蔣生文 劉煥利 趙志偉 鄭業(yè) 楊亮

【摘 要】福建某核電廠區(qū)500 kV廊道基礎(chǔ)處于臨時回填的厚層碎石土區(qū)域，前期設(shè)計圖紙未考慮使用樁基礎(chǔ)，設(shè)備安裝單位提出電纜帶電運行后，對沉降擾動異常敏感，廊道結(jié)構(gòu)不允許有不均勻沉降，針對現(xiàn)場實際情況，通過地基處理方案對比，最終選用沖孔灌注樁。樁基施工區(qū)域處于剛剛?cè)斯せ靥钇貙?，未?jīng)級配和處理，均勻性、密實性差，沖孔灌注樁在泥漿護壁施工過程中碰到孤石或間隙較大的碎石，泥漿瞬間流失，容易出現(xiàn)漏漿、塌孔、卡鉆等質(zhì)量問題。文章結(jié)合實際工程案例，闡述了沖孔灌注樁在臨時回填的大片石回填土區(qū)域的施工難點和技術(shù)措施，對比和分析現(xiàn)場不同的實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合施工經(jīng)驗和有關(guān)文獻，為在類似碎石回填土區(qū)域進行樁基施工減少漏漿、塌孔現(xiàn)象及提升樁基施工控制質(zhì)量提供參考。

【關(guān)鍵詞】沖孔灌注樁;大碎石回填土;漏漿;塌孔

【中圖分類號】U44;TU4 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2022）02-0120-03

0 引言

目前，樁基工程是建筑結(jié)構(gòu)中常用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式之一，特別適用于建筑物荷載大、承載力要求高，但地質(zhì)條件不均勻、處于軟弱地基、施工場地狹窄的施工場地。沖孔灌注樁常規(guī)做法是采用泥漿護壁施工工藝，但在臨時回填的厚層碎石土區(qū)域，回填采用開山碎石土，石頭粒徑不一且未分層夯實回填，采用泥漿護壁施工經(jīng)常會出現(xiàn)漏漿、塌孔、偏孔等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響現(xiàn)場施工進度，同時漏漿和塌孔會造成樁基孔徑增加，增大砼澆筑時的充盈系數(shù)，使成本增加。因此，如何保證碎石回填土區(qū)域樁基施工質(zhì)量，降低樁基漏漿、塌孔發(fā)生頻率，是施工單位必須解決的關(guān)鍵問題[1]。本研究以某核電廊道施工項目為例，對項目施工中回填的厚層碎石區(qū)域沖孔灌注樁施工工藝和質(zhì)量控制進行分析和探討。

1 工程概況

某核電廊道施工項目位于福建省福清市，核電站500 kV廊道主體結(jié)構(gòu)寬度為4.3～16 m，高度為4 m，電纜溝結(jié)構(gòu)頂高出室外場平100 mm：即±0.000 m左右（相當(dāng)于絕對標(biāo)高為11.15 m），底板和墻體為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚度為400 mm，廊道總長度約370 m。

鑒于廊道內(nèi)500 kV電纜管線和設(shè)備安裝后帶電運行，不能承受擾動和不允許存在不均勻沉降，對沉降相當(dāng)敏感，廊道基礎(chǔ)由前期的C15墊層換填，臨時更改為沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁基總根數(shù)為101根，樁徑D=800 mm。樁基混凝土為C35P8防水混凝土，以中風(fēng)化黑云母花崗巖作為樁端持力層，樁端要求進入穩(wěn)定基巖至少800 mm，單樁豎向承載力特征值為3 000 kN。

根據(jù)前期現(xiàn)場施工記錄，樁基區(qū)域大部分為人工回填片石，一次性回填厚度約15 m，未按照規(guī)范要求進行分層壓實，故沖孔灌注樁在泥漿護壁施工過程中容易出現(xiàn)漏漿、塌孔等質(zhì)量問題。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察院提供的《廠區(qū)巖土工程勘察報告》，現(xiàn)場的原地貌為海成巖灘地貌，經(jīng)風(fēng)化剝蝕和海水侵蝕作用形成礁石，漲潮時被淹沒，退潮時出露巖石和海灘。巖灘呈帶狀，出露巖石大部分為中風(fēng)化巖，部分為微風(fēng)化巖。現(xiàn)地貌已鏟平時回填至標(biāo)高+11.00 m，屬人工回填地貌。本次揭露地層：①人工回填片石（Q4ml）、④黑云母花崗巖（）、⑤輝綠巖脈（βμ）、⑥閃長玢巖脈（δμ）。

地質(zhì)剖面示意圖如圖1所示，各地層特征依次描述如下。

（1）人工回填片石（Q4ml）：雜色，主要由人工開山回填片石、碎石、塊石、巖屑組成，混少量砂粒、黏性土，片石粒徑大小不等，一般為8～30 cm，最大粒徑約1.2 m，呈棱角狀，未經(jīng)級配，未經(jīng)處理，均勻性、密實性差，巖性主要為黑云母花崗巖，松散。層厚1.8～14.9 m，層底標(biāo)高為-4.04～9.43 m。本工程樁基施工主要處于此地層區(qū)域。

（2）黑云母花崗巖（）：呈灰白色，巖脈大都沿裂隙侵入，花崗巖與巖脈緊密接觸，該層場地主要為強風(fēng)化和中等風(fēng)化基巖，最大揭露厚度為8.10 m。

3 工藝難點和技術(shù)措施探討

3.1 廊道基礎(chǔ)方案選擇說明

廊道基礎(chǔ)設(shè)計底標(biāo)高為-3.400 m，原設(shè)計圖紙方案為直接開挖到中風(fēng)化基巖，開挖深度為5～15 m，超挖部分采用C15砼換填。因為現(xiàn)場總平面大件吊裝施工有臨時運輸通道需求，所以需要對部分廊道區(qū)域（18～20段）臨時回填至室外標(biāo)高，采用碎石和素土一次性回填完成，回填厚度約15 m，回填施工時未按照規(guī)范要求進行分層壓實[2]。

3.2 碎石回填區(qū)域施工難點探討

廊道基礎(chǔ)更改為沖孔灌注樁后，樁基施工區(qū)域均處于人工回填片石地層，為近期回填，回填時間約1個月，主要由人工開山回填片石、碎石、塊石、巖屑組成，最大粒徑約1.2 m，未經(jīng)級配和處理，均勻性、密實性差，沖孔灌注樁在泥漿護壁施工過程中碰到孤石或間隙較大碎石，泥漿瞬間流失，特別容易出現(xiàn)漏漿、塌孔、卡鉆等質(zhì)量問題。

如何通過調(diào)整泥漿比重、增加黏土塊或水泥、選擇合適的沖孔鉆進方式，保證碎石回填土區(qū)域樁基施工質(zhì)量，減少漏漿、塌孔，避免卡鉆等質(zhì)量問題，這是本次碎石回填土區(qū)域沖孔灌注樁施工的重點和難點。

4 碎石回填土區(qū)域沖孔灌注樁施工技術(shù)

4.1 工藝流程

工藝流程：施工準(zhǔn)備→樁位測放→開孔、埋設(shè)護筒→鉆機就位檢測→沖擊成孔工藝參數(shù)試驗確定→驗槽終孔→一次清孔→測量孔底沉渣厚度→下鋼筋籠→下導(dǎo)漿管→二次清孔→測量孔底沉渣厚度→灌注混凝土→成樁驗收。

4.2 碎石回填土區(qū)域沖擊成孔工藝參數(shù)試驗

根據(jù)本工程特點，對大碎石回填土區(qū)域沖孔灌注樁沖擊成孔工藝參數(shù)進行試驗性分析，通過不斷調(diào)整泥漿比重、選擇性地增加黏土和水泥及開孔鉆進方式等，確定最適合本項目的沖擊成孔工藝參數(shù)，具體試驗分析情況見表1。

結(jié)合現(xiàn)場工藝參數(shù)試驗和實際情況，樁基沖擊成孔采取以下控制措施。

（1）開孔時，應(yīng)在護筒內(nèi)加滿稠泥漿，回填層較松散、漏漿嚴(yán)重孔段應(yīng)向孔內(nèi)填入黏土塊（必要時可加入水泥）用小沖程勤沖擊開孔鉆進，泥漿密度按照1.5考慮。

（2）沖孔時應(yīng)控制鋼絲繩放松量，勤放少放，防止鋼繩放松過多減少沖程放松過少不能有效沖擊，形成“打空錘”。

（3）在回填層，強風(fēng)化層沖程宜為1～2 m，沖擊頻率可選15～20次/min;在基巖沖擊時，宜采用高沖程為2.0～3.0 m，沖擊頻率可選10～14次/min。

（4）遇回填大孤石時，用高沖程猛沖，或者用高、低沖程交替沖擊，防止發(fā)生孔斜及卡鉆。

（5）每次停鉆后再次開鉆時，應(yīng)由低沖程逐漸加大到正常沖程，以免卡鉆。

（6）發(fā)生孔斜、梅花孔、縮徑等事故時，應(yīng)立即停鉆，測量事故孔深位置，用碎石塊回填至事故位置以上1 m左右，往復(fù)低沖程沖擊糾斜，重新沖孔[3]。

4.3 終孔驗收

在施工過程中，準(zhǔn)確判斷樁身全斷面入巖深度是保證樁承載力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，主要從以下4個方面進行綜合判斷。

（1）樁基沖孔施工嵌入基巖時記錄入巖標(biāo)高，結(jié)合詳勘報告的基巖面綜合判斷。

（2）查閱并分析沖孔施工記錄，正確計算基巖進尺速度，將進尺速度控制在0.1～0.2 m/h進入全巖層。

（3）沖進過程中要觀察孔口鋼絲繩的垂直與擺動情況，樁端全斷面進入基巖時鋼絲繩垂直、擺動不明顯，并且在錘頭觸底時出現(xiàn)輕微反彈且較平時反彈無偏離。

（4）使用細目篩網(wǎng)撈取巖渣，巖屑含量為50%～70%且含泥量、含砂量小于4%。

4.4 清孔

（1）第一次清孔：鉆孔達到設(shè)計深度后，采用正循環(huán)進行第一次清孔。把孔底沉渣清干凈（在打測量錘時手感到底部是巖層，表明底部沉渣已干凈），同時測出此時孔底標(biāo)高（即為無沉渣孔底標(biāo)高），并且保證孔口排出泥漿相對密度為1.18～1.22（泥漿密度采用泥漿密度計測出），含砂率<4%，漏斗黏度為17～20 s。

（2）第二次清孔：第一次清孔后提鉆，下入鋼筋籠、導(dǎo)管，利用導(dǎo)管進行第二次清孔，第二次清孔后打測量錘，測出孔底標(biāo)高，第二次清孔后孔底標(biāo)高減去第一次清孔后測出的孔底標(biāo)高差值即孔底沉渣厚度。當(dāng)孔底沉渣厚度<5 cm，泥漿相對密度≤1.20，漏斗黏度為17～20 s，含砂率<4%，即可停止清孔作業(yè)，準(zhǔn)備灌注砼。

（3）二次清孔結(jié)束后，應(yīng)在2 h內(nèi)灌注混凝土。如果2 h內(nèi)未能灌注混凝土，應(yīng)測量孔底沉渣，若孔底沉渣大于5 cm，則應(yīng)重新清孔。

4.5 砼灌注

（1）砼灌注前放好隔水塞，上壓蓋板，導(dǎo)管底口距孔底0.3～0.5 m。灌注前須檢查砼的和易性，要求坍落度為180～220 mm方可灌注，砼初灌量應(yīng)滿足導(dǎo)管初次埋置深度不小于1 m的要求。

（2）砼灌注必須連續(xù)進行。灌注過程中要經(jīng)常探測混凝土面高度，適當(dāng)拆卸導(dǎo)管，埋管深度以2～6 m為宜。一次提管拆管不得超過5 m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出混凝土面。

（3）控制砼的灌注量，用取樣器或測錘確認(rèn)灌注高度，使灌注的樁頂標(biāo)高比設(shè)計標(biāo)高高出約1 m。

5 碎石回填土區(qū)域灌注樁質(zhì)量控制要點

5.1 塌孔和漏漿控制措施

（1）樁基沖孔施工先在護筒內(nèi)加滿稠泥漿（泥漿相對密度為1.40～1.50），回填層較松散漏漿嚴(yán)重孔段向孔內(nèi)填入黏土塊（必要時可加入水泥）用小沖程、勤沖擊開孔鉆進。

（2）回填層樁基沖孔施工沖程宜為1～2 m。

（3）出現(xiàn)漏漿應(yīng)馬上提錘，防止因塌方而埋錘，同時將黏性土摻混片石投入孔中，漏漿嚴(yán)重時在加入黏土的同時加入適量的水泥，低錘沖擊，使黏土塊、水泥、片石擠入孔壁成孔，視漏漿程度反復(fù)拋填并進行沖擊，直到不漏為止?？變?nèi)回填不漏漿后，不應(yīng)立即施工，要等3～4 h后再施工，以利于泥漿的護壁。

（4）遇到回填層大孤石時，用高沖程猛沖，或者用高、低沖程交替沖擊，防止發(fā)生孔斜及卡鉆[4]。

5.2 偏孔

（1）嚴(yán)格校核樁機定位，在沖孔過程應(yīng)經(jīng)常校核沖錘中心位置，發(fā)現(xiàn)偏移應(yīng)及時糾正沖錘中心位置，若偏位過大應(yīng)填入黏土球并進行修孔，確?？孜徽_。嚴(yán)格控制孔徑，確?？讖秸`差在±50 mm內(nèi)，以免鋼筋籠放入孔中偏向一側(cè)而發(fā)生樁位偏位。

（2）發(fā)生孔斜、偏孔事故時，應(yīng)立即停鉆，測量事故孔深位置，用碎石塊回填至事故位置以上2 m左右，找平孔底、保持孔底硬度相對均勻，然后反復(fù)低沖程沖擊糾斜，重新沖孔。

（3）若回填片石和黏土處理效果不理想，可先掏渣清孔，再將混凝土（C20以上）向孔內(nèi)灌注封底，將傾斜的基巖面灌注找平。灌注標(biāo)高一般可控制在2～3倍樁徑且不小于1.0 m，待強度達到一定程度后再繼續(xù)鉆進成孔。

（4）若樁基沖孔至基巖斜面出現(xiàn)偏孔，回填重新沖孔調(diào)整效果不理想，可適當(dāng)調(diào)整鉆頭直徑，采用大直徑鉆頭沖孔施工，調(diào)整偏位。

5.3 樁基承載力檢測結(jié)果

樁基施工完成后對樁基進行承載力檢測，根據(jù)福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司出具的檢測報告顯示：本工程合計101根樁基，采用低應(yīng)變法檢測樁基完整性，檢測結(jié)論為Ⅰ類樁89根，占比為88.1%;Ⅱ類樁12根，占比為11.9%。采用鉆芯法檢測樁基承載力，檢測樁基數(shù)量10根，檢測結(jié)論為8根樁基為Ⅰ類樁，樁底沉渣厚度、樁端持力層性狀、樁身砼強度代表值均滿足設(shè)計要求;2根為Ⅱ類樁，樁身砼強度代表值滿足設(shè)計要求。廊道樁基承載力檢測結(jié)果為合格，滿足要求。

6 結(jié)論

綜上所述，通過福清核電碎石回填層沖孔灌注樁施工技術(shù)研究與探討可知，臨時回填土區(qū)域沖孔灌注樁施工中應(yīng)事先嚴(yán)格控制回填質(zhì)量，分層夯實，并且不得采用軟土、凍土及粒徑大于200 mm的碎石土回填。樁基沖孔施工過程中應(yīng)采取提高泥漿比重、增加黏土塊或者水泥，采用小沖程、勤沖擊開孔鉆進方式等技術(shù)控制措施，可以減少出現(xiàn)漏漿、塌孔等質(zhì)量問題，確保大碎石回填土區(qū)域沖孔灌注樁的施工質(zhì)量滿足要求。

參 考 文 獻

[1]蘇穩(wěn).淺談巖溶地區(qū)沖孔灌注樁的常見問題及控制對策[J].福建建材，2015（3）：49-50.

[2]王粯云，肖緒文.建筑施工手冊[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]JGJ 94—2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4]JGJ 106—2014，建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范[S].