衷敬鋒 （南昌城建集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330100）

0 前言

旋挖鉆機(jī)因其施工效率高、噪聲污染小、功能組合全等特點(diǎn)，在混凝土灌注樁施工領(lǐng)域已占據(jù)主力機(jī)型的位置[1]。由于樁基施工的工藝差異大、地層變化復(fù)雜，加之施工過程中或之后機(jī)械開挖的碰撞，都會(huì)導(dǎo)致樁身結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一系列缺陷。缺陷一定程度上影響樁的正常工作性狀，從而產(chǎn)生潛在危險(xiǎn)，故而施工過程中應(yīng)對(duì)地質(zhì)勘查報(bào)告和試樁進(jìn)行分析，選擇合適的施工工藝，避免灌注樁出現(xiàn)一些質(zhì)量通病。

本文基于贛鐵九龍府四期項(xiàng)目，因D 地塊樁基施工過程中現(xiàn)場(chǎng)中部區(qū)域?qū)嶋H地質(zhì)情況與勘察報(bào)告揭示的嚴(yán)重不一致，旋挖灌注樁采用常規(guī)的施工方法難以施工。為克服施工地質(zhì)情況復(fù)雜的施工環(huán)境，經(jīng)過充分考慮，決定創(chuàng)新現(xiàn)有施工工藝來降低施工過程成本并確保施工質(zhì)量、工期。最終成功自主研發(fā)了一種填石區(qū)域旋挖成孔灌注樁的施工工藝，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況進(jìn)行了調(diào)查和詳細(xì)的數(shù)據(jù)采集分析，旨在為大面積填石區(qū)域旋挖成孔灌注樁施工提供一種新的思路，并為后續(xù)類似項(xiàng)目施工提供可靠依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

贛鐵九龍府四期項(xiàng)目位于江西省南昌市紅谷灘新區(qū)內(nèi)學(xué)府南大道和祥云大道交叉口東南側(cè)，分為D、G 兩個(gè)地塊。本工程基礎(chǔ)采用旋挖灌注樁，樁長為11～20m，總樁數(shù)為1306 根。項(xiàng)目D 地塊在試樁施工過程中用挖機(jī)探明基坑底中部區(qū)域表面約有7700m2的4m 左右厚填石層（粒徑一般為直徑大于50cm的中分化粉砂巖塊石），受填石影響施工的樁有231 根。現(xiàn)場(chǎng)填石照片和已探明的區(qū)域如圖1所示。

圖1 填石照片和已探明的區(qū)域

根據(jù)常規(guī)樁基施工經(jīng)驗(yàn)，用長鋼護(hù)筒護(hù)壁成孔施工。實(shí)際施工過程中用打拔機(jī)將長鋼護(hù)筒往地下壓，下壓過程中不僅造成長鋼護(hù)筒變形，而且在下壓過程中鋼護(hù)筒已經(jīng)嚴(yán)重傾斜，難以施工。

2 施工方案選擇

由于工程總體規(guī)模較大，因部分原因?qū)е绿钍瘏^(qū)域地塊工期整體滯后，進(jìn)而導(dǎo)致填石區(qū)域工程樁施工時(shí)間需壓縮，不然會(huì)影響后續(xù)工作及整體工期。同時(shí)，樁基施工要求在確保質(zhì)量的前提下不得增加較多費(fèi)用，且工程創(chuàng)優(yōu)和樁基質(zhì)量要求高，故項(xiàng)目需在施工工藝上尋求創(chuàng)新和改變。

2.1 方案提出

通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，已有眾多項(xiàng)目對(duì)填石等復(fù)雜地質(zhì)條件下的旋挖鉆孔樁施工進(jìn)行了分析研究[2-6]。但這些項(xiàng)目施工過程中均可以埋設(shè)長鋼護(hù)筒，而本項(xiàng)目在下長護(hù)筒過程中已造成護(hù)筒的偏位和變形，且填石均在表層，難以下護(hù)筒。通過對(duì)填石區(qū)樁基施工作業(yè)面廣、難度大、復(fù)雜等因素進(jìn)行分析，提出如下可供選擇的方案。

①填石區(qū)域換填+常規(guī)旋挖成孔灌注樁施工。

將填石區(qū)域的4m 厚左右的填石清除，用穩(wěn)定性好的黏土進(jìn)行回填并壓實(shí)；在回填的過程中穿插旋挖成孔灌注樁施工，節(jié)省工期。

②改變施工工藝，采用沖孔灌注樁。

沖孔灌注樁由沖孔機(jī)沖擊成孔，然后放入鋼筋籠再灌注混凝土而成。

③潛孔鉆機(jī)破碎填石+常規(guī)旋挖灌注樁施工。

對(duì)常規(guī)旋挖成孔灌注樁施工方法進(jìn)行創(chuàng)新，利用圍護(hù)的施工機(jī)械錨桿鉆機(jī)（潛孔鉆機(jī)）將樁附近的填石解體，解體完并用打拔機(jī)下長鋼護(hù)筒后采用常規(guī)旋挖成孔灌注樁施工。

2.2 方案對(duì)比

對(duì)上述三個(gè)方案從可實(shí)施性、經(jīng)濟(jì)合理性、工期、其他影響等方位進(jìn)行分析評(píng)估與優(yōu)選，詳見表1。

表1 方案對(duì)比分析表

對(duì)比分析三種方案，方案1 需投入大量措施成本，較為不經(jīng)濟(jì)；方案2 施工難度大，質(zhì)量較難管控；方案3 潛孔鉆機(jī)破碎填石+常規(guī)旋挖灌注樁施工在技術(shù)、操作難易程度、經(jīng)濟(jì)合理性等方面更具優(yōu)勢(shì)，故選擇其作為可行方案。

3 重難點(diǎn)分析

對(duì)潛孔鉆機(jī)破碎填石+常規(guī)旋挖成孔灌注樁施工進(jìn)行探討研究，對(duì)于實(shí)施流程、施工過程中的測(cè)量控制、質(zhì)量控制等施工的要素進(jìn)行分析，得出共有3 個(gè)重難點(diǎn)亟需解決：在用潛孔鉆機(jī)破碎填石的過程中，采用何種方式進(jìn)行破碎能節(jié)省施工時(shí)間、減少工效浪費(fèi)；解體填石和打拔長護(hù)筒時(shí)過程中會(huì)對(duì)樁位造成影響，樁位測(cè)量如何控制；打拔長護(hù)筒過程中如何施打才能確保鋼護(hù)筒垂直度。根據(jù)3 個(gè)重難點(diǎn)，制定了專門的對(duì)策及應(yīng)對(duì)措施，如表2所示。

表2 重難點(diǎn)分析表

4 對(duì)策實(shí)施

4.1 “圍點(diǎn)打圓”的方式解體填石

采用“圍點(diǎn)打圓”的方式解體填石，利用全站儀將護(hù)筒及鉆頭位置投放好，如圖2 所示。用直徑16mm、長200mm的鋼筋打入地下作標(biāo)記，沿鋼護(hù)筒位置拋撒白灰線，如圖3 所示。沿拋撒的白灰線利用潛孔鉆機(jī)鉆孔以確保長鋼護(hù)筒穿過填石區(qū)域，如圖4所示。

圖2 護(hù)筒及鉆頭放樣位置圖

圖3 現(xiàn)場(chǎng)圍點(diǎn)打圓放樣

圖4 采用潛孔鉆機(jī)解體填石

根據(jù)護(hù)筒和鉆頭位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)放樣，明確采用潛孔鉆機(jī)平均2～3h 解體一個(gè)樁位，并順利打下長護(hù)筒，解決了該工藝的核心問題，確保一臺(tái)機(jī)械三個(gè)臺(tái)班可施工10根以上的樁。

4.2 增加測(cè)量工序

潛孔鉆機(jī)完成每一根的填石解體破碎后，均應(yīng)對(duì)之前測(cè)放好樁位標(biāo)志偏差進(jìn)行復(fù)測(cè)。打拔完長護(hù)筒后復(fù)測(cè)樁位和長鋼護(hù)筒的偏差，如圖5所示。

圖5 樁位復(fù)測(cè)照片

圖6 打拔機(jī)下對(duì)稱打長護(hù)筒

圖7 施工流程圖

經(jīng)過兩道增加的樁位復(fù)測(cè)和修正的測(cè)量程序，對(duì)成孔后的樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，樁位滿足要求。

4.3 對(duì)稱施打長護(hù)筒

對(duì)稱均勻地施打長鋼護(hù)筒，通過振動(dòng)使護(hù)筒穿過填石層，確保護(hù)筒底端進(jìn)入原土層內(nèi)不少于0.5m。

在打拔機(jī)下對(duì)稱打長護(hù)筒時(shí)，安排專人修正垂直度。在旋挖鉆機(jī)成孔后對(duì)樁孔的垂直度、長護(hù)筒的垂直度和變形進(jìn)行測(cè)量，結(jié)構(gòu)均滿足要求。

4.4 施工工藝流程

通過試樁驗(yàn)證方案可行，故制定了“圍點(diǎn)打圓”潛孔鉆機(jī)破碎填石+常規(guī)旋挖成孔灌注樁施工總體流程。

4.4.1 樁基放樣及護(hù)筒周邊范圍放樣

①樁基放樣

采用全站儀將樁位投放好，并用長鋼筋做定位標(biāo)記，要求樁位的放樣偏差不超過5mm。

②護(hù)筒周邊范圍放樣

以樁位為中心，沿長鋼護(hù)筒圓周范圍拋撒白灰放樣。平面圓周范圍的參考依據(jù)：樁徑為700mm 的工程樁采用斷面直徑為850mm 的長鋼護(hù)筒；樁徑為800mm 的工程樁采用斷面直徑為900mm 的長鋼護(hù)筒；樁徑為900mm 的工程樁采用斷面直徑為1000mm 的長鋼護(hù)筒，長鋼護(hù)筒的壁厚不小于10mm。

4.4.2 潛孔鉆機(jī)解體破碎填石

沿拋撒的白灰線每間隔200mm 鉆一個(gè)孔，利用鉆機(jī)潛孔錘的沖擊破碎解體護(hù)筒必須穿過的填石區(qū)域。以潛孔錘從上到下由在填石層中有空氣錘振動(dòng)噪音變?yōu)樵谠翆觾?nèi)無聲無息作為鉆孔穿透填石層的判定依據(jù)。

4.4.3 復(fù)測(cè)樁位

潛孔鉆機(jī)破碎解體填石過程中可能會(huì)因填石層的擠壓或施工機(jī)械、人員的碰撞等因素導(dǎo)致樁位標(biāo)志擾動(dòng)，從而導(dǎo)致之前測(cè)放好的樁位產(chǎn)生偏差。所以在潛孔鉆機(jī)每完成一根填石破碎解體后，均應(yīng)對(duì)之前的樁位標(biāo)志進(jìn)行復(fù)測(cè)偏差，確保樁位標(biāo)志偏差在合理范圍內(nèi)。

4.4.4 打拔機(jī)打下長鋼護(hù)筒

采用打拔機(jī)將長度5m、壁厚10mm的鋼護(hù)筒對(duì)準(zhǔn)被擊碎解體的填石區(qū)域，均勻?qū)ΨQ地將護(hù)筒振動(dòng)打穿填石層，使長護(hù)筒埋入原土層內(nèi)不少于0.5m。

4.4.5 復(fù)測(cè)樁位和長鋼護(hù)筒

為防止施工對(duì)鋼護(hù)筒豎向和水平向的影響，護(hù)筒埋設(shè)好后最后一次復(fù)測(cè)樁位和鋼護(hù)筒的偏差，做到樁位偏差≤5mm、鋼護(hù)筒中心與樁位中心偏差≤50mm、鋼護(hù)筒垂直度偏差≤1%。

4.4.6 旋挖鉆機(jī)干作業(yè)成孔

樁位和長鋼護(hù)筒的偏差滿足要求后即可采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行干作業(yè)成孔。若填石層內(nèi)出現(xiàn)因填石粒徑大難以旋挖施工的情況，可重復(fù)采用潛孔鉆機(jī)對(duì)長鋼護(hù)筒內(nèi)的填石進(jìn)行破碎。

5 施工工藝效果

“圍點(diǎn)打圓”潛孔鉆機(jī)破碎填石+常規(guī)旋挖灌注樁施工的核心工藝是利用潛孔鉆機(jī)破碎解體填石后再進(jìn)行旋挖鉆機(jī)干作業(yè)成孔，該工藝只增加了潛孔鉆機(jī)的臺(tái)班費(fèi)，但節(jié)省了換填和樁基成本，同時(shí)填石區(qū)域工程樁均未出現(xiàn)斷樁、夾泥等質(zhì)量缺陷，檢測(cè)后均為一類樁，樁基施工質(zhì)量得到保證。

該工藝在施工過程中可提前采用潛孔鉆機(jī)解體破碎填石，有一定數(shù)量的樁位提供給旋挖機(jī)進(jìn)行施工，確保旋挖作業(yè)的連續(xù)性，能縮短施工工期，且對(duì)周邊環(huán)境造成較小影響，為項(xiàng)目推進(jìn)起到了重要的作用。

6 結(jié)語

對(duì)不同地質(zhì)情況下樁基施工進(jìn)行深入的探討與研究，根據(jù)實(shí)際施工情況，系統(tǒng)全面地考慮施工過程中存在的問題，在提出詳細(xì)可靠對(duì)策的同時(shí)，研發(fā)了針對(duì)填石地質(zhì)情況下旋挖鉆施工的新型施工工藝，圓滿克服了工程原有的施工難點(diǎn)。

從施工與深化設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行措施考慮，保證施工100%按要求進(jìn)行實(shí)施。從最終的效果檢查可以看出，此項(xiàng)施工工藝達(dá)到了提高施工效率、確保施工質(zhì)量、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的效果，對(duì)在大面積填石區(qū)域處理類似工程實(shí)踐具有現(xiàn)實(shí)意義。