舟山地區超高層建筑樁基礎工藝探析

孔唐

摘 要：本文主要根據港航國際大廈工程試樁施工原始記錄和監理旁站資料，及主樓工程試打樁情況。通過工藝性試樁，探索出一套適用的工法和合理的工藝。在舟山及類似地區有參考價值。

關鍵詞：試樁； 工藝； 探析

Zhoushan area super-tall building pile foundation analysis process

Kong Tang

Abstract： This paper is mainly based on the incoming International Building engineering test pile construction next to the station， the original records and supervision of data， and the main building engineering test piling. Through the process of test pile， to explore a set of engineering methods and reasonable process. Reference value in Zhoushan and similar areas.

Key words： test pile； process； Exploration

1.工程概況

舟山港航國際大廈工程位于舟山臨城新區CBD商務二期臨港綜合商務區塊，西鄰千島路，東靠CBD中央綠化帶，北至翁山路，南到定沈路。

工程為兩棟一組超高層建筑，地上總建筑面積166548平方米，其中A樓地上48層，建筑高度197.5米，建筑面積95408米；B樓地上36層，建筑高度150.7米，建筑面積52640平方米，沿街5層的裙房通過騎樓銜接兩棟高層主體建筑，裙房建筑面積18500平方米。地下兩層建筑面積36246平方米。

2.樁基工程概況：

該樁基為鋼筋砼鉆孔灌注樁，地基基礎等級為甲級，安全等級為一級，A、B塔樓樁基礎為嵌巖樁，嵌巖深度為1.5m、2.5m兩種類型。有效樁長約為83M，￠1000及￠1000A單樁承載力特征值分別為8500 KN 和 9500 KN ，并采用后注漿工藝；￠800單樁承載力特征值為2800KN，￠800A為抗拔樁，單樁承載力為2800KN（抗拔承載力為900KN）。水下砼標為C30，C35，C40三種。采用雙管孔底后注漿工藝，注漿壓力>10Mpa，排漿量>5m3/n，水灰比0.4～0.6，單樁注入水泥量>1800kg（￠1000A為2500kg），注漿維持壓力>2Mpa，注漿實行雙控指標，以注入水泥量為主，注漿壓力為輔。

3.工程地質、水文地質條件及試打樁概況

本工程地質條件復雜，共分11個地層（見下表），水文條件簡單，地下水對混凝土結構及鋼筋有弱腐蝕性。

選取6根工程樁作為試樁，通過設備選型，鉆具選擇和工藝操作對比，合理選擇出適合本工程的施工方法和工藝。

塔樓鉆孔灌注樁為嵌巖樁，嵌巖深度為1.5m、2.5m。在鉆進過程中主要穿越以下地層：

4.試打樁施工情況

4.1：工藝一：GPS18型鉆機+“普通三翼鉆頭鉆進+正循環”，1#試樁

4.1.1試樁工藝的確定：主要根據原設計試樁施工工藝。采用“普通三翼鉆頭鉆進+正循環”。

4.1.2泥漿比重選擇：本場地上部淤泥質粘土地層造漿性能好，選用原土自然造漿，泥漿比重控制在1.2左右。

4.1.3鉆進設備的選擇：選用GPS-18型工程鉆機，鉆頭選用普通硬質合金三翼鉆頭。

4.1.4 實際鉆進情況：1#樁自9月24日08：08開鉆，至10月16日16：30結束，歷時23天，在試打樁過程中，出現過糊鉆、埋鉆和鉆桿斷裂等情況，在其有效工時內，鉆機進尺情況如下：

A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間17.22小時，成孔深度35.58m，鉆進速度平均為2.07m/h。

B、含粘性土角礫層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間52.83小時，成孔深度22.79m，鉆進速度平均為0.43m/h。

C、強風化凝灰巖層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間35.50小時，成孔深度2.8m，鉆進速度平均為0.08m/h。

D、中風化凝灰巖層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間194.75小時，成孔深度3.68m，鉆進速度平均為0.01889m/h。

4.1.5故障處理與原因分析：

A、在粘性土角礫層中，加鉆桿時發現鉆桿被埋提不動，分別采用25T及50T汽吊強行提鉆無果，后來向導管壓氣反循環清渣將沉渣清除后才順利提鉆。出現該故障的主要是因為含粘性土角礫層巖屑粒徑較大，鉆進時泥漿比重控制過小，鉆進速度過快，沉渣上浮較慢，在更換鉆桿過程中沉渣快速沉積造成埋鉆。

B、在含粘性土角礫層及強、中風化凝灰巖層中，均出現過鉆桿斷裂，主要原因是擋位過高，轉速過快，鉆壓過大，鉆機機械性能不能滿足工法要求，。

C、在強、中風化凝灰巖鉆進中，鉆具磨損嚴重，，鉆頭刀具脫落，鉆機離合片損壞。主要原因是孔太深，鉆桿太長，巖層堅硬，鉆頭阻力較大，普通硬質合金三翼鉆頭鉆進不能滿足工法要求。

4.1.6小結：在后續試打樁過程中應作如下調整：鉆進至含粘性土角礫層后，鉆速減慢，泥漿比重調整到1.5左右，強大泥漿護壁和浮渣功能；對鉆機性能進行全面檢查，更換部分配件；進入強、中風化凝灰巖后要改用其它鉆頭具。endprint

4.2：工藝二：GPS20型鉆機+“沖擊錘沖孔+正循環”，2#試樁

4.2.1施工工藝的確定：在總結第一根樁試打樁經驗的基礎上，2#樁進行了工藝調整，即在含粘性土角礫層以上（含粘性土角礫層）采用“普通三翼鉆頭鉆進+正循環”，進入強、中風化巖層時采用“沖擊錘沖孔+正循環”。

4.2.2泥漿比重選擇：，2#樁在粘性土角礫層中鉆進，泥漿比重控制在1.5左右，避免1#樁埋鉆。

4.2.3鉆進設備的選擇：在含粘性土角礫層以上（含粘性土角礫層）采用GPS-20型鉆機普通三翼鉆頭鉆進，輔以正循環清孔；進入強、中風化巖層時采用“沖擊錘沖孔+正循環”。

4.2.4實際鉆進情況：2#樁自10月3日16：31開鉆，至10月19日09：00結束，歷時16天，在其有效工時內，鉆機進尺情況如下：

A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間14.3小時，成孔深度42.98m，鉆進速度平均為3.01m/h。

B、含粘性土角礫層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間81.03小時，成孔深度29.35m，鉆進速度平均為0.36m/h。

C、強風化凝灰巖層1：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間49小時，成孔深度1.45m，鉆進速度平均為0.03m/h。

D、強風化凝灰巖層2：改用單繩沖擊錘沖孔，有效沖孔時間為24.67小時，成孔深度1.71m，平均進速為0.07m/h。

E、中風化凝灰巖層：沖擊錘沖孔，有效鉆進時間31.42小時，成孔深度2.06m，平均進速為0.07m/h。

4.2.5小結：綜合分析2#試打樁全過程，對后續試打樁工藝應作如下調整：鉆進至含粘性土角礫層后，泥漿比重要始終控制在1.5左右；同時，為保證鉆進效率，減少鉆機對巖屑的重復磨碎，擬引進氣舉法反循環清孔工藝，及時將孔底巖屑氣舉排出孔外；進入強、中風化凝灰巖后，宜改用更高強度鉆具，引進牙輪鉆頭或（滾刀鉆頭），以提高嵌巖效率；對沖擊成孔工藝，對樁成孔質量和樁底基巖的完整性可能產生不利影響，因此立即停止了該工藝的試用。

4.3 工藝三：GPS20型鉆機+“牙輪鉆鉆進+氣舉反循環”，3#試樁

4.3.1施工工藝的確定：總結1#、2#樁試打樁經驗，在3#樁試打樁過程中再次進行了工藝調整，即在含粘性土角礫層以上采用“普通三翼鉆頭鉆進+正循環”，進入含粘性土角礫層后改用“普通三翼鉆頭鉆進+氣舉反循環清孔”，但因土角礫層碎石粒徑過大造成堵管，再次采用普通三翼鉆頭鉆進+正循環”，進入強、中風化巖層時采用“牙輪鉆鉆頭鉆進+氣舉反循環清孔”。

4.3.2泥漿比重選擇：在含粘性土角礫層以上，選用原土自然造漿，泥漿比重控制在1.3左右，進入土角礫后調整為1.5左右。

4.3.3鉆進設備的選擇：在含粘性土角礫層以上采用GPS-20型鉆機普通三翼鉆頭鉆進，輔以正循環清孔工藝；進入含粘性土角礫層后采用氣舉反循環及普通正循環工藝；進入強、中風化巖層時采用“牙輪鉆鉆孔+氣舉反循環”。

氣舉法反循環設備 牙輪鉆鉆孔

4.3.4實際鉆進情況：3#樁自11月1日18：50開鉆，至11月9日09：00結束，在其有效工作時間內，鉆機進尺情況如下：

A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間9.3小時，成孔深度47.58m，鉆進速度平均為5.12m/h。

B、含粘性土角礫層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，同時開始采用氣舉反循環清孔工藝，有效鉆進時間22.49小時，成孔深度22.64m，鉆進速度平均為1.01m/h。

C、強風化凝灰巖層：采用牙輪鉆頭鉆進，氣舉反循環清孔，有效鉆進時間17.25小時，成孔深度4.58m，鉆進速度平均為0.27m/h。

D、中風化凝灰巖層：采用牙輪鉆頭鉆進，氣舉反循環清孔，有效鉆進時間6.49小時，成孔深度1.62m，鉆進速度平均為0.25m/h。

4.3.5故障處理和原因分析：

A、在角礫層鉆進中，采用氣舉反循清孔工藝，產生堵管。主要原因是角礫粒徑較大，造成反循環管路堵塞，其中氣舉反循環吸出的石塊最大邊有17cm。

B、在角礫層中鉆進，鉆頭阻力較大，鉆頭刀具脫落和鉆機離合片損壞嚴重。

4.3.6小結：反循環清孔工藝適用本主樓工程樁的施工，在巖層中不僅鉆進效率高，還能保證清孔質量；牙輪鉆頭在巖層中鉆進效率較高，應優選；在角礫層中反循環鉆進堵塞嚴重，施工效率低，設備事故率高，應改用正循環工藝。如果在二次清孔時，改用氣壓法直接從孔底壓氣排渣、置換泥漿，不僅不會堵管，而且還能調漿，把泥漿比重調到灌注砼的要求。

4.4 工藝四：GPS20型鉆機+“滾刀鉆頭鉆進+氣壓清渣”，4#、5#、6#試樁

4.4.1施工工藝的確定：含粘性土角礫層以上采用“普通三翼鉆頭鉆進+正循環”，進入強、中風化巖層時采用“滾刀（牙輪）鉆鉆頭鉆進+氣舉反循環清孔”。

4.4.2泥漿比重選擇：在含粘性土角礫層以上，選用原土自然造漿，泥漿比重控制在1.3左右，進入土角礫后調整為1.5左右。

4.4.3鉆進設備的選擇：GPS20型鉆機。

4.4.4實際鉆進情況：4#樁自11月12日06：00開鉆，至11月16日09：05結束，歷時5天，在其有效工作時間內，鉆機進尺情況如下：

A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，有效鉆進時間13小時，成孔深度47.1m，鉆進速度平均為3.62m/h。

B、含粘性土角礫層：采用普通硬質合金三翼鉆頭鉆進，正循環清孔工藝，有效鉆進時間14.42小時，成孔深度23.08m，鉆進速度平均為1.6m/h。

C、強、中風化凝灰巖層：采用滾刀鉆頭鉆進，氣舉反循環清孔，有效鉆進時間25.41小時，成孔深度6.66m，鉆進速度平均為0.26m/h。

4.5 5#、6#樁試打樁情況

5#、6#樁成樁均在4～5天，施工工藝與4#樁相同，在中風化巖層中改用滾刀鉆頭，同時采用氣壓清渣工藝，鉆進效率明顯提高。同時采用氣壓清渣工藝，鉆進效果也很好，這兩根試樁在二清時都使用了氣壓法直接從孔底壓氣排渣、置換泥漿，不僅沒有堵管，而且還能調漿，把泥漿比重調到灌注砼的要求。

滾刀鉆鉆頭 氣壓清渣設備

5.結束語

綜合上述六根工程試樁情況，結合本工程地質條件和工程結構特點，該工程嵌巖樁施工工藝最后定為：

上部地層在進入角礫層前用“GPS—20鉆機+普通三翼鉆頭鉆進+正循環+中檔轉速+中鉆壓+高性能泥漿+大泵量”工藝鉆進，泥漿比重控制在1.2左右；進入角礫層以后除泥漿比重調整到1.5左右外其工藝上同；進入強、中風化凝灰巖后，改用GPS—20鉆機+滾刀鉆頭鉆頭+正循環+高檔轉速+高鉆壓+中性能泥漿+中泵量”工藝鉆進。在砼導管下放完成后進行二清時，輔之以氣壓清渣工藝，直接壓氣，氣舉沉渣，置換泥漿，下調比重，直到滿足砼灌注沉渣厚度和泥漿比重要求。

實踐證明：上述成樁工藝適用該地層鉆進。通過樁機設備更新，鉆具改進，機工培訓和工藝合理，原試樁半個月成樁，現五天成樁，不僅能保證質量，而且能縮減工時，為關鍵工期提供保證。對類似該地區地層的成樁具有指導意義。

參考文獻

[1] 地基與基礎驗收規范

[2] 樁基施工技術規范

[3] 港航國際大廈巖土工程地質報告endprint