摘要：沿海地區(qū)不良地質條件下，高層建筑廣泛采用以中、微風化巖為持力層的大直徑現澆端承樁基礎，沖擊成孔灌注樁工藝應用于地質情況復雜、地下水位較高的現澆端承樁，具有人力、設備投入成本低、工藝相對簡單、安全質量性能穩(wěn)定等特點，本文結合工程實踐介紹并分析了該工藝施工中的過程控制要點，為該工藝的推廣實施提供有益經驗。
　　關鍵詞：灌注樁，沖擊成孔，泥漿護壁，驗渣清孔，水下澆筑
　　1．工藝介紹
　　沖擊成孔灌注樁采用卷揚機懸掛重錘，上下反復沖擊土層及巖層破碎成孔，將部分碎渣及泥漿擠入孔壁，部分碎渣、泥漿清掏后成孔，然后進行水下混凝土澆筑。相比人工挖孔樁，本工藝人力、設備投入較少、工藝簡單，護壁采用泥漿護壁、無須工人井下作業(yè)，安全系數較高，適用于樁徑2.5m以下的灌注樁，但樁底沉渣不易清掏干凈，持力層巖性判定難度較大，在入極硬巖時速度較慢。
　　2．工程設計及地質概況
　　中央人民政府駐澳門聯(lián)絡辦新辦公樓工程位于澳門特別行政區(qū)，場地位于東望洋山人工填海地段，總建筑面積3.2m2萬，地上19層，地下一層（基坑深度8.4m），建筑總高度83.5m。基礎設140根工程樁，邊坡支護設145根支護樁，共285根，設計樁徑分別為1000mm、1500mm、2000mm三種，樁底持力層為中、微風化巖石層，要求進入持力層深度大于500mm，平均樁長15-20m（大樣見圖一）。
　　場區(qū)地面海拔4.87m~5.66m，北靠山腳，南為填海區(qū)，自上而下依次為回填層（以黃色砂土、粉質砂土為主，夾大量散石）、海相沉積層（深灰色淤泥，飽和，流塑狀，下部夾砂）、沖積層（中粗砂，松散至中密狀）、花崗巖強風化層和中、微風化層�；鶐r埋深為3.6m~20.7m，巖層分布及厚度變化很大，地質條件復雜。
　　場區(qū)地下水主要為沖積砂層中的孔隙潛水及基巖裂隙中存在的裂隙水，略具承壓性，地下水位標高為2.33m～3.35m，水位穩(wěn)定。
　　3．灌注樁施工重點控制項
　　場內不良地質構造分布廣泛，地下水豐富，在強透水層及淤泥層極易出現流砂、塌孔等事故，給樁基施工帶來較大隱患。同時，本工程樁基有部分樁徑2m的大直徑樁，且樁底要求入中微風化基巖進行擴底，大直徑人工挖孔樁施工過程中需要重點注意和控制的方面如下：
　　(1)大直徑樁穿越強粉砂、細砂層、淤泥等不良地質帶時，在地下水的作用下，極易出現流砂，嚴重時會發(fā)生井漏,造成質量事故。針對不同情況下的情況，需要有可靠的解決措施和手段。
　　(2)大直徑樁樁底基巖起伏較大，基底地質情況復雜多變，需要謹慎確認和處理。
　　(3)大直徑樁其鋼筋籠體積較大，在吊裝過程中容易變形、散架，需要有可靠措施確保鋼筋骨架質量。
　　(4)樁深、樁徑大，Φ2500的樁其樁身砼方量近100方左右，屬大體積砼，要采取可靠措施確�；炷�土澆注連續(xù)、穩(wěn)定的進行，控制混凝土溫變曲線，確保樁身質量。
　　(5)地下水豐富造成樁孔內積水無法排盡時，要嚴格按照水下混凝土澆灌工藝進行混凝土施工。
　　3．1．施工安排：
　　1）為合理安排工期和工序交接，將工程樁與基坑支護樁錨結構穿插作業(yè)，全部成樁后再將土方挖除，成樁盲孔用粗砂填實。
　　2）根據工程地質特點，持力層埋深層自北向南逐漸加大，南側樁長較大、且為主樓工程樁，須優(yōu)先安排施工，同時，優(yōu)先施工底板邊緣的工程樁，便于基坑支護樁側土方開挖后施工預應力錨索。
　　3．2．機械、人員配置：
　　場地允許條件下最大化布置機械，本工程選用11臺沖樁機，1臺16T汽車吊輔助，每天成孔3-4根，每臺機械配置人員4-5人兩班作業(yè)。鋼筋、混凝土工另行配置。
　　3．3．施工場地布置：
　　作業(yè)區(qū)域內道路、泥漿池的布置要充分考慮到沖樁機、吊車、混凝土車的運行路線，道路全部硬化，泥漿池用紅磚砌筑，實現現場規(guī)范化管理。尤其注意對施工電纜的保護，沿道路邊砌筑專門的電纜溝進行保護。
　　3．4．場區(qū)測量控制點布置及樁位坐標放樣：
　　業(yè)主（監(jiān)理）必須要求施工方在鉆孔灌注樁基礎開始施工前，根據設計提供的坐標及高程控制點對樁定位放樣或設置不受施工影響的臨時測量控制點，并提供完整的測量結果資料。業(yè)主（監(jiān)理）對施工方提供的測量結果資料必須及時復核，復核無誤后方可同意開鉆施工，否則施工方必須重測后再次復核，直到測量結果符合設計要求為止。同時，業(yè)主（監(jiān)理）應要求施工方對經復核無誤的測量結果采取有效的保護措施并指定專人負責。
　　3．5．樁底持力層超前鉆探
　　本工程對持力層的勘察采用的是超前鉆探法。超前鉆是當基樁挖到持力層時，為查明基樁持力層下不少于5米范圍內有無軟弱夾層、空洞等不良地質作用而進行的勘探鉆孔勘察，在成樁之前采用鉆探方法查其樁底基巖情況，基本上是一樁一孔，大樁多孔。超前鉆要鉆的深度一般要鉆到樁底以下3d（且>5m）。
　　3．6．基坑內降水
　　本工程的基坑降水的方法采用輕型井點降水法。井點降水法是在地下水位以下的含水層施工時，常采用井點排水的方法。井點降水法是在基坑開挖前，在基坑四周埋設一定數量的濾水管（井），利用抽水設備抽水使所挖的土始終保持干燥狀態(tài)的方法。輕型井點設備由管路系統(tǒng)和抽水設備組成。管路系統(tǒng)包括：濾管、井點管、彎連管及總管等。慮管采用直徑為51mm的無縫鋼管，管壁鉆有直徑為18mm的濾孔。井點管為直徑51、長為7m的鋼管，井點管上端用彎聯(lián)管與總管相連。集水總管為直徑125mm的無縫鋼管，每段長4m，其上裝有與井點管相連結的短接頭，間距1m。輕型井點布置包括高程布置和平面布置，其布置和計算的步驟是：確定平面布置、高程布置、計算井點管數量等、調整設計。
　　4．施工工藝
　　擴底后注漿灌注樁的單樁工藝流程如圖2所示。
　　
　　4．1．測量放線
　　根據設計圖紙對樁位進行放線，嚴格控制樁位精度，所有樁點一次性全部測放，復核，每天對預計鉆進樁點進行二次復核，確保樁位準確。控制點宜不少于3個控制樁，每批測放點應由不同控制點進行復核。樁點采用鋼筋定位，鋼筋埋深控制在300mm左右，防止車輛碾壓、破壞。樁點放線偏差≤10mm，標高偏差≤5mm。
　　4．2．鉆進成孔
　　根據現場土層特性，該場地地層上部易塌孔，下部易縮頸，為此采用上部（鉆至10～12m）回轉鉆機護壁成孔，下部改換RH412—HD鉆機旋挖成孔的方法，合理調配鉆機，縮短輔助工時，日成樁控制在3～4根。
　　4.2.1護筒的埋設
　　護筒埋設應準確、牢固，四周用粘土夯實，并采用十字法定位，即樁位中心四周設四根定位鋼筋，拉十字線，中心即樁位，護筒中心與樁位中心偏差不得大于50mm，護筒長度為2.0～3.5m。
　　4.2.2泥漿制備
　　采用回轉鉆機泥漿護壁正循環(huán)工藝成孔，由于地層中粉粘土土層較厚，亦可用鉆機自然造漿成孔，鉆進時嚴格控制泥漿指標，成孔時泥漿比重控制在1.1～1.3之間。
　　旋挖鉆機成孔時采用兩種方法分別或組合制漿：①泥漿攪拌機制漿，優(yōu)質泥漿加摻和劑；②重復利用其它孔回轉鉆機所造泥漿。
　　4.2.3鉆機就位
　　回轉鉆機就位時應確保轉盤中心、天車與樁位中心相重合，偏差不超過20mm。
　　旋挖鉆機就位時，精心調平，保證鉆頭中心與樁位中心相重合，偏差不超過20mm。垂直度由鉆機自動調整偏差小于1%。
　　4.2.4鉆進成孔
　　鉆進應連續(xù)進行，要密切注意地層變化，根據土層類別，確定相應的轉速、鉆壓及鉆進速度、泥漿比重等施工參數。嚴防護筒周圍翻漿或地表下沉，發(fā)現不當應立即停鉆，進行處理后，方可繼續(xù)鉆進。鉆孔達到設計孔深后，用試孔器對孔深、孔徑、垂直度進行實測檢查，驗收合格后方可進行下一道工序。
　　4．3．擴底施工
　　成孔完成后進行一次清孔，然后進行提鉆擴底，擴底采用回轉機加旋挖鉆擴鉆頭進行擴底。鉆機就位應準確，允許偏差不得大于20mm，鉆機支墊應穩(wěn)固，鉆擴位置應符合設計要求，擴底設備如圖2所示。
　　為確保鉆擴直徑，鉆擴前應充分循環(huán)泥漿，準確測量孔深，防止因沉渣影響鉆擴直徑。鉆擴時鉆機應以低檔鉆進，行程應根據鉆機負荷進行調整，每次不得大于50mm,每次鉆擴給進后需停滯一定時間，鉆機負荷降低后，才能進行下一級給進。泥漿比重控制在1.2～1.4，確定鉆擴成型后，需進行不少于30分鐘的泥漿循環(huán)后方可起鉆，起鉆前要收攏刀翼，完全收攏后才能提升，然后進行二次清孔，吊放鋼筋籠。
　　4．4．鋼筋籠安放與壓漿管安裝
　　鋼筋籠分2～3節(jié)制作，主筋采用閃光對焊及孔口電弧搭接焊接，同時綁扎壓漿管。
　　4.4.1鋼筋籠制作及安放
　　鋼筋籠嚴格按照施工規(guī)范規(guī)定制作。加強箍采用模具加工，確保圓度和內徑尺寸；主筋必須保持豎直，主筋間距和箍筋間距由模具控制，箍筋與主筋隔點點焊；保護層設置間距5～6m一組，一組四檔，延周均勻分布，距籠頂2m另加設一道。
　　鋼筋籠在制作、搬運及起吊時，應確保籠子順直、牢固、不變形，分段制作的鋼筋籠在孔口焊接時應確保主筋順直及焊接質量，補繞箍筋必須符合要求。鋼筋籠入孔時應對準孔中心徐徐下放，避免碰撞孔壁。下放到位后，應用吊桿安置牢固，嚴防下落和灌注混凝土時上浮。籠頂標高允許偏差為±100mm。
　　4.4.2注漿管安裝
　　樁端注漿管采用兩根D50，δ=3.5mm的鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接，將兩個樁端壓漿器分別連接在樁端注漿管下，并對稱綁扎在最下一節(jié)鋼筋籠內側，樁端壓漿器超出鋼筋籠150～200mm。樁側注漿管為D15，δ=2.75mm的鋼管，鋼管接頭采用絲扣連接。在樁側注漿管頭部接上三通和短接頭，與樁側壓漿器和環(huán)置PVC管聯(lián)接器相連，并綁在鋼筋籠相應位置內側。在放置鋼筋籠時要注意保護注漿管。樁端、樁側壓漿器用生膠帶密封，以防止樁身混凝土水泥漿液堵塞注漿管。
　　在下鋼筋籠的同時，連接注漿管，邊下邊接，絲接要密封。下鋼筋籠結束后，應將注漿管孔口封住，妥善保護。
　　4．5．混凝土灌注
　　在混凝土灌注導管安裝就位后，對其安裝質量、導管長度、清孔質量等檢查無誤，方可進行混凝土灌注，混凝土灌注量應按計算確定，隨時用測繩對混凝土面進行測試，灌注要連續(xù)，嚴格按照《建筑樁基技術規(guī)范》施工。灌注過程密切注意返漿情況，嚴格按照2～6m要求拔拆導管，同時要注意保護后注漿導管。為保證樁頂質量，混凝土超灌高度≥1.0m，灌注完畢，應及時拔出護筒，對空孔進行妥善處理和保護。
　　4．6．后注漿施工
　　注漿系統(tǒng)由攪拌桶、過濾網、儲漿桶、壓漿泵、壓力表、注漿膠管及單向閥等組成。壓漿操作工序為：按設計水灰比拌制水泥漿液→水泥漿經過濾至儲漿桶→注漿泵、漿管、活接頭與樁身壓漿管連接→打開排氣閥并開泵放氣→關閉排氣閥，先試壓清水，待注漿管道通暢后再壓注水泥漿液。終止標準由壓漿量（樁側1t，樁端2t）、壓力及地面是否返漿來綜合控制。終止壓漿時關閉止?jié){閥，靜置5～10分鐘后拆卸管件，須立即將壓漿管頭用堵頭封堵，以防回漿，降低注漿效果。
　　樁身混凝土強度達到50～70%后方可注漿。注漿施工時，按照整體先外后內，局部先上后下的原則，即先對外圈樁基進行壓漿，然后由外向內壓漿；對于單根樁注漿，先進行樁側注漿，目的是防止下部漿液沿樁土界面上竄。間隔2小時后，再進行樁底注漿。注漿過程中要控制好注漿壓力、注漿量及注漿速度。樁側終止壓力為1.0～1.5MPa，樁端終止壓力為1.5～2.0MPa，水泥漿液水灰比為0.5～0.6，水泥漿液應進行多次過濾，防止壓漿過程堵塞壓漿管。
　　5．試樁測試
　　5．1．單樁靜載試驗
　　在靜載試驗過程中，4組試樁分兩次測試，先測試未注漿的試樁承載力（包括一組未擴底），然后注漿，注漿結束7～15天后，再測試試樁注漿后的承載力。本次單樁豎向靜載試驗采用錨樁—橫梁反力架裝置，如圖3所示。荷載的施加通過4臺5000kN的油壓千斤頂并聯(lián)實現，樁頂沉降由設置在樁頂四個測點的百分表測讀。荷載反力由兩根大梁十字交叉形成的反力架和試樁周圍的4根錨樁通過預應力鋼絞線連接所組成的反力系統(tǒng)提供，加載方式采用慢速維持荷載法。
　　5．2．試驗結論
　　5.2.1與普通直樁相比，擴底樁的單樁承載力提高，樁頂沉降減少，樁體具有較高的抗拔性和抗水平荷載的能力，較大程度提高地基穩(wěn)定性。
　　5.2.2通過樁側注漿，充填混凝土與樁周土體間的間隙，擠壓密實成孔時松軟的樁壁土體，漿液滲透到樁側壁的土體中，并與之結合，使得樁徑增大，改善了樁周土體的物理性質，大幅度提高樁側摩阻力，進一步提高單樁承載力；通過樁底注漿，漿液滲透到樁端的沉渣間隙中，消除了由于沉渣存在而產生的“軟墊效應”，隨著注漿壓力的的增加，水泥漿液沿壁上返，充填于混凝土與樁周土體間的間隙中，提高了樁側摩阻力，同時水泥漿液會不斷向樁端持力層滲透，在樁端形成梨形體，隨著梨形體的不斷增大，會對持力層起到壓密作用，有效提高地基強度，保證了擴底作用的發(fā)揮，大大提高樁的承載力，樁頂沉降量減小，且卸載后，殘余沉降量很小。
　　5.2.3根據試驗結果，注漿前不擴底樁的單樁豎向極限承載力標準值為12000kN，注漿后標準值可取為15000kN；注漿前擴底樁的單樁豎向極限承載力標準值為16000kN，注漿后標準值可取為18000kN。
　　6．經濟效益和社會效益分析
　　本工程采用擴底后注漿灌注樁，共布樁285根，整個樁基費用為1000萬元。經測算，采用同直徑普通鉆孔灌注樁滿堂布樁方案，按常規(guī)的樁位樁基需布654根，樁基費用為1450萬元。采用擴底后注漿灌注樁方案減少了三分之二的樁數，整個樁基工程節(jié)約投資約450萬元，創(chuàng)造了較高的經濟效益，保證了樁基工程順利施工。
　　目前，該工程的主體工程已完工，主體平均沉降量為10.5mm，符合規(guī)范規(guī)定。該工程地基處理合理的應用了擴底后注漿灌注樁工藝，在滿足設計要求的前提下，能夠以較短的工期，較好的效果、較低的成本完成地基處理，為該樁在沿海地區(qū)的工程地基處理中的應用和推廣提供了重要依據�？傊�，擴底后注漿灌注樁是一種新樁型，經濟效益和社會效益顯著，具有重要的應用價值和廣闊的推廣前景。
　　7．結語
　　擴底后注漿灌注樁集中了灌注樁、擴底樁和后注樁的優(yōu)點，通過施工工藝的交叉滲透有效彌補了各自的不足之處，使樁身材料得到充分發(fā)揮，適用于群體化、重型化、高層及超高層建筑及構筑物、橋梁工程、港口、礦山、電力和水利等，且適用于粘性土、粉土、粉土與粘性土交互層、砂土或卵砂層等多種地基土質，而且水下作業(yè)不受限制。方便文明施工，有利于保護環(huán)境。由于擴底后注漿灌注樁尚處于嘗試階段，施工機具的研制開發(fā)，施工工藝的完善及承載力的理論分析和計算都需要不斷在實踐過程中積累摸索，今后應多加強這方面的試驗研究。    論文網