鉆孔灌注樁技術在房建施工中的應用探討

劉 佳

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

0 引 言

在城市發展過程中，建設、開發房屋建筑工程，不僅可以解決城市居民的生活住房問題，還可在一定程度上實現對城市土地資源利用率的提升。樁基是房建的基礎，可將樁基結構的穩定性，作為評價房建壽命及其在運營使用中安全性的關鍵指標[1]。鉆孔灌注樁技術是房建工程施工中一種較為常見的工程技術，工程方必須設計完善、科學、合理的工程方案，才能確?？⒐さ捻椖窟_到預期要求。

1 工程概況與施工現場條件

1.1 概 況

所選的工程項目為該地區政府投資開發的重點工程，相關此工程項目的概況信息見表1。

表1 案例工程概況

1.2 施工現場條件

從地表層到底層的巖土名稱與極限阻力標準值見表2。

表2 施工現場巖土層樁基設計參數

據統計資料，發現施工場地的地表水湖泊距離接近，砂礫、微孔壓的地下水以黏性土層為主，土層承載力受季節變化較大。以橫向大氣降水為主，土層受力與地下水存在著一定的水力關聯[2]。根據氣象數據，施工場地年水位變化幅度在2.35～4.25 m，在勘測過程中，地下水位在10.5～16.4 m。

對現場地下水進行檢測，發現水體中不含有腐蝕性物質，即地下水不會腐蝕混凝土、鋼筋、建筑鋼結構。

2 鉆孔灌注樁技術在房建施工中的應用

2.1 反循環鉆進成孔

在進行房建施工時，為了達到成孔目的，采用了反向循環鉆井技術，進行了成孔工藝。這種施工工藝的基本原則是通過控制灌漿進入孔底來冷卻鉆頭，在施工時不會被攜帶的鉆渣所影響，并且可以通過鉆柱和鉆孔的間隙進入鉆孔，然后通過鉆柱的部位排出。鉆孔成孔是由沖水反循環流來完成的。針對上述房建施工項目，在進行反循環鉆進成孔時，對鉆機和砂石泵組進行選擇。要求在鉆機和砂石泵組內包含轉盤、減速傳動裝置、操作裝置、鉆塔等結構。除此之外，鉆進施工時還需要用到鉆渣分離裝置[4]。確保鉆井成孔質量，避免鉆渣對其造成影響。由于需要完成對直徑40 cm鉆孔樁的設置，特選用大直徑的樁孔鉆具。鉆具連接結構示意圖如圖1所示。

圖1 鉆具連接結構示意圖

在鉆進前還需要確定鉆壓、轉速、泵量等各個參數，鉆進過程中形成支撐的力量較小，因此需要更小的鉆壓。鉆壓主要由切削具切入巖石的具體要求壓力決定。在鉆進時對轉速進行控制，針對不同的地層結構，采用不同的轉速方案[5]。在軟巖結構上，將鉆行速度控制在1.25～1.65 m/s；在硬土結構上，將鉆行速度控制在2.00～5.25 m/s；在砂礫石層結構上，將鉆行速度控制在1.25～2.24 m/s。對于泵量的設置，需要根據砂礫泵流、出渣能力等決定。由于本文房建施工項目的孔徑相對較大，若流量、循環流體速度下降，則會造成嚴重的侵蝕問題，進而造成孔壁穩定性降低[6]。因此，綜合多方面因素考慮，要求在鉆進較淺的位置上，將循環流體返回率控制在小于或等于3.0 m/s的范圍內；在鉆進較深的位置上，將循環流體返回率控制在2.0 m/s左右。采用上述鉆進方式成孔后，樁孔的質量良好，并且清孔也更加容易[7]。清孔的具體操作為：在最后一洞完成成孔后，停止鉆探鉆頭旋轉，同時維持循環液的循環，將新的泥漿含沙量不足4%的材料注入，保持反循環時間。反循環停止的時間根據沉積物的厚度以及孔隙大小確定，通常情況下，反循環時間應當控制在20～35 min。

2.2 鋼筋籠制作與吊裝施工

在完成反循環鉆進成孔后，對鋼筋籠進行制作，并完成對其吊裝施工。根據設計圖紙制作鋼筋，在鋼筋表面標明鋼筋的位置。將主筋置于由鋼筋籠制成的工作臺上，并標明加固部位。將加勁筋上的任何一條主筋與中間的加勁筋標志對齊，然后依次進行焊接[8]。在框架的兩端分別有一個工人來控制框架旋轉，其他的主筋按上面的方法進行焊接。將框架結構置于支架上，將鋼筋套在模板上，然后根據圖紙上的要求，將鋼筋固定在鋼筋上。用以上方法，在鋼筋籠成型后，把它放在一個平坦、干燥的地方。

鋼筋籠成型后，再進行吊裝。在對鋼筋籠進行吊裝時，需要對吊車參數進行設置，要求吊車25 t極限起重量為245 kN；承擔允許起重量為180.0 kN；承擔最重鋼筋籠重量為18.50 kN。吊車承受的重量應當滿足下述關系：

Q>Q1+Q2

(1)

式中：Q為吊車能夠承受的重量；Q1為鋼筋籠最大的重量；Q2為吊具的重量。選擇吊車時需要確保吊車能夠承受的重量滿足上述要求，從而保證鋼筋籠吊裝的安全性。

施工現場場地狹小，因此鋼筋籠需要放置在圍擋外。利用吊機將下半節鋼筋籠吊離地面，再緩慢將鋼筋籠豎立，并下放鋼筋籠就位，進行臨時固定[9]。按照圖2所示的內容完成對鋼筋籠吊點平面的布置。

圖2 鋼筋籠吊點平面布置圖

在確定鋼筋籠吊點位置后，按照下述步驟完成吊裝操作：

(1) 開展起吊前的準備工作，包括位置誤差檢測、鋼筋籠運輸和放置等。

(2) 操縱起重機的主、副掛鉤，并同時進行吊裝，當鋼網被吊起來離地30 cm時，觀察并檢查起吊是否正常，若不正常則需要落地重新調整，若正常則將主鉤與副鉤同步提升，由主鉤完成起吊工作。

(3) 在主鉤提升的過程中，將鋼筋籠從水平放置改為豎直放置，并解除副鉤。

(4) 采用主吊車將鋼筋籠輸送至鉆孔灌注樁的施工部位.

(5) 執行第一節鋼筋籠的下落作業，并用槽鋼支承。

(6) 對第二節鋼筋籠進行吊裝，并對孔口進行焊接。

(7) 以此類推，直到所有鋼筋籠被全部吊放后，完成整個吊放施工操作。

2.3 灌注混凝土

完成鋼筋籠的制作與吊裝施工后，在成孔中灌注混凝土形成灌注樁。在灌注混凝土材料時，若出現質量問題，則會在極大程度上影響整個房建施工項目的質量，并且會造成無法預計的損失。因此，澆筑過程中必須嚴格控制混凝土的質量[10]。在選擇灌漿材料時，必須以40%～50%的含砂量為宜，或采用低于20%的活性砂粉取代原有的混凝土，以提高混凝土的流動性，防止出現堵管問題。選擇的混凝土導管需要在實際施工應用前進行防水測試，確保具備較高防水性能后再投入使用。灌注時需要設置防水開關，可選用直徑不超過1 m的樁沙包做防水開關。施工中，應嚴格控制混凝土的坍落度和攪拌時間，以防止混凝土柱和泥漿的損壞。在澆鑄工藝中，要嚴格控制輸注流程和操作方式，要適當地增加泵入混凝土表面的強度，要有序、持續地注入。要求盡可能短的時間間隔，緩慢填充，防止造成管道內部的高壓氣囊與管子接頭的連接不容易被拔出，避免滴水或下沉。在保證樁身質量的同時，盡量采用最大的中線長度來阻止管道插入鋼筋籠內，這樣可以保證混凝土樁的質量。防止浮式鋼籠底3.0型鋼籠埋入混凝土加強籠的頂部底部，一旦發現浮式鋼籠，應立即停止注入，以保證增加管道的深度，按照上述要求完成灌注混凝土施工。

3 實 驗

3.1 施工設計概況

鉆孔灌注樁的技術設計概況見表3。

表3 鉆孔灌注樁技術設計概況

在上述設計內容的基礎上，對鋼筋籠制作、安裝過程中的偏差要求進行設計，見表4。

表4 鋼筋籠制作、安裝過程中的偏差要求

3.2 施工場地設計

為了保證鋼筋等工程物料能夠運送到工地，工地周圍要修建多條可供大型汽車通行的公路。

鋼筋進場后堆放在便于操作、不妨礙施工的場地內。根據建筑物的樁位布置，合理安排施工設備的工作區間和方向，盡可能利用有限的場地。場地布置如圖3所示。

由于淤泥池與便道相鄰，為了確保施工場地內的淤泥池排列整齊，在施工公路橫穿線處，每隔8～12個樁位設一處泥漿池(泥漿池包含儲液槽)，以防止樁位在淤泥池的位置，位置可視具體情況進行適當調整。每隔一段時間用紅、白漆、安全環保網維護，并根據現場條件，配備充足的照明裝置。

鋼筋籠的原材料堆放在鋼筋籠加工區域的附近，以方便現場加工。

3.3 主要施工設備

根據工程特點，可按照表5，進行施工現場設備的準備。

圖3 場地布置

表5 主要施工設備

3.4 施工中的應急處理方案

3.4.1 孔壁塌陷

在鉆探中，如發現淤泥泡沫的數量不斷增加，或者泥漿突然泄漏?？稍谔攸c，用沙粒與黏土混合回填1～2 m，如回填土致密，鉆孔后再進行。施工期間，應該避免不符合質量規范的材料進入現場，采用優質的黏土，提高泥漿的黏性。

3.4.2 縮頸

當鉆井中出現局部孔徑比設計孔徑要小的情況時，可以采取上下重復的方法來增大鉆孔直徑。為了避免此類問題的再次發生，可使用高質量的鉆井液，以減少失水率。

3.4.3 鉆孔偏斜

在鉆孔位置上下反復刷掃多次，以節約硬土，若鉆孔偏斜修正無效，需再次鉆孔。另外，為避免鉆孔發生傾斜，可在鉆探區域進行孔位的壓實處理。

3.5 承載力對比

在作業面隨機選擇測點，檢驗施工后地基結構的承載力。檢驗結果見表6。

表6 承載力檢驗結果 /KPa

4 結 論

在房屋建筑工程中，鉆孔灌注樁施工是一項非常關鍵的工作，其特點是隱蔽、工序煩瑣、前后工序緊密銜接、混凝土質量控制難度高。施工方需要重視鉆孔灌注樁的工藝、做法和操作要領，深入了解現場施工中可能出現的各種影響工程質量的因素，才能保證施工后樁基質量達到標準。因此，本文開展此次研究，并通過對項目概況的綜合分析、施工場地條件的評估，設計了針對此施工方法的檢驗方式，檢驗后得到了下述兩個方面的結論：

(1) 根據表6承載力檢驗結果，隨機選擇的測點承載力均滿足大于100 kPa的要求，說明該方法可以在施工中起到提高地基承載力的作用。

(2) 盡管通過本次研究，已經對鉆孔灌注樁的施工技術有所了解，但要在使其土木工程中得到更好的應用，特別是采用泵吸反循環技術進行鉆孔成孔，還需在后續工作中，進一步地深入研究。