粉砂層地質(zhì)下樁基施工質(zhì)量控制淺析

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［摘要］為解決粉砂層地質(zhì)條件下樁基塌孔、縮頸等問題，依托某機(jī)場快線項目，對超長樁基施工進(jìn)行研究。采用ZR280旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，結(jié)合鋼護(hù)筒、雙圈鋼筋籠確保了樁基的承載能力；通過在NaOH溶液中加入聚丙烯酰胺形成PHP，再將PHP按照配比加入基漿中進(jìn)而形成新漿，每立方米基漿中加入PHP膠體0.4～0.6kg，確保了粉砂質(zhì)場地條件下孔壁的穩(wěn)定性。

［關(guān)鍵詞］樁基施工；鋼護(hù)筒；雙圈鋼筋籠；泥漿制備

樁基的質(zhì)量是確保城市高架橋梁順利進(jìn)行的關(guān)鍵因素之一，樁基施工質(zhì)量與地質(zhì)條件密切相關(guān)，特別是存在砂土和粉砂等砂質(zhì)地層中[1]。若鉆孔的泥漿和混凝土配合比等環(huán)節(jié)控制不嚴(yán)，極易出現(xiàn)孔壁坍塌、樁身縮頸等問題[2-3]。譚興等[4]結(jié)合上海國際金融中心樁基工程，對不同結(jié)構(gòu)的立柱樁進(jìn)行了豎向變形信息監(jiān)測和分析，提出了超深樁基信息化施工控制措施。路林海等[5]基于濟(jì)南軌道交通R1線演馬莊西站樁基工程，建立了復(fù)合立柱樁的三維數(shù)值計算模型，分析了立柱樁的插入比、直徑和間距等因素對基坑擋墻結(jié)構(gòu)側(cè)移的影響，給出有關(guān)該地質(zhì)條件下立柱設(shè)計的建議。樓曉明等[6]、翟禮嘉等[7]分析了立柱樁在開挖過程中產(chǎn)生上拔位移的原因，提出了深基坑立柱樁因開挖而隆起的分析方法，并與工程實例進(jìn)行對比，驗證了該方法的合理性。王文燦等[8]、王利民等[9]通過有限元和理論分析相結(jié)合，對立柱的豎向位移進(jìn)行了分析，討論了各因素對立柱豎向位移的影響規(guī)律，提出了計算立柱樁豎向位移的新方法。張建新等[10]將實測和模擬得到的立柱樁變形和受力情況進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)了在樁基施工過程中，樁體先受壓后受拉，立柱樁和地下連續(xù)墻將產(chǎn)生豎向隆沉。依托某機(jī)場快線項目，對超長樁基施工進(jìn)行研究。從機(jī)械選型、護(hù)筒埋設(shè)、鉆進(jìn)成孔、吊裝下放、垂直度控制、水下混凝土灌注等方面闡述了超長樁基混凝土的關(guān)鍵施工設(shè)備和關(guān)鍵施工組織，以期為類似工程提供參考。

1工程概況

本工程為某機(jī)場快線項目，高架橋梁區(qū)間段總長8.677km。樁基2264根，其中直徑1m為1210根、直徑1.25m為966根、直徑1.5m為88根，最長樁77m。線路地層主要以粘性土、粉土及砂土互層沉積為主。高架橋梁樁基礎(chǔ)多為6根、9根、12根的群樁，位置相對集中，在砂性土及粉砂性土層中鉆孔，極易導(dǎo)致塌孔、縮頸等現(xiàn)象發(fā)生。

2樁基施工工藝流程

樁基施工工藝流程如圖1所示。重點的控制工藝包括鉆機(jī)精準(zhǔn)就位，護(hù)筒埋設(shè)，泥漿制備，分層鉆進(jìn)，成孔垂直度測量，成孔檢測與驗收。

2.1埋設(shè)鋼護(hù)筒

采用全站儀放樣出樁位中心點，埋設(shè)十字護(hù)樁，在樁位處用挖掘機(jī)挖1個深度3.2m，內(nèi)徑比護(hù)筒外徑大1m的圓形坑。為避免樁位出現(xiàn)塌孔、漏水等情況，鋼護(hù)筒長度設(shè)置3~5m，同時，往坑底回填0.5m厚粘性土，分層夯實并整平。通過測量放樣，在鉆孔坑底中心位置做好標(biāo)記。把鋼護(hù)筒放入圓坑內(nèi)，調(diào)整鋼護(hù)筒位置，確保鉆孔中心和鋼護(hù)筒中心重合。護(hù)筒頂應(yīng)高于地面0.3m，同時需高于樁頂設(shè)計高程1m（圖2）。

2.2泥漿制備

鉆孔樁施工時，采用泥漿池進(jìn)行泥漿的調(diào)制、循環(huán)、沉淀。泥漿池根據(jù)現(xiàn)場情況，遵循布局合理、少占土地的原則，每個墩位設(shè)置1個泥漿池。在鉆孔樁混凝土澆筑過程中，泥漿池需有足夠容量容納置換出來的泥漿。泥漿池包括沉淀池和循環(huán)池。泥漿池的體積宜為樁基體積的1.5倍，沉淀池和循環(huán)池按1∶2比例分配（中間設(shè)隔離帶），并用循環(huán)槽連接，中間設(shè)濾網(wǎng)。泥漿池采用挖掘機(jī)1∶0.5坡度放坡開挖，挖設(shè)完成后及時安裝欄桿并懸掛安全網(wǎng)及安全警示標(biāo)志，做好保護(hù)工作?；鶟{是由膨潤土、水、燒堿（NaoH）按比例制成。新制泥漿每m3配比為水∶膨潤土NaoH＝1000∶120∶1（kg），基漿的性能指標(biāo)見表1。同時，針對復(fù)雜地質(zhì)條件的樁基，可制備PHP泥漿代替普通泥漿（圖3）。將在NaOH溶液中加入聚丙烯酰胺形成PHP，再將PHP按照配比加入基漿中進(jìn)而形成新漿（表2）。一般情況下，每m3基漿中加入PHP膠體0.4～0.6kg。

2.3鉆孔施工

考慮到樁基需穿越砂層，采用ZR280旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)。在鉆孔過程中，需要根據(jù)地質(zhì)情況來控制進(jìn)尺速度，當(dāng)從硬地層鉆到軟地層時，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)從軟地層鉆到硬地層時，要減速慢進(jìn)；同時，在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；對硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。遇松散地層時適當(dāng)增大泥漿相對密度和粘度（表3，表4）。不同地質(zhì)需配置的泥漿比重為：粘土和粉土層時取1.05~1.10；砂和砂礫等易坍孔的土層時取1.10~1.20。

2.4鋼筋籠施工

鋼筋籠的制作步驟如下。（1）內(nèi)圈鋼筋籠的制作。首先制作胎膜和內(nèi)圈加勁箍，通過內(nèi)圈加勁箍在縱筋的內(nèi)側(cè)搭接焊連接內(nèi)圈縱筋，內(nèi)圈焊接箍在內(nèi)圈縱筋的外側(cè)搭接焊連接內(nèi)圈縱筋。（2）外圈鋼筋籠的制作。首先制作胎膜和外圈加勁箍，通過外圈加勁箍在縱筋的內(nèi)側(cè)搭接焊連接外圈縱筋，外圈焊接箍在外圈縱筋的外側(cè)搭接焊連接外圈縱筋，籠頂?shù)觞c位置設(shè)置1道加強(qiáng)箍。（3）通過內(nèi)圈固定加勁箍連接外圈和內(nèi)圈的鋼筋籠，內(nèi)圈固定加勁箍形成“井”字形，“井”字的中空部與內(nèi)圈焊接固定，“井”字的8個伸出部與外圈焊接成整體。（4）安裝布置聲測管、鉆芯管、降溫水管、樁側(cè)注漿管、樁端注漿管等。鋼筋籠如圖4所示。采用鋼筋籠滾焊機(jī)分段加工鋼筋籠。鋼筋籠加工完成后，選用25t汽車式起重機(jī)配合橋式起重機(jī)分段吊裝上平板車，轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場。鋼筋籠采用1臺25t汽車式起重機(jī)進(jìn)行下放和接長。鋼筋籠下放到接近孔底標(biāo)高時，采用型鋼穿過吊筋頂部的吊環(huán)將其支撐住，型鋼擱置于鋼護(hù)筒外側(cè)的堅實方木上，通過調(diào)整型鋼標(biāo)高來使鋼筋籠標(biāo)高滿足設(shè)計相關(guān)要求。

2.5導(dǎo)管安裝

導(dǎo)管系統(tǒng)包括：頂部漏斗、導(dǎo)管固定架、導(dǎo)管、導(dǎo)管吊具及裝拆扳手、導(dǎo)管存放架。導(dǎo)管采用300×12無縫鋼管，快速螺紋接頭，導(dǎo)管接頭處設(shè)置2道密封圈，保證接頭的密封性。導(dǎo)管固定架采用型鋼和鋼板焊接而成。采用25t汽車式起重機(jī)下放導(dǎo)管過程中，導(dǎo)管應(yīng)確保位于孔位中心。2.6水下混凝土澆筑本項目樁基采用C30、C40強(qiáng)度等級混凝土?；炷潦坠嗖捎冒稳?，導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置球膽作為隔水塞。混凝土首灌完成后，用0.3m3小料斗進(jìn)行樁基礎(chǔ)混凝土澆筑。在混凝土灌注時，護(hù)筒內(nèi)泥漿面應(yīng)保持高于地下水位至少2m。當(dāng)混凝土頂面與鋼筋骨架底部距離不大于1m時，要降低混凝土的灌注速度；混凝土超灌超出設(shè)計標(biāo)高0.5～1m，確保鑿除樁頭后樁頂混凝土實際強(qiáng)度。

3結(jié)束語

（1）通過采用ZR280旋挖鉆機(jī)鉆孔，埋設(shè)護(hù)筒，同時控制鉆斗轉(zhuǎn)速和升降速度，確保了對土體的振動和保證開挖質(zhì)量。（2）為保證該樁基具有較高的承載力和較好的穩(wěn)定性，采用雙圈鋼筋籠，同時采用1臺25t汽車式起重機(jī)進(jìn)行下放和接長。（3）在NaOH溶液中加入聚丙烯酰胺形成PHP，再將PHP按照配合比加入基漿中進(jìn)而形成新漿，每m3基漿中加入PHP膠體0.4~0.6kg，確保了粉砂質(zhì)場地條件下孔壁的穩(wěn)定性。

作者:王偉 張少泊 單位:中交一公局集團(tuán)第一工程有限公司