浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓鉆孔灌注樁施工技術

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鉆孔灌注樁具有施工方便，設備簡單，施工噪音低，無振動，無擠壓，對相鄰建筑物影響小等優(yōu)點，且能適應各種地質(zhì)條件，因而在土木建筑，水利水地以及港口，交通等各種工程中被廣泛利用，但因鉆孔灌注樁往往需要穿越多層地層及復雜地層，成孔時間較長，且都需要采用泥漿護壁成孔，又是地下工程，對樁基的垂直度，對鋼筋籠的制安，沉渣沉淀，灌注砼高度的測定，都有較高需求，施工難度相對較大，本文結合浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓樁基工程實例，介紹鉆孔灌注樁的施工技術。
　　1.工程概況：
　　浙江外經(jīng)貿(mào)廣場綜合樓是集購物，娛樂，辦公于一體的綜合建筑，工程位于杭州市鳳起路以北，外運大樓及皇親苑社區(qū)以西，西北為市府綜合樓，總用地面積為11820m2，總建筑面積47000m2，地上主樓高18層，高度69m，裙房為3層和4層，地下3層，開挖地下室最深為14.5m.
　　本工程基礎采用鉆孔灌注樁，樁徑分別為Φ600，Φ700，Φ800mm，孔深44—47m，單樁豎向承載力特征值分別為2500KN，3200KN，3800KN，持力層為⑩—C中等風化角礫安山玢巖進入5N（原設計持力層為⑩—C中等風化泥灰質(zhì)粉砂巖）?；又ёo采用Φ1000mm鉆孔灌注樁作擋土，外側Φ600mm雙排水泥攪拌樁作為水中位幕及三道水平支持的支護體系。
　　2.工程地質(zhì)條件：
　　該場地地層自上而下分述如下：
　　①—1雜填土：褐灰色、灰黑色、雜色，松散，主要由碎石、碎磚、砂礫等建筑垃圾組成，含生活垃圾和溏渣，該層原有舊基礎有一層20~40cm不等的混凝土地坪，其下大多有50~100cm厚的碎石墊層。
　　①—2素填土：灰黑色、灰色，松散，含有機質(zhì)和少量砂粒、碎石，以粉質(zhì)粘土為主。
　?、?mdash;3淤填土：灰黑色、黑色，流塑，以淤泥質(zhì)土為主，含植物根莖腐蝕物、有機質(zhì)及磚瓦碎片。
　　②粉質(zhì)粘土：灰褐色、灰黃色，軟塑~可塑，局部夾少量粉土，含鐵錳質(zhì)斑點和云母碎片；切面稍光滑，干強度中等，韌性中等。
　?、鄯弁粒狐S灰色、灰色，很濕，稍密，含鐵錳質(zhì)斑點和云母碎片，局部夾粉質(zhì)粘土；稍有搖振反應，無光澤反應，干強度低，韌性低。
　?、?mdash;1淤泥質(zhì)粘土：灰色，流塑，含云母碎片、少量貝殼碎屑、腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸，局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥；切面光滑，干強度中等，韌性中等。
　?、?mdash;2淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，流塑，含云母片，腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘??；切面稍光滑，干強度中等，韌性中等。
　?、莘弁粒夯疑⑸罨疑?，很濕，稍密，含云母片和氧化鐵，局部夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，呈薄層狀；無光澤反應，搖振反應較迅速，干強度低，韌性低。
　?、抻倌噘|(zhì)粘土：灰色，流塑，含云母碎片、少量貝殼碎屑、腐植質(zhì)和未完全分解的植物殘骸，局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和淤泥；切面光滑，干強度中等，韌性中等。
　?、?mdash;1粉質(zhì)粘土：灰黃色、青灰色，可塑，局部軟塑，含高嶺土團塊和氧化鐵斑點及少量腐植質(zhì)，局部夾有少量粉土；切面稍光滑，干強度高，韌性中等。
　　⑦—2粉質(zhì)粘土：黃褐色、灰黃色，硬可塑~硬塑，含高嶺土團塊和氧化鐵斑點，局部夾有粘土；切面稍光滑，干強度高，韌性中等。
　?、?mdash;3粉質(zhì)粘土：黃褐色、淺黃色、灰黃色，硬可塑，含高嶺土團塊和氧化鐵斑點及少量腐植質(zhì)；切面稍光滑，干強度中等，韌性中等。
　?、喾圪|(zhì)粘土：淺黃色，灰褐色、灰黃色，可塑，局部為軟塑，含氧化鐵和高嶺土團塊；切面稍光滑，干強度中等，韌性中等。
　　⑨粉質(zhì)粘土：灰黃色、淺灰綠色、灰綠色，硬可塑~硬塑，含氧化鐵和高嶺土團塊，局部為粘土；切面稍光滑，干強度高，韌性中等。
　?、?mdash;1灰黃色、灰綠色，可塑，含氧化鐵和高嶺土團塊；切面稍光滑，干強度高，韌性中等。
　　⑩—a全風化角礫安山玢巖：灰綠色、灰黃色、紫紅色，硬可塑~硬塑，風化后呈粘土狀，原巖結構已破壞。
　?、?mdash;b強風化角礫安山玢巖：紫紅色、灰綠色、灰黃色，顏色多樣，巖石風化強烈，呈顆粒和碎塊狀，裂隙發(fā)育，手掰易碎，巖母成分已強烈風化，但其結構可見，夾中等風化巖塊。
　?、?mdash;b—c強~中等風化角礫安山玢巖：紫紅色，灰綠色、灰黃色，顏色多樣，呈顆粒和碎塊狀，裂隙發(fā)育，手掰易碎，原巖結構明顯，夾大量中等風化巖石，中等風化巖芯最長達50cm.
　　⑩—c中等風化角礫安山玢巖：紫紅色、紅褐、灰黃、灰白色，巖芯呈柱狀，局部呈塊狀，裂隙一般發(fā)育，巖石部分具角礫結構，無定向構造，由大小不等的安山玢巖角礫組成，角礫多呈尖棱角狀，錘擊聲脆、易碎，屬軟巖，Ⅳ類。
　?。?1）—b強風化泥灰質(zhì)粉砂巖：磚紅色、紫紅色、暗紅，風化后呈碎塊狀為主，裂隙發(fā)育，手掰可碎，母巖成份已強烈風化，但其原巖結構可見，偶夾中等風化巖塊。
　?。?1）—c中等風化泥灰質(zhì)粉砂巖：紫紅色，磚紅色、暗紅，灰黑色，巖芯呈柱狀，發(fā)育有微裂隙，由大量正常沉積分散碎屑物質(zhì)組成，以粉砂級碎屑為主，充填鐵質(zhì)氧化物，巖石結構較均一，錘擊易碎，泥質(zhì)膠結，屬軟巖，Ⅳ類。
　　3.施工技術
　　3.1施工準備
　　3.1.1圖紙會審
　　本工程開工前我們認真仔細的對圖紙進行熟識，特別是對地質(zhì)勘察報告進行了認真研究，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)報告有疑問，然后查閱大量資料后基本認定該疑問的存在，該問題在圖紙會審時作為一個重點向勘察，建設，設計，監(jiān)理等單位提出，建設單位對此相當重視，馬上研究后進行補勘，最后設計單位采納了我方的意見，將原持力層（11）—c中風化泥灰粉砂巖更改為⑩—c中風化角礫安山玢巖，具體以試樁報告為準。
　　3.1.2場地平整及施工機械
　　現(xiàn)場做好“三近一平”，四周挖好排水溝，截面為1m×1m，大門口出口處修建洗車臺和沉淀池，整個場地一周修建施工道路，道路寬4m，砼厚度為30cm，場地縱橫修建若干條施工主干道與場地一周道路相通，便于施工車輛隨意進出，整個場地進行“硬地化”，厚為10cm，根據(jù)現(xiàn)場樁位布置情況，設量泥漿循環(huán)系統(tǒng)9套，每套系統(tǒng)含泥漿池一個，容積為2m×4m×2m.沉淀池一個，容積為3.5m×6m×2m，現(xiàn)場另設儲漿池3個，容積為300m2，用于存積廢漿以利外運。
　　由于該樁基工程工期緊迫，且周邊情況復雜（夜間不能連續(xù)施工），為此，根據(jù)工程地質(zhì)條件和施工條件，參照設計要求和樁孔深度，選用的主要設備如下：GPS—10型鉆機9臺，3PNI型泥漿泵10臺，6BS砂石泵12臺，QY—25型25T汽車吊1臺，HP—750WCN型空壓機2臺，BX—300—1型電焊機12臺，J2經(jīng)緯儀2臺，DS—3型水準儀1臺，PC—200型挖土機1臺。
　　3.2施工工藝
　　根據(jù)本工程地質(zhì)特點，采用泥漿護壁反循環(huán)回轉鉆進成孔、二次正循環(huán)清孔排渣、導管法灌注水下砼的施工工藝。其工藝流程為：測定樁位→埋設鋼護筒（包括挖泥漿溝槽）→復測樁位→安裝鉆機就位→（包括接通電源）→鉆進成孔（包括供給泥漿護壁）→沖孔（第一次清孔）吊接鋼筋籠→下放導管→清孔（第二次清孔）→水下導管法灌注砼→清洗機具→移至新樁位。
　　鉆機安裝就位后，用水平尺校正水平，保證鉆機、天車、轉盤和樁位中心在同一鉛垂線上，鉆機在開鉆前必須空載運轉，以檢查機械性能。根據(jù)試樁時地層情況，選用單腰帶三翼硬質(zhì)合金鉆頭鉆進。開孔后先用正循環(huán)輕壓慢轉的鉆進參數(shù)鉆進，緩慢注水，使沖洗液達到密度為1.15~1.25Kg/L，粘度為20~22s時，開始正常鉆進，正常鉆進中，泥漿性能保持不變，采用中等轉速（23r/min），較大泵量，，保持適當鉆速進行鉆進。在淤泥層中，采用中壓慢轉小泵量。鉆進至強風化基巖后，隨時注意鉆機運行情況及返出鉆渣巖性，準確判斷中風化殘留體情況。鉆進至設計要求的樁底標高，用測量繩準確測量孔深，符合要求后，停止加壓，采用慢轉速、大泵量進行最后一次清孔，清孔持續(xù)時間20~30min，并檢測泥漿中含砂率指標（≤8%），合格后結束該道工序。
　　鋼筋籠主筋連接采用搭接電焊連接，下放鋼筋籠時應對準孔位，吊直扶穩(wěn)，緩慢下放，若遇阻應正反旋轉，不得猛放，防止鋼筋籠上浮下竄。
　　本工程采用商品砼，塌落度20~22cm，砼登記為水下C30，采用砼車直接運至孔口進行水下灌注。灌注前要檢測砼的塌落度，并取樣做好砼試塊，試塊制取按規(guī)定要求進行，做好灌注施工記錄。為確保初灌質(zhì)量，保證砼初灌埋深在0.8m以上，采用大漏斗初灌方法，大漏斗直接灌注方量為6m3，初灌后用小漏斗直接灌注。砼灌注必須連續(xù)進行，要求商品砼供應時間間隔不得超過30min，灌注中及時測量管內(nèi)外砼面高度，并做好灌注記錄。
　　4.施工中出現(xiàn)的問題及解決措施
　　4.1糊鉆、埋鉆
　　在粘土層鉆進時，因泥漿太稠，進尺太慢，造成鉆頭糊粘。
　　處理方法是提高轉速，加大泵量，稀泥漿鉆進，選擇合理的鉆進參數(shù)。在鉆頭的結構設計上，要減少鉆頭構件；采用腰帶翼板間不加焊肋板，確保液流暢通；保證翼板表面光滑，上邊緣薄，呈鋒刃狀，有利于土屑成條移動與折斷；提高鉆進速度。
　　4.2斷鉆桿
　　鉆桿折斷主要集中在鉆桿加強筋根部，造成鉆桿脫落，原因一是鉆桿壁厚度太薄，強度不夠；二是部分鉆桿本身及焊接質(zhì)量不合格，造成應力過于集中形成裂紋；三是地層復雜，鉆桿在孔內(nèi)的受力狀態(tài)變化大。鉆桿在回轉過程中，當鉆頭沖切不平整孔底巖石時，鉆頭及鉆桿的重力作用迫使鉆頭中心線偏離鉆孔軸線，鉆桿帶動鉆頭回轉使鉆桿環(huán)截面產(chǎn)生周期性拉壓交變應力，且應力集中在鉆具最大過渡斷面，在回轉扭矩的同時作用下造成疲勞折斷。
　　解決辦法主要有：將原來的壁厚12mm鉆桿換成16mm鉆桿；選擇合理的鉆進工藝參數(shù)；掉入孔內(nèi)應及時打撈。可采用2塊厚20mm以上的鋼板（長度一般為20~25cm，寬10~15cm，割成像立式電扇風葉的形狀，一般稍尖一點，另一端割成與鉆桿半徑相同的圓?。?塊鋼板制成彎鉤，下入孔內(nèi)打撈鉆桿。
　　4.3浮籠
　　浮籠現(xiàn)象主要是砼灌注過程中速度過快或導管埋深太深造成，個別也因導管掛住鋼籠提升時造成的上浮。
　　防止措施是商品砼一次性下砼方量較大，應適應控制砼關注速度，減小砼面對籠底的沖擊；堪深砼面高度，及時拔除導管。
　　發(fā)現(xiàn)導管掛籠可轉動導管使之脫離鋼筋籠。
　　4.4灌注砼面高度確定
　　根據(jù)設計要求，采用地下連續(xù)墻的基坑（深12.5m），砼超灌1.5m，仍還有1m左右的上部鉆孔為空灌段，用傳統(tǒng)的探繩探測存在較大的誤差。因此怎樣確定砼的灌注深度，是一個必須解決的問題。我們采用打撈砼骨料的方法確定砼面的高度。
　　4.5商品砼的質(zhì)量控制
　　砼質(zhì)量直接影響到成根質(zhì)量，現(xiàn)場專設一名質(zhì)檢員檢查砼質(zhì)量。做到測量砼塌落度，發(fā)現(xiàn)不合格則馬上退貨。同時砼灌注時檢查砼中是否含有砼塊等較大固體物，防止堵管。
　　5.樁基檢測
　　本工程共設2根Φ700mm的試樁，進行單樁豎向抗壓，靜荷載實驗。通過試驗，2根樁單樁豎向抗壓極限承載力均大于7000KN，滿足設計需求。本工程工程樁全部做低應變檢測，共檢測1236根樁，一類樁217根，占92%，二類樁19根，占8%，均滿足設計要求，試樁檢測見表1.

表1靜荷載試驗表

樁號
S1
S2
樁長
46.12m
46.65m
樁徑
700mm
700mm
荷載
7000KN
7000KN
沉降
15.07mm
14.34mm
　　6.結束語　　（1）認真熟悉施工圖紙，熟悉地質(zhì)情況，便于施工控制。
　?。?）盡可能的減少第二次清孔至水下砼灌注的時間間隔，有利于孔壁穩(wěn)定，降低孔底沉渣厚度。
　?。?）在施工中取舍，縮短各道工序的作業(yè)時間，各施工段平行作業(yè)等措施，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。