江云娥

（華神建設(shè)集團有限公司，浙江臺州 317500）

0 引言

隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，特別是沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的需要及人口的不斷增多，土地資源匱乏情況日益嚴(yán)重，大量的工程會在沿?；蛘邲_積平原進行建設(shè)。然而這些區(qū)域都有大量淤泥或淤泥質(zhì)土等軟土的存在，含水量高，因而地基處理就變得比較困難。而各類樁基礎(chǔ)，特別是鉆孔灌入樁，其秉承著承載特性好，對地質(zhì)條件問題有著較高的適應(yīng)性以及施工操作簡便并且施工效率高等優(yōu)點，在各類建筑中都獲得了越來越廣泛的應(yīng)用[1-3]。

對于百米左右的超長基樁，由于其樁身長度較大，往往在特殊的施工條件下由于施工難度大，會出現(xiàn)單次成孔效果不好，孔位精確度不高，并且可能會出現(xiàn)漿液外漏等難題，使得施工效率不高。此外，由于在施工過程中需要大量的泥漿對護壁進行處理，造成質(zhì)量不容易控制，排出泥漿容易造成環(huán)境污染，并且鋼筋籠吊放及定位難度大，灌注混凝土?xí)r容易產(chǎn)生鋼筋籠造成上浮，影響成樁質(zhì)量。針對所面臨的問題，總結(jié)先前案例及經(jīng)驗，有必要對其進行研究。

1 技術(shù)原理

本技術(shù)利用大扭矩鉆機通過正反循環(huán)相結(jié)合的方法鉆孔進行大直徑成孔[4]，依靠正循環(huán)吸泥挖孔至鋼護筒底部6m 左右位置，剩余樁長采用反循環(huán)吸泥成孔。鉆孔施工采用大型配重及擋圈型扶正器鉆進成孔技術(shù)，大配重及扶正器，利用重力原理，增加鉆頭自重，使它不容易偏向及左右擺動，達(dá)到垂直下放，再用扶正器保證兩點一線的直線方向下鉆，既保證進尺的前提下又減小斜孔的發(fā)生。采用多級腰帶排渣鉆頭，此設(shè)備能夠提高成孔的效率，另一方面，降低了灌注樁樁底的沉渣量，從而有限的提高樁基礎(chǔ)的承載特性。鉆孔泥漿循環(huán)系統(tǒng)通過將孔底攜帶鉆渣的泥漿泵送至地表泥漿池，經(jīng)廢渣過濾網(wǎng)過濾，沉淀池沉淀，泥漿處理機處理三級沉淀凈化處理后循環(huán)至鉆孔內(nèi)，減少了造漿量，同時可將泥漿中的鉆渣及時分離出去，保證泥漿為優(yōu)質(zhì)泥漿，以保證出護筒時的孔壁安全，保護孔壁免于坍塌。超長鋼筋籠吊放與定位裝置固定在施工平臺上，通過對升降和H 型拉壓抗浮這兩個裝置的精確控制，從而實現(xiàn)鋼筋籠的精準(zhǔn)定位，同時可有效防止鋼筋籠上浮。

2 工藝流程與技術(shù)特點

2.1 工藝流程

施工技術(shù)流程如圖1 所示。

圖1 施工技術(shù)流程

2.2 技術(shù)特點

在工程實際中，100m 左右的超長基樁其樁身長度較大，在施工時常面臨各種困難，為了克服難關(guān)，就需要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進。該技術(shù)采用多級腰帶排渣鉆頭，通過較大配重及扶正設(shè)備，對鉆頭附加額外重量，使其能夠更加精確定位所在位置。另一方面，由于在鉆頭的底部具備有沉漿吸附口，能夠有效的將雜質(zhì)排出，從而提高施工效率，加快施工進程[5]。同時該技術(shù)具備鉆孔泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可減少造漿量，同時可將泥漿中的鉆渣及時分離出去，保證泥漿為優(yōu)質(zhì)泥漿，以保證出護筒時的孔壁安全，保護孔壁免于坍塌。此外，通過對升降以及H 型抗浮拉壓這兩個裝置的精確控制從而實現(xiàn)超長鋼筋籠的精準(zhǔn)定位，也可有效防止鋼筋籠上浮，該結(jié)構(gòu)加工簡單、安裝方便，拆除靈活可以有效提高周轉(zhuǎn)利用率。

3 操作要點

3.1 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場按照工點工廠化布置，施工區(qū)域進行臨時圍擋，區(qū)域劃分為：樁基作業(yè)區(qū)、鉆渣堆放區(qū)、泥沙分離區(qū)、泥漿池、吊裝區(qū)、鋼筋籠堆放區(qū)、導(dǎo)管堆放區(qū)、臨時材料堆放區(qū)等。泥漿池設(shè)置于邊跨投影區(qū)，泥漿池規(guī)格30m×20m×2.5m。中間設(shè)置隔離，分儲漿池以及沉淀池等。

施工作業(yè)過程中，在施工場地確定好樁位中心，標(biāo)記點用油漆進行確定。鉆孔設(shè)備運行時，需要將設(shè)備中心與場地樁位中心位置相重合，以此確保定位準(zhǔn)確。另外，在進行施工中，需要確定好鉆孔平臺的標(biāo)高，從而以此作為基準(zhǔn)進行孔底鉆深的把控，在結(jié)束時核查護筒頂部標(biāo)高。

3.2 埋設(shè)護筒

埋設(shè)護筒時采用十字定位挖埋法或振動下沉法埋設(shè)，護筒埋設(shè)前，在護筒四周打設(shè)4 根樁位護樁，護樁埋深不少于0.5m，護樁的連線交點應(yīng)與放樣的樁位中心線吻合，等到護筒埋設(shè)完成以后，在用油漆將護樁點標(biāo)示在護筒邊上，從而在作業(yè)進行中動態(tài)檢查鉆孔設(shè)備與樁位布置的情況。護筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定，護筒與樁孔這兩個位置中心應(yīng)滿足垂直和橫向偏差的要求，護筒采用8m 長護筒，單臺旋挖機配備2 個護筒，確保施工進度。護筒周圍用黏土搗實，確保護筒埋設(shè)牢固。在混凝土澆筑完成后將護筒拔除。

3.3 泥漿制備

樁基作業(yè)面與泥漿池間通過管道連接，形成一個封閉的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，即孔內(nèi)的供漿由循環(huán)池（或造漿池）內(nèi)的泥漿泵將泥漿抽吸入供漿管道，輸送至孔內(nèi)，滿足孔內(nèi)泥漿需求；孔內(nèi)泥漿通過泥漿泵抽排入排漿管內(nèi)，經(jīng)泥砂分離機分離后，輸送至循環(huán)池。

制備泥漿的材料主要包有優(yōu)質(zhì)膨潤土、水和添加劑（純堿等），泥漿配合比按下表配制，并根據(jù)實際情況加以調(diào)整，造漿后應(yīng)試驗全部性能指標(biāo)，鉆進中應(yīng)隨時檢驗?zāi)酀{比重和含砂率。

3.4 鉆進成孔

3.4.1 鉆頭選型

通過將安裝有重型六翼刮刀和滾刀這兩種鉆頭在進尺速率以及拆除所需時間上進行綜合比較不難發(fā)現(xiàn)，刮刀類型雖然在覆蓋層作業(yè)時挺進較快，但當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件改變時，地質(zhì)層為巖石層就需要進行改換鉆頭，從而導(dǎo)致施工效率降低。因此，在面對這兩種地質(zhì)層問題下，使用滾刀型鉆頭進行施工。在首次鉆孔作業(yè)時先后進行焊齒滾刀型的鉆頭（沒有排渣孔，易胡鉆）、三翼刮刀鉆頭、簡式鉆頭（減小鉆齒磨損，巖層比較好）、四翼重型刮刀鉆頭等不同鉆具，效果均不理想。在總結(jié)旋挖和正反循環(huán)鉆機的鉆孔工藝基礎(chǔ)上，采用旋挖鉆機截齒加工多級腰帶排渣鉆頭進行施工。

3.4.2 鉆孔作業(yè)

在鉆孔作業(yè)中，首先，將鉆孔機的鉆斗置于地面上，并對儀器進行清零操作。其次，如實記錄鉆孔設(shè)備上鉆頭的原始位置，并在儀器上觀察鉆孔的當(dāng)前位置。通過顯示器上的數(shù)據(jù)，操作人員可以監(jiān)測鉆孔的實際工作位置以及每次進尺位置和孔深位置，并進行相應(yīng)的鉆孔作業(yè)。在鉆孔作業(yè)過程中，通過主界面上的3 個虛擬儀表設(shè)備，可以實時監(jiān)測液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)。開孔過程鉆斗的自重和對其加壓作為鉆進的動力，進尺形柱代表著長條和短條分別代表著動態(tài)鉆頭鉆進過程以及當(dāng)前鉆孔孔深。當(dāng)鉆斗擠壓后內(nèi)部充滿殘渣，將其提出地表，操作回轉(zhuǎn)操作手柄使機器將鉆渣轉(zhuǎn)到儲渣池內(nèi)，用挖機將鉆渣裝入運渣車運至場外。結(jié)束后，可通過智能操作或者是人工操作儀器完成位置復(fù)原。為了多次檢測鉆孔垂直精確度，以此來保證鉆孔達(dá)到工程要求，就需要鉆孔設(shè)備上三軸控制系統(tǒng)進行校核。同時，鉆孔作業(yè)中進尺情況需要根據(jù)地質(zhì)條件進行調(diào)整，例如，如果地質(zhì)層由硬到軟，可提高鉆孔速率，相反，就需要降低速率。另外，如果鉆孔過程中面臨著孔徑容易坍縮的地質(zhì)層情況，需要根據(jù)現(xiàn)場實際進行多次掃孔；對淤泥、黏土層采用快轉(zhuǎn)速鉆進，以提高鉆進效率；而對于地質(zhì)條件為粉砂質(zhì)層則應(yīng)該減小速率或者是提高漿體比重。鉆渣要及時運出工地，運至灰土拌和站用于灰土填筑，廢物利用以達(dá)到環(huán)境保護的要求。

3.4.3 成孔檢測

當(dāng)鉆機成孔后，先用測繩進行孔深檢查，測繩采用鋼絲測繩，鋼絲測繩使用前應(yīng)進行檢查；探孔時，需要用探孔設(shè)備檢查開孔直徑以及垂直精確度等是否滿足工程要求。探孔設(shè)備選擇JJC-1D 灌注樁成孔檢測儀，自檢合格后，報驗監(jiān)理工程師，經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后，方可提鉆進行清孔。

3.4.4 一次清孔

在成孔檢測確定成孔垂直度無誤后開始一清，樁徑較大時，因孔深較深故采用氣舉反循環(huán)配合泥沙分離器清孔，清孔過程中由于孔徑大，孔深深，但導(dǎo)管直徑小，所以清孔過程中要旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管以便于每個位置都可以清到位，清干凈。

3.4.5 吊放鋼筋籠

鋼筋籠的吊放采用吊放與定位裝置，首先在施工場地上將升降設(shè)備精確把控后進行固定，之后將整體支撐鋼架進行搭接，調(diào)整鋼筋籠與設(shè)備間的垂直導(dǎo)向度，然后將鋼絲繩固定好特定位置并且將繩索與鋼筋籠頂端連接，從而進行鋼筋籠的吊放，吊放過程中，需要把控精準(zhǔn)度以此保證施工順利。

3.4.6 導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管由厚度為4mm 鋼管制成，螺紋接頭上的螺紋絲牙采用平口型。導(dǎo)管施工時，其尺寸應(yīng)符合要求，具體尺寸為：長150m，內(nèi)徑28m，節(jié)段長3m，底節(jié)長4m，灌筑前導(dǎo)管懸空控制區(qū)間為40～60cm，期間為保證混凝土灌注的流暢性，導(dǎo)管埋深為2～6m。

為了測試導(dǎo)管性能，在使用前進行水密性試驗探究，注意的是，試驗環(huán)境下的水壓不要低于孔內(nèi)水壓的1.3 倍，另外也不應(yīng)該低于導(dǎo)管壁和焊接縫所能接受混凝土注入的最強水壓的1.3 倍。

3.4.7 二次清孔

導(dǎo)管擱置完成后進行二次清孔，在清空過程中時刻檢查情況，并及時將較好的泥漿注入護筒內(nèi)，清孔結(jié)束經(jīng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場檢驗，檢驗?zāi)酀{指標(biāo)、沉渣厚度、孔深是合格，當(dāng)達(dá)到要求后，移出導(dǎo)管和清泥彎頭，之后進行下一步施工。

3.4.8 灌注水下混凝土

（1）首次水下混凝土灌輸。為了灌輸封底混凝土，常常采納拔塞法。將塞子固定在鋼絲繩，起重機的掛鉤上掛著鋼絲繩。漏斗也被懸掛在起重機鉤上，通過另一把較短的鋼絲繩。當(dāng)進行封底灌輸時，提升塞子一定高度而不影響小料斗，可以增加壓差，使混凝土更易灌輸。當(dāng)堵塞發(fā)生時，也提升漏斗可以增大壓差，有助于混凝土下落。以大料斗為例，當(dāng)料斗內(nèi)部的混凝土量達(dá)到封底量后，開啟放料口供小料斗使用。當(dāng)小料斗幾乎被灌滿混凝土?xí)r，應(yīng)立即取出塞子，以便混凝土沿著導(dǎo)管下落。同時，混凝土罐車應(yīng)不間斷地通過小料斗和導(dǎo)管灌注至水下，以完成首次混凝土的注入。

（2）連續(xù)水下混凝土灌輸。在完成首次混凝土的灌輸后，混凝土可以直接通過小料斗和導(dǎo)管的方式注入水下，確保整個樁體順利施工。混凝土在陸上混合并由混凝土罐車運輸至注入點。在澆注混凝土之前，現(xiàn)場實驗室需要對每一輛車進行混凝土坍落度的檢測。混凝土必須符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)才能進行灌注。如果混凝土不符合要求，則應(yīng)退回混合攪拌站進行調(diào)整。在混凝土注入過程中，應(yīng)保持護筒內(nèi)泥漿面高于水位1m。另外在混凝土注入時，還應(yīng)定期測量混凝土面的高度以確保導(dǎo)管的埋深把控在2～6m。如果導(dǎo)管埋得太深或太淺，則需要及時拆除導(dǎo)管。此外為了保證樁頂混凝土強度達(dá)標(biāo)，在混凝土的澆灌過程中，頂面澆筑要超過一定的高度，大約比設(shè)計要求高出0.5～1m?；炷凉嘧⑦^程中按要求認(rèn)真做好記錄?？變?nèi)由混凝土置換出來的泥漿經(jīng)連通管流入另一幅鉆孔鋼護筒或者泥漿池回收利用，對于混凝土澆至樁頂以上部分含有水泥漿的廢漿不能回收再利用，運至指定位置清理。

（3）待混凝土澆注將要完成時，確定所需混凝土澆筑量的多少以此檢驗其高度是否達(dá)標(biāo)，待達(dá)到工程要求標(biāo)高后，應(yīng)當(dāng)將混凝土管拔出，完成這一階段的施工。

4 結(jié)語

本文對正反循環(huán)超長鉆孔灌注樁施工技術(shù)進行研究，對于施工作業(yè)時所面臨的難題提出該技術(shù)的優(yōu)勢，具體總結(jié)以下3 點。

（1）該技術(shù)采用多級腰帶排渣鉆頭，通過較大配重及扶正設(shè)備，對鉆頭附加額外重量，使其能夠更加精確定位所在位置。另一方面，由于在鉆頭的底部具備有沉漿吸附口，能夠有效的將雜質(zhì)排出，從而提高施工效率，加快施工進程。

（2）本技術(shù)采用鉆孔泥漿循環(huán)系統(tǒng)，可減少造漿量，同時可將泥漿中的鉆渣及時分離出去，保證泥漿為優(yōu)質(zhì)泥漿，以保證出護筒時的孔壁安全，保護孔壁免于坍塌。

（3）本技術(shù)對鋼筋籠安置所需設(shè)備進行改善，通過對升降和抗浮拉壓這兩種設(shè)備的精準(zhǔn)把控，從而實現(xiàn)鋼筋籠的精準(zhǔn)定位，同時可有效防止鋼筋籠上浮，該結(jié)構(gòu)加工簡單、安裝方便，拆除靈活可以有效提高周轉(zhuǎn)利用率。