沖擊鉆孔鋼護筒灌注樁在海邊軟土地基處理中的應用

劉孟強 劉子霖 李紅

【摘要】 本文結合工程實例簡述沖擊鉆孔鋼護筒灌注樁的應用技術，有效解決灌注樁成樁前海水沖刷，影響灌注樁成型質量，并針對施工常見工程質量問題提出相應的技術措施，保證灌注樁工程質量，取得良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：鉆孔樁 鋼護筒 地下海水處理技術

中圖分類號：B819文獻標識碼： A

近年來，隨著我國經濟建設的飛速發展，國家綜合實力不斷加強，城市面貌發生了翻天覆地的變化，一些新技術、新工藝、新結構、新材料不斷推陳出新，使得沖擊鉆孔灌注樁成為提高地基承載力的新型工藝方法，以共自身的特點，施工噪音低，震動小，操作簡單，在各種地基上均可使用，能建造直徑較大的樁，經濟效益較好，以及單樁承載力高等，受到設計單位、建設單位和施工單位歡迎。

1. 工程概況：

1.1 基本設計概況

青島東方船研試驗廠房工程，1#、2#實驗和水池廠房總建筑面積10953.69㎡,廠房一層,輔房三層,廠房為鋼排架結構,跨度36m，檐高27.45m，輔房鋼筋砼框架結構，一層層高6.9m，二、三層層高3.9m，檐口高度15.6m?；A形式灌注樁承臺基礎，其中1#實驗廠房共計￠800灌注樁538根,合計10929米,樁長13m~24m不等，2#水池廠房共計￠600灌注樁235根,合計4403米,樁長10.5m~24.5m不等。

1.2 地質水文概況

本工程為填海造地西北側根據用地紅線，緊靠海邊，屬于填海用地，地下有海水系，由于緊靠海邊,地下水位較高,一般在±0.00以下2米左右,受潮起潮落影響,水位最大日變幅在1.5米左右，地基已經過強夯處理。

2. 施工工藝：

2.1 施工流程

測量放線定位護筒埋設鉆機就位開孔及鉆進鋼護筒安裝鉆孔檢查清孔成孔鋼筋籠的制作及入孔拼下導管灌注砼

2.2 施工技術措施：

2.2.1 測量放線

依據規劃局提供的控制點施放樓座相關軸線，使用全站儀測設橋臺中心位置和樁基中心，并引十字雙樁護線，然后確定樁位，用30毫米鋼釬，入土深度30～40厘米，拔出鋼釬內灌白灰粉，所有軸線和樁位點經過監理驗收合格，才能進行施工，并且隨時間用水準儀測量所有樁位標高，便于準確確定樁長,以確保在施工過程中對樁基中心位置的準確控制。

2.2.2 定位護筒埋設

人工挖埋護筒，護筒頂高出原地面30cm，護筒直徑采用1.2m，護筒長采用1.8m。護筒埋深大于1.5m，護筒底部50cm，護筒外側及高出原地面30cm的部分，用粘土填筑并夯實。并使護筒平面位置中心與樁設計中心一致，中心偏差不得大于5cm，傾斜角度偏差不大于1%。

2.2.3 鉆機就位

本工程使用沖擊鉆機鉆孔，將鉆機就位、立好鉆架，對準鉆孔中心。鉆機穩定地就位于鉆孔的一側，鉆機底支撐墊木不得壓在孔口鋼護筒上。鉆機安裝就位后，底部和頂端應平穩，保證在鉆進過程中，鉆機不會產生位移或沉陷。

選擇適宜地層的配套鉆錐和鉆孔事故處理的配套機具，接通水電供應，備好造泥漿粘土和排渣溝。

調整鉆機，使鉆機起吊滑輪緣，鉆錐中心和樁孔中心三者在同一垂線上，穩定好鉆機。

2.2.4 開孔及鉆進

開鉆時先在孔內灌注泥漿，泥漿相對密度等指標根據土層情況而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用沖擊錐以小沖程反復沖擊造漿。

開孔及整個鉆進過程中，始終保持孔內水位高出地下水位（海中水位）1.5m-2.0m，并低于護筒頂面0.3m以防溢出，掏渣后應及時補水。

在砂及卵石夾土等松散層開孔或鉆進時，按1：1投入粘土和小片石（粒徑不大于15cm），用沖擊錐以小沖程反復沖擊，使泥膏、片石擠入孔璧。必要時須重復回填反復沖擊2-3次。

開鉆時應慢速鉆進，保護好護筒刃腳處的孔壁，鉆進深度5~10m后，再快速鉆進。泥漿比重根據地層情況確定，一般地層1.05~1.2，易坍地層1.2~1.45?？字心酀{隨時進行檢查，保持各項指標符合要求，不因泥漿過濃影響進度，過稀易于塌孔。在鉆入淤泥層是鉆進速度應緩慢進行,以防速度過快,造成縮頸或淤孔,并保證泥漿厚度和數量,以防鉆頭在鉆到泥漿層時突然下沉,造成此部位無泥漿護臂,產生塌孔,在鉆孔過程中，在進入不同地層時，及時撈取碴樣，裝入可密封的塑料袋中，并標號。隨時檢測護筒水平位置和豎直線，如發現偏移，應將護筒拔出，調整后重新壓入鉆進。

鉆進時及時填寫鉆孔施工記錄，交接班時交待鉆進情況及下一班應注意事項。連續二班作業，根據鉆進感覺和快慢情況以及取樣分析判明地層變化。因故停鉆時，孔口應護蓋，嚴禁鉆錐留在孔內，以防埋鉆。

2.2.5 安裝鋼護筒

鋼護筒長為17.5米，鉆孔達到3米左右時，停止鉆孔安裝鋼護筒，因鉆機高度的限制，每2.5米安裝一次,并進行對接焊接,當下入鋼護筒有阻礙時，在鋼護筒上放5厘米厚木板，用鉆頭進行擊打,將鋼護筒慢慢擊入孔內，再繼續進行鉆孔，至止反復循環漸進使樁深達到設計要求。

2.2.6 鉆孔檢查、清孔成孔

鉆孔達到設計標高時，用測繩進行測量，并記錄（鉆孔施工人員嚴格控制孔深，不得用超探代替鉆渣沉淀，更不能少鉆），通知項目質檢人員檢測合格后，報監理檢測。

鉆孔完成后用檢孔器檢測孔徑和傾斜度。成孔孔徑不得小于設計直徑，傾斜度不大于1%（檢孔器用Φ22鋼筋籠制成，外徑與設計直徑相等，長度為4-6米），用長度符合規定的檢孔器上下兩次檢查樁徑是否合格，合格后進行清孔。

鉆孔合格后，采用掏渣法清空，要求用手摸泥漿中無2㎜-3㎜大的顆粒為止，掏渣后，用一根水管插入孔底注入高壓水，使水流將泥漿沖稀，泥漿相對密度降低后向孔口溢水，現場試驗人員用標準比重儀實測，當孔內泥漿指標達到1.03~1.1，孔底回淤厚度≤300㎜，即可停止清孔。

2.2.7 鋼筋籠的制作及入孔

鋼筋材料要求：必須有出廠質保書，每(盤)鋼筋均有標牌，進場時按批號，規格分批驗收及堆放，并做物理試驗合格后，方可使用，不使用低質及嚴重污染或銹蝕的鋼筋。

按鋼筋設計圖紙下料配盤，采用模具制作保證主筋位置準確，成籠垂直度高，無扭曲現象。根據鋼筋籠實際長度在3m處的主筋與孔壁有一定的保護層間隙。砼鋼筋保護層厚度55mm。為確保鋼筋籠的保護層厚度，在其外圍焊接好5cm厚鋼筋定位卡。

鋼筋籠頂端焊接4根16mm的鋼筋吊環（長度按實際標高確定），穿輕型鋼軌固定于井口枕木架上。井架處用25×25cm的方木搭放兩層，承擔鋼筋籠和導管重量。鋼護筒不得負載任何構件重量。

安放鋼筋籠要牢固，以防在砼澆筑過程中鋼筋籠落入井中或被浮起。防止鋼筋籠插入孔壁。

鋼筋籠吊放采用8噸汽車式起重機四點起吊法，吊放時要對準孔位，吊直扶穩，緩慢下沉，鋼筋籠放到設計位置時，應立即固定，防止上浮。

2.2.8 拼下導管

下導管前要對導管進行閉水試驗，保證導管拼接牢固，保證不能漏水，導管不能接觸到鋼筋籠，以防導管在提升過程中掛壞鋼筋籠或將鋼筋籠提起。

砼導管采用旋轉式嵌口導管。

拼下導管之前應先將導管進行組合，放在平整地面上對接擰緊，檢查頂絲的松緊度，并在導管外側用紅漆注明長度，然后在導管兩端用鋼板焊封，并在一端焊兩根Φ10mm的鋼管，一根連接在空壓機上，一根連結在氣壓表上，用空壓機壓氣，檢查導管的密封度，用千斤頂檢查導管的抗拉力。

導管底口至孔底標高控制在0.25-0.4米之間。工程技術人員要自始至終堅守在現場，嚴格檢查頂絲和導管的下放節數。

2.2.9 灌注砼

砼采用高品砼，砼灌車運輸，灌車將砼直接運送到漏斗中，漏斗中砼數量以保證首盤封底控制。

灌注砼前實驗室應做好砼配合比實驗,水灰比不宜大于0.45,有良好的和易性，在規定的澆筑期間內，坍落度應為180～200mm。灌筑過程中要堅守在施工現場，及時做好試件取樣工作。

灌注砼前應檢查沉淀層厚度，沉淀層厚度控制100㎜以內(以端承樁為主)，超過規定要謝水清底，在鋼筋籠內插入混凝土導管（管內有射水裝置），通過軟管與高壓泵連接，開動泵水射出。射水后孔底的沉渣即懸浮于泥漿之中。

砼灌注采用導管法，灌注砼由一人統一指揮，灌注速度要循序漸進。導管底部以適當的深度埋在灌入的砼拌合物內。灌注首批砼時，導管下口至孔底的距離一般為25~40cm，第一次灌注的砼應將導管埋入的深度不得小于1m。在灌注過程中，應經常用百米繩探測孔內砼面位置，及時調整導管埋深，導管埋深控制在2m~6m之間，拆除導管時，控制在每次只拆除一節（2~2.5m）。

為防止鋼筋骨架上浮，當灌注的砼頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，降低砼的灌注速度。當砼上升到鋼筋骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復正常灌注速度。

3. 結束語

經過檢測中心對沖擊鉆孔鋼護筒灌注樁進行靜載試驗和動測檢驗，樁靜載試驗結果表明，單樁承載能力均滿足施工圖紙設計要求，動測檢驗結果合格率達到100％，有效解決地下存在海水系，對成樁質量產生的影響，為后續海邊施工灌注樁提供有效參考，縮短工期，取得良好的社會經濟效益，認為有推廣應用價值。

作者簡介：劉孟強 1964年7月出生，高級工程師，國家注冊監理工程師，國家注冊一級建造師，國家注冊設備監理師，享受國務院政府特殊津貼。