周 宇， 周 勇， 唐海平

(成都建工雅安建設(shè)有限責(zé)任公司，四川雅安 625100)

鉆孔灌注樁因具有承載力高、造價(jià)低、施工無振動(dòng)、無噪音污染、無擠土效應(yīng)、對(duì)各種土層的適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故在各類工程中受到了廣泛應(yīng)用[1]。目前，鉆孔灌注樁常用的成孔方法有：長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔法、沖擊鉆機(jī)成孔法、旋挖鉆機(jī)成孔法和人工挖孔成孔法等。因長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)成孔法和人工挖孔成孔法具有明顯的施工局限性，而旋挖鉆機(jī)成孔法和沖擊鉆機(jī)成孔法相對(duì)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，因而是當(dāng)下灌注樁最主要的2種成孔方式[2-4]。對(duì)于存在大漂石及地下暗流的河床中進(jìn)行的樁基工程，選擇正確的施工方法是確保施工順利開展的關(guān)鍵。如采用單一的旋挖鉆機(jī)成孔法或沖擊鉆機(jī)成孔法，大漂石將成為旋挖鉆機(jī)成孔的一大障礙，而地下暗流的存在將導(dǎo)致沖擊鉆機(jī)成孔無法正常推進(jìn)。沖擊鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)聯(lián)合成孔的成功探索[4-7]，為解決前述問題指明了方向。

1 工程概況

四川雅安熊貓綠島公園位于雨城區(qū)新老城之間的水中壩島上，占地面積為20.36 hm2，整體規(guī)劃為“一軸、一環(huán)、一帶、六片區(qū)”的空間結(jié)構(gòu)。女媧補(bǔ)天雕塑是該公園的一個(gè)重要景觀節(jié)點(diǎn)，雕塑屹立于青衣江與周公河相匯處的江中，距水中壩島頭最前端堤岸約30 m。

女媧補(bǔ)天雕塑的高度約28.6 m，重約100 t。雕塑基礎(chǔ)采用9根直徑1 500 mm的沖孔灌注樁，樁長(zhǎng)約20 m，樁端持力層為中風(fēng)化泥巖，單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值為2 500 kN，樁頂承臺(tái)尺寸12 m×12 m×2.5 m。

2 工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)本工程巖土詳勘報(bào)告，場(chǎng)地地層自上而下的情況為：

①層(粉砂)：黃褐色、青灰色，飽和，呈松散狀態(tài)。以長(zhǎng)石、石英、角閃石礦物顆粒為主，含少量云母碎片。該層由于處于河床沖積，局部含泥量稍大。該層在該河段均有分布，厚度4.90～5.50 m，平均厚度5.13 m。層底埋深：4.90～5.50 m，平均5.13 m。

②層(塊石)：雜色。母巖成分以花崗巖、閃長(zhǎng)巖為主，砂巖、白云巖次之，中—微風(fēng)化。磨圓度好，呈亞圓形。粒間由粉土及砂土充填。按骨架顆粒含量、排列方式、接觸關(guān)系及N120超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)，劃分為松散、稍密2個(gè)亞層：②-1層松散塊石：粒徑在20～80 mm之間，大者150 mm以上，含量約占總重的50%～55%。骨架顆粒絕大部分不接觸，排列十分混亂。該層在該河段均有分布，厚度1.30～3.30 m，平均厚度2.43 m。層底埋深：6.20～8.30 m，平均7.57 m;②-2層稍密塊石：粒徑在20～100 mm之間，大者400 mm以上，含量約占總重的55%～60%。骨架顆粒大部分不接觸，排列混亂。該層在該河段均有分布，厚度2.20～3.60 m，平均厚度2.83 m。層底埋深：9.80～10.90 m，平均10.40 m。

③層(泥巖)：棕紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造，以黏土礦物為主，含次生石膏礦物晶體，局部夾薄層泥質(zhì)砂巖。根據(jù)巖石工程性質(zhì)及風(fēng)化程度分為2個(gè)亞層：③-1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖：節(jié)理、裂隙很發(fā)育，結(jié)構(gòu)面不清晰，含次生石膏礦物。巖芯破碎，呈碎塊狀。遇水易軟化，錘擊無回彈。RQD值一般不大于50%，巖體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。該層在該河段均有分布，厚度2.00～3.00 m，平均厚度2.53 m。層底埋深：12.50～13.50 m，平均12.93 m；③-2層中風(fēng)化泥巖：風(fēng)化裂隙較發(fā)育，結(jié)構(gòu)面清晰，含次生石膏礦物。巖芯多呈中長(zhǎng)柱狀，錘擊聲啞，暴曬后可見裂紋，RQD值在75%～85%，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。該層未揭穿，最大揭露厚度17.5m。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘察期間測(cè)得江水水位標(biāo)高568.40 m，鉆孔位置江水水深2.00～2.90 m。由于受場(chǎng)地下游大興電站的影響，水位跌漲頻率高，漲落幅度約1.00～2.00 m。場(chǎng)地地下水類型為基巖中的裂隙水，基巖裂隙水賦存于白堊系上統(tǒng)灌口組(K2g)泥巖節(jié)理裂隙中，受青衣江江水補(bǔ)給。

3 工藝流程及操作要點(diǎn)

本工程灌注樁施工前，已從江岸向基礎(chǔ)施工區(qū)域搭設(shè)了鋼棧橋，并沿基礎(chǔ)四周搭設(shè)了棧橋平臺(tái)，沿樁基承臺(tái)四周布設(shè)了拉森鋼板樁圍堰，樁基施工作業(yè)主要在棧橋平臺(tái)面上完成。本工程采用沖擊鉆機(jī)與旋挖鉆孔相結(jié)合的成孔方法，其工藝原理為：旋挖鉆機(jī)成孔過程中遭遇大漂石時(shí)，利用沖擊鉆機(jī)將大漂石擊碎成小塊，再用旋挖鉆機(jī)繼續(xù)旋挖成孔。若再次遭遇大漂石，則再利用沖擊鉆機(jī)擊碎大漂石，如此反復(fù)進(jìn)行，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度。在成孔過程中，同時(shí)使用3臺(tái)150 mm口徑大功率的抽水泵往孔內(nèi)注水，減少失水率，保持孔內(nèi)水位高度，降低塌孔風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 工藝流程

本工程樁基成孔工藝流程為：①施工準(zhǔn)備—②測(cè)量放樣—③埋設(shè)護(hù)筒—④安裝旋挖鉆機(jī)—⑤旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)—⑥安裝沖擊鉆機(jī)(旋挖鉆進(jìn)受阻時(shí))—⑦沖擊鉆機(jī)擊碎大漂石—⑧安裝旋挖鉆機(jī)—⑨旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)(若再次遇阻，則返回第⑥步)—⑩成孔。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工機(jī)具選擇

施工機(jī)具的配置對(duì)樁基施工的順利推進(jìn)起著至關(guān)重要的作用，選擇合適的施工機(jī)具是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)施工目標(biāo)的前提。綜合考慮本工程的場(chǎng)地條件及工期要求，配備了2臺(tái)沖孔鉆機(jī)、1臺(tái)旋挖鉆機(jī)、1臺(tái)50 t吊車裝載機(jī)，并按要求配備了泥漿泵、鋼護(hù)筒、導(dǎo)管、儲(chǔ)料料斗等設(shè)備。

3.2.2 樁位的測(cè)量放樣

采用全站儀坐標(biāo)法來進(jìn)行樁的中心位置放樣，放樣后四周設(shè)護(hù)樁并復(fù)測(cè)，測(cè)量放樣誤差控制在5 mm以內(nèi)。

3.2.3 護(hù)筒的埋設(shè)

護(hù)筒的作用為固定樁位，引導(dǎo)鉆頭方向，隔離施工層面水流入孔內(nèi)，保證孔內(nèi)水位高出地下水位或施工水位，增加水頭高度，保護(hù)孔壁不坍塌，確保成孔質(zhì)量。

護(hù)筒選用整體式鋼制護(hù)筒，壁厚10 mm，高度11～18 m。為了增加護(hù)筒的剛度，防止周轉(zhuǎn)使用中的變形，在護(hù)筒的上口和中部外側(cè)各焊一道加勁肋。在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒的頂端均高出地下水位2.0 m以上，以增加孔內(nèi)水頭壓力。

護(hù)筒的埋設(shè)采用振動(dòng)錘來完成。在護(hù)筒下埋施工過程中，振動(dòng)錘必須平穩(wěn)，并確保護(hù)筒頂面的平面位置居中，盡可能避免因偏心造成護(hù)筒產(chǎn)生偏斜。同時(shí)采用水平尺嚴(yán)格控制好護(hù)筒的垂直度，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，灌注樁成孔的垂直度允許偏差為1%[8]，故應(yīng)力求鋼護(hù)筒垂直埋入。若一旦發(fā)現(xiàn)有偏斜的趨勢(shì)，應(yīng)馬上進(jìn)行糾正，將可能發(fā)生偏斜的不利因素消除在萌芽狀態(tài)。由于鋼護(hù)筒的埋設(shè)對(duì)成孔質(zhì)量的影響極大，且規(guī)范要求護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50 mm[8]，故鋼護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)應(yīng)在白天進(jìn)行，便于發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)校正和處理。

3.2.4 旋挖鉆機(jī)就位

旋挖鉆機(jī)底盤為伸縮式自動(dòng)整平裝置，并在操作室內(nèi)有儀表準(zhǔn)確顯示電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位中心十字線時(shí)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)即可鎖定，勿需再作調(diào)整。鉆機(jī)就位后，鉆頭要垂直、對(duì)中，鉆頭中心和樁中心應(yīng)力求對(duì)正、重合，誤差控制在20 mm以內(nèi)。

3.2.5 沖擊鉆機(jī)就位

沖擊鉆機(jī)平整、穩(wěn)固地架設(shè)在鉆孔的一側(cè)的鋼棧橋平臺(tái)上，鉆機(jī)支承墊木不得壓在樁基承臺(tái)四周的鋼板樁圍堰之上。為防止施工過程中鉆機(jī)移位，設(shè)置多個(gè)木楔子進(jìn)行限位。

3.2.6 旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)

鉆孔施工過程中，必須如實(shí)填寫鉆孔施工記錄，并注意地層變化，若發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與地勘報(bào)告不符，應(yīng)及時(shí)通知監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位，以便做出相應(yīng)處理。

控制初期鉆進(jìn)速度，在孔深4.0 m以內(nèi)時(shí)不超過2 m/h，以后不超過3 m/h。隨時(shí)檢查鉆孔的垂直度和護(hù)筒、鉆機(jī)的位置，防止孔位偏斜。鉆進(jìn)過程中還要注意泥漿高度，缺漿時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿，防止孔壁坍塌。同時(shí)，應(yīng)確保鉆孔連續(xù)進(jìn)行，因故停鉆時(shí)，應(yīng)將鉆頭及鉆桿提出至孔外以防埋鉆，并注意保持孔內(nèi)泥漿比重。如發(fā)生塌孔等異常情況，應(yīng)仔細(xì)觀察，分析并查明原因，及時(shí)與監(jiān)理、設(shè)計(jì)、地勘等單位取得聯(lián)系，采取有效措施予以處理。

鉆至設(shè)計(jì)深度時(shí)，要與監(jiān)理工程師在現(xiàn)場(chǎng)共同判斷是否停止繼續(xù)鉆進(jìn)，并準(zhǔn)確測(cè)定孔深，以此作為終孔標(biāo)高的依據(jù)。

3.2.7 沖擊鉆機(jī)施工

本工程沖擊鉆機(jī)的主要作用為擊碎旋挖鉆機(jī)施工中可能遇到的大漂石，協(xié)助旋挖鉆機(jī)順利成孔。因此，在沖擊鉆機(jī)施工時(shí)應(yīng)著重控制鉆機(jī)的沖程，宜用小沖程，防止沖程過大引起孔底振動(dòng)過大而塌孔，并適當(dāng)提高泥漿的粘度。同樣，因故停鉆時(shí)，嚴(yán)禁鉆錐留在孔內(nèi)，以防埋鉆。

3.2.8 清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量。為此，除了鉆孔過程中密切觀測(cè)、監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)及時(shí)對(duì)孔深、孔位、孔形、孔徑等進(jìn)行檢查。在終孔檢查完全符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行孔底清理，避免隔時(shí)過長(zhǎng)以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。

4 結(jié)束語

本工程位于青衣江中，樁基施工面臨大漂石及地下暗流等不良地質(zhì)情況，采用沖擊鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)聯(lián)合成孔的施工工藝，順利完成了樁基成孔作業(yè)，為后續(xù)樁基混凝土澆灌、承臺(tái)及上部雕塑主體結(jié)構(gòu)施工奠定了基礎(chǔ)。樁基混凝土澆灌后，按規(guī)范要求進(jìn)行了承載力和樁身完整性檢測(cè)，所有基樁均達(dá)到了合格及以上標(biāo)準(zhǔn)。本工程沖擊鉆機(jī)與旋挖鉆機(jī)聯(lián)合成孔的施工工藝體現(xiàn)了特點(diǎn)：本施工工藝是結(jié)合了沖擊鉆 機(jī)成孔與旋挖鉆機(jī)成孔工藝的優(yōu)勢(shì)得到的一種新型施工工藝。利用本施工工藝，成功地在河道中實(shí)施了存在大漂石及地下暗流的大直徑鉆孔灌注樁工程施工，既確保了施工安全，又保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，還節(jié)省了大量人工和材料，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。由于本施工工藝安全可靠，且施工速度快、施工質(zhì)量好、土層適應(yīng)性廣，并具有良好的經(jīng)濟(jì)性，因此可供具有類似地質(zhì)條件的房屋建筑工程、公路工程、鐵路工程等各類鉆孔灌注樁基施工時(shí)參考與借鑒。