方案作為工程施工生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件，方案通過內(nèi)部審核后還需向業(yè)主代表提交全部施工方案，包括機(jī)械設(shè)備和材料清單、施工流程和工藝方法、質(zhì)量控制措施、環(huán)保控制措施，業(yè)主代表進(jìn)行審批把關(guān)，并全程監(jiān)督實(shí)施。

2）場(chǎng)地準(zhǔn)備。場(chǎng)地平整直至滿足樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)和移位條件，根據(jù)工程控制網(wǎng)點(diǎn)，對(duì)測(cè)放的各樁位中心坐標(biāo)及開挖位置進(jìn)行復(fù)核，無誤后做好交樁記錄。

4.2 護(hù)筒設(shè)置

ASTM規(guī)范對(duì)護(hù)筒的埋設(shè)沒有具體規(guī)定?，F(xiàn)場(chǎng)采用厚8 mm鋼板護(hù)筒制作，護(hù)筒內(nèi)徑800 mm，長(zhǎng)度4.0 m，埋設(shè)時(shí)護(hù)筒口地面30 cm，以防鉆渣倒灌，在護(hù)筒定位后及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置，嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線偏差不大于5 mm，護(hù)筒四周用黏性土搗實(shí)。

4.3 樁機(jī)就位

樁機(jī)就位，ASTM與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范大致相同。保持樁機(jī)機(jī)身水平且平穩(wěn)，使鉆孔樁中心完全對(duì)準(zhǔn)樁中心。

4.4 泥漿配置

ASTM規(guī)范對(duì)泥漿指標(biāo)控制與國(guó)內(nèi)規(guī)范存在差異，ASTM規(guī)范對(duì)泥漿的密度、黏度、pH性能指標(biāo)有具體要求，泥漿注入時(shí)，要求相對(duì)密度1.03～1.11，黏度14.0～22.5，pH為8～11，在澆筑混凝土?xí)r泥漿要求相對(duì)密度為1.03～1.20，黏度、pH與泥漿注入時(shí)相同，對(duì)膠體率和含砂率沒有規(guī)定，只要滿足孔壁穩(wěn)定和有利于混凝土澆筑即可。

本次泥漿制備途徑采取現(xiàn)場(chǎng)2臺(tái)GPS-10回轉(zhuǎn)鉆機(jī)實(shí)施原土造漿、泥漿護(hù)壁成孔后的泥漿回收，經(jīng)除砂處理后，供KR-125旋挖鉆孔灌注樁成孔的穩(wěn)定液備用。

4.5 成孔控制

1）正式開工前要試孔，主要是檢查孔壁的穩(wěn)定性和持穩(wěn)時(shí)間。

2）如果孔壁穩(wěn)定性差，持穩(wěn)時(shí)間短，則要給旋挖鉆孔灌注樁成孔預(yù)備泥漿做鉆孔穩(wěn)定液。泥漿制備可通過2臺(tái)GPS-10鉆機(jī)原土造漿成孔后的泥漿回收后，經(jīng)除砂處理給旋挖鉆孔灌注樁備用。

3）成孔至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)，將調(diào)制好的泥漿注入，維持孔壁的穩(wěn)定。澆筑前如孔底沉渣超限，應(yīng)采取泥漿循環(huán)二次清孔，結(jié)合中美規(guī)范控制泥漿指標(biāo)，在澆灌前孔內(nèi)的泥漿相對(duì)密度≤1.2，含砂率≤4%，黏度18～20 s。用測(cè)錘控制成孔深度并保持孔底沉渣厚度≤50 mm。

4）終孔條件同時(shí)滿足：以設(shè)計(jì)孔深（＝孔口標(biāo)高－設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高）為依據(jù)，與巖土工程勘察報(bào)告附近勘察孔資料基本吻合，無地層突變情況。

5）ASTM規(guī)范成孔施工允許偏差：樁中心位置±75 mm；孔深≥設(shè)計(jì)規(guī)定；傾斜度≤1.5%；鋼筋籠頂標(biāo)高允許偏差－75 mm、＋150 mm；樁直徑≥設(shè)計(jì)樁徑，樁頂標(biāo)高＜25 mm。國(guó)內(nèi)規(guī)范相比ASTM規(guī)范偏差控制要更嚴(yán)，實(shí)際操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按國(guó)內(nèi)規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量控制。

4.6 鋼筋籠制作及吊放控制

1）鋼筋籠制作吊放。進(jìn)場(chǎng)后的鋼筋應(yīng)按規(guī)范規(guī)定按批量取樣送檢，并按要求做焊接試件送檢，檢驗(yàn)合格才準(zhǔn)許使用。在鋼筋籠四周按2 m間距設(shè)置定位船形保護(hù)層定位筋，為節(jié)省孔口安放時(shí)間，鋼筋籠在制作場(chǎng)一節(jié)成形（含焊好吊筋）。鋼筋籠制作質(zhì)量檢驗(yàn)控制標(biāo)準(zhǔn)與ASTM規(guī)范差異不大，現(xiàn)場(chǎng)按國(guó)內(nèi)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)控制。

2）鋼筋籠吊放。鋼筋籠經(jīng)驗(yàn)收合格后，成孔同步送到孔前，起吊時(shí)使用主鉤和副鉤，先以平直的方式脫離地面后，繼續(xù)調(diào)整主鉤和副鉤，在空中完成鋼筋籠豎直和直溜，并徐徐入孔，不碰擦孔壁，居中就位固定。

4.7 混凝土澆筑工藝主要控制

1）導(dǎo)管安裝。ASTM規(guī)范要求導(dǎo)管直徑≥254 mm，導(dǎo)管選用直徑300 mm鋼導(dǎo)管，安裝前認(rèn)真檢查導(dǎo)管外觀、絲扣完好情況及密封性，嚴(yán)禁使用變形或破損、內(nèi)壁黏掛混凝土不光潔、絲扣損壞的不合格導(dǎo)管。導(dǎo)管要安裝匹配的密封膠圈，并上緊上嚴(yán)，否則要予以更換。不使用泥漿沖孔時(shí)，灌注前一定要濕潤(rùn)導(dǎo)管漏斗內(nèi)壁。水下混凝土封底須設(shè)置隔水栓，隔水栓應(yīng)有良好的隔水性能并能順利排出?；炷翝仓戤?，將導(dǎo)管、漏斗清洗干凈。

2）混凝土澆筑。采用C30預(yù)拌混凝土澆筑，確保良好的和易性和流動(dòng)性，ASTM規(guī)范和國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)坍落度的要求見表1，實(shí)際混凝土坍落度能夠滿足中美規(guī)范要求。混凝土供應(yīng)和鋼筋籠制作安裝要與成孔工序同步，即確認(rèn)到場(chǎng)的鋼筋籠、導(dǎo)管和混凝土均合格后就可開孔。ASTM規(guī)范對(duì)首灌混凝土的數(shù)量和操作過程無具體要求，只要求導(dǎo)管內(nèi)首灌混凝土充滿直到漏斗底部?，F(xiàn)場(chǎng)按國(guó)內(nèi)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)施工，導(dǎo)管澆筑前距孔底≤50 cm，首灌混凝土后樁內(nèi)混凝土面應(yīng)保證高于導(dǎo)管出料口800 mm以上，在混凝土面高于導(dǎo)管出料口2 m以上方可抽拔導(dǎo)管，用導(dǎo)管回插搗實(shí)，以后每次拆導(dǎo)管后埋深應(yīng)保持2 m以上，導(dǎo)管埋深≤8 m。與此同時(shí)把溢出孔口泥漿由管溝排至已挖好的沉淀池內(nèi)，以防止泥漿污染環(huán)境。澆筑混凝土?xí)r，隨時(shí)檢查混凝土澆筑量及澆筑樁長(zhǎng)，混凝土澆筑的充盈系數(shù)由根據(jù)實(shí)際澆筑量計(jì)算確定，作為申報(bào)下次澆筑混凝土計(jì)劃的計(jì)算依據(jù)。混凝土澆筑將至設(shè)計(jì)樁頂時(shí)，要用長(zhǎng)柄漏勺，撈取樁頂混凝土樣見證，保證浮樁（設(shè)計(jì)樁頂以上的混凝土）高度為1 m左右，同時(shí)，決定終灌混凝土后，要慢速活動(dòng)導(dǎo)管數(shù)次，插擠流動(dòng)性已經(jīng)變差的樁頂混凝土，使其向籠外擠密擴(kuò)散，保證樁頂混凝土保護(hù)層厚實(shí)豐滿，落距控制在1 m以內(nèi)，以密實(shí)樁頂混凝土。

表1 水下混凝土坍落度規(guī)定

5 靜載試驗(yàn)

本工程對(duì)成樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測(cè)和單樁靜載實(shí)驗(yàn)。根據(jù)采集的低應(yīng)變檢測(cè)曲線分析，靜載荷試驗(yàn)前判定樁身結(jié)構(gòu)完整，均為Ⅰ類樁。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)美國(guó)ASTM-D1 143標(biāo)準(zhǔn)采用了快速荷載試驗(yàn)法進(jìn)行工程試樁的靜載試驗(yàn)。與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 106—2014差異主要體現(xiàn)在加卸載程序和讀數(shù)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)更注重試驗(yàn)過程的控制，快速荷載試驗(yàn)法具有試驗(yàn)周期較短、采用時(shí)間間隔加載便于控制的特點(diǎn)，減少了人為因素和晝夜溫差給試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來的誤差影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示：沉降和穩(wěn)定時(shí)間正常，荷載-位移曲線未發(fā)生陡降，單樁豎向抗壓承載力特征值均滿足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)工程樁的靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)和逐級(jí)加載、卸載的情況（圖2），進(jìn)行檢測(cè)的工程樁單樁承載力和累計(jì)沉降量均滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語

旋挖鉆孔灌注樁施工工藝因其優(yōu)點(diǎn)多也逐漸在國(guó)外工程中得到應(yīng)用，但由于受標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范差異、地質(zhì)條件、工藝控制復(fù)雜等因素影響，極易造成質(zhì)量問題和事故，必須掌握所在地的地質(zhì)特性和氣候條件，從施工準(zhǔn)備、設(shè)備選型、成孔控制、混凝土澆筑等方面加強(qiáng)施工過程控制。國(guó)內(nèi)外規(guī)范并非孰優(yōu)孰劣，而是各有所長(zhǎng)，本文通過庫瓦兒童醫(yī)院旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)控制，將中美標(biāo)準(zhǔn)有效結(jié)合起來，制定積極有效的技術(shù)控制策略，嚴(yán)格管控、精心施工，確保了旋挖鉆孔灌注樁施工質(zhì)量和安全。