長螺旋鉆孔壓灌樁無泥漿污染、施工速度快、施工效率高、成本較低等優(yōu)勢，國內(nèi)近幾年的應(yīng)用推廣較快，但施工管理細(xì)節(jié)較多，過程控制不到位容易出現(xiàn)較多質(zhì)量問題，如縮頸、斷樁、夾泥等樁身質(zhì)量問題。尤其在液化地層及厚砂層組合條件泵送壓灌與鉆桿提升配合操作，需經(jīng)驗(yàn)豐富的鉆機(jī)司機(jī)及把頭師傅同步配合。此時(shí)，您需要一套輕松簡單的把頭神器———樁把頭智能提醒儀。
文章摘自《施工技術(shù)》49卷第14期
【非原創(chuàng)，侵刪】
長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)在厚砂層夾雜液化土層復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用
陳 霄
（平煤神馬建工集團(tuán)有限公司，河南平頂山 467000）
［摘 要］通過對化工儲(chǔ)罐地基承載力不足且地基深部存在厚砂層夾雜液化土層復(fù)雜地質(zhì)條件下滿足上部化工儲(chǔ)罐大荷載的基本運(yùn)行工況的研究，對厚砂層夾雜液化土層復(fù)雜地質(zhì)條件下長螺旋鉆孔壓灌樁施工進(jìn)行探索，總結(jié)出該工藝在類似地質(zhì)條件下的應(yīng)用技術(shù)，并介紹了施工關(guān)鍵技術(shù)措施，在工程中成功應(yīng)用，對類似工程實(shí)施具有一定的借鑒意義。
［關(guān)鍵詞］長螺旋鉆孔壓灌樁；液化地層及厚砂層；二次成孔；后插鋼筋籠
［中圖分類號］TU 753.3 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］B ［文章編號］1001-523X（2022）14-0034-03
APPLICATION OF LONG AUGER DRILLING BORED PILE UNDER COMBINED CONDITION OF
LIQUEFIED FORMATION AND THICK SAND LAYER
Chen Xiao
［Abstract］Through the study of the basic operating conditions of the chemical storage tank under the condition of insufficient foundation bearing capacity and the combination of deep liquefied strata and thick sand layer, the basic operating conditions of the upper chemical storage tank with large load, the long spiral drilling under the combination of liquefied stratum and thick sand layer is studied. The construction of cast-in-place piles with steel cages inserted after pressing concrete was explored, and the application technology of this process under similar geological conditions was summarized, and the key technical measures of construction were introduced, which were successfully applied in the project. It has certain reference significance for the implementation of similar projects.
［Keywords］long spiral bored pile；liquefied formation and thick sand layer；secondary pore forming；back inserted reinforcement cage
長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠成樁施工工藝是近幾年發(fā)展起來的一種新工藝，其施工過程是由長螺旋鉆機(jī)成孔，通過鉆桿向樁孔內(nèi)泵壓混凝土，然后利用振動(dòng)器將鋼筋籠沉入樁身混凝土中成樁。該施工方法因具有無泥漿污染、施工速度快、施工效率高、成本較低[1]，特別是在富含地下水的液化地層和厚砂層中有較好的工程應(yīng)用。
1 工程概況
某公司1號罐區(qū)新增環(huán)己酮罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為直徑18.30m鋼筋混凝土圓形基礎(chǔ)，環(huán)己酮儲(chǔ)罐滿載后重約4130t，天然地基承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求，考慮采用樁基礎(chǔ)來提高地基承載力。
根據(jù)勘察報(bào)告，該區(qū)域以粉質(zhì)粘土為主，地下水位約為自然地面下5m，自然地面以下約10~14m存在4m厚中細(xì)砂層且分布不均勻（圖1），此為典型液化地層；根據(jù)該地質(zhì)情況設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土樁。
針對地基承載力不足且地基深部液化地層及厚砂層組合地質(zhì)條件為滿足上部化工儲(chǔ)罐大荷載的基本運(yùn)行工況，研究長螺旋鉆孔壓灌樁施工過程中所出現(xiàn)的后鋼筋籠無法安裝到位、壓灌混凝土的精確控制技術(shù)等難點(diǎn)。
2 技術(shù)方案控制要點(diǎn)
（1）控制要點(diǎn)一：嚴(yán)格控制壓灌混凝土的泵壓、泵送速度及鉆桿提升速度，確保液化地層的成樁質(zhì)量。為保證成樁質(zhì)量嚴(yán)格把控以下關(guān)鍵點(diǎn)。
1）鋼筋籠加工過程中嚴(yán)格驗(yàn)收，箍筋不得跳扎；運(yùn)送過程中需吊起轉(zhuǎn)運(yùn)，嚴(yán)禁在地面拖行，防止箍筋在運(yùn)輸及后插鋼筋籠過程中松脫變形。
2）混凝土的坍落度及和易性必須滿足后插鋼筋籠的自由沉降，混凝土的性能應(yīng)符合如下規(guī)定。
混凝土選用粗骨料最大粒徑不宜大20mm，水泥采用P·O42.5普通硅酸鹽水泥，砂采用粒徑0.3～ 0.5mm的中粗砂，粗骨料含泥量不大于1%；混凝土強(qiáng)度C30，抗?jié)B強(qiáng)度P8水灰比不大于0.45；含砂率為35%～40%；灰砂比宜為1∶2～1∶2.5。
混凝土應(yīng)有良好的和易性和泌水性，初凝的時(shí)間應(yīng)≮6h，灌注前坍落度控制在200mm[2]。
3）樁混凝土壓灌過程中，要充分利用混凝土泵送壓力推動(dòng)鉆桿上行，泵送壓力根據(jù)地層情況進(jìn)行試驗(yàn)樁試驗(yàn)確定，一般控制在3~5MPa。
同時(shí)與泵入混凝土速度同步勻速緩慢提升鉆桿，提鉆速度過快會(huì)造成縮徑，根據(jù)地層情況及試驗(yàn)樁試鉆情況合理確定鉆桿提升速度，一般控制在1.8~2.0m/min。
泵送壓灌與鉆桿提升配合操作，需有經(jīng)驗(yàn)的鉆機(jī)司機(jī)及指揮同步配合。
（2）控制要點(diǎn)二：采用二次成孔保證鋼筋籠下放到位。
液化是指飽水的疏松粉、細(xì)砂土在振動(dòng)作用下突然破壞而呈現(xiàn)液態(tài)的現(xiàn)象，由于孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力減小所導(dǎo)致的砂土從固態(tài)到液態(tài)的變化現(xiàn)象。
長螺旋鉆孔壓灌混凝土施工過程的擾動(dòng)和壓力變化及后插鋼筋籠過程的震動(dòng)都會(huì)誘發(fā)厚砂層液化[3]，影響樁身質(zhì)量。鉆桿鉆進(jìn)中的振動(dòng)使厚砂層穩(wěn)定性遭到破壞，混凝土壓灌過程中的壓力變化也造成孔隙水壓力上升，砂粒之間有效應(yīng)力減小導(dǎo)致砂土從固態(tài)到液態(tài)，從而導(dǎo)致樁徑發(fā)生變化。
因此在施工過程中出現(xiàn)鋼筋籠下放不到位（鋼筋籠外露1.5~2m）的問題，根據(jù)厚砂層的埋深推斷出鋼筋籠在厚砂層液化情況下導(dǎo)致籠尖出現(xiàn)了偏移，結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況研究分析提出以下方案。
結(jié)合現(xiàn)場狀況提出二次下鉆的方案，第一次鉆孔完成后鉆桿上升，用挖掘機(jī)將鉆桿鉆出粉質(zhì)粘土填入鉆孔，重新使用鉆機(jī)鉆孔，形成簡易的泥漿護(hù)壁保護(hù)鉆孔，二次下鉆時(shí)厚砂層由于已經(jīng)縮頸對樁身水平荷載大幅減小，提鉆過程中也會(huì)形成泥漿護(hù)壁，可保證鋼筋籠下放質(zhì)量。
3 常見質(zhì)量問題原因分析
3.1 樁鋼筋籠放置不到位
（1）混凝土坍落度過小、因澆筑過程中受樁周土體吸水或自身澆筑時(shí)間過長造成的混凝土初凝流動(dòng)性變差，增大鋼筋籠下放摩擦阻力，導(dǎo)致鋼筋籠無法順利下放到位。
（2）混凝土澆筑過程中本身存在離析、或鋼筋籠沉放過程中振錘振搗導(dǎo)致混凝土離析，骨料分離，混凝土流動(dòng)性變差，進(jìn)而影響鋼筋籠沉放。
（3）樁體在混凝土壓灌過程中，鉆機(jī)操作人員提鉆速度過快，導(dǎo)致樁孔在周圍土體壓力作用下產(chǎn)生縮徑，尤其在存在厚砂層的地層中。鋼筋籠沉放過程中遇到縮徑會(huì)無法達(dá)到設(shè)計(jì)位置。
（4）因樁身成孔時(shí)一般鉆進(jìn)深度均長于設(shè)計(jì)樁身，鋼筋籠沉放過程中未在孔口設(shè)置固定措施，從而導(dǎo)致鋼筋籠在沉放到位后自重作用下繼續(xù)下沉。
3.2 樁身夾泥
鉆桿提鉆孔過程中未對孔口堆積的土體進(jìn)行及時(shí)清理，在移鉆、后插鋼筋籠等作業(yè)中把孔口堆積泥塊掃入灌注完的混凝土中，造成樁頂上部夾泥，影響樁頭質(zhì)量。
后插鋼筋沉放過程中，鋼筋籠不垂直不居中，籠尖來回刮擦或插入樁壁土體中，造成樁壁土體泥塊脫落混入樁身混凝土。
3.3 斷樁、縮徑
如果鉆桿提升過快，而混凝土泵送量與之不匹配，混凝土不能充滿鉆孔，在鉆桿提升過程中鉆孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使孔壁塌陷造成斷樁，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響鄰樁[4]。
4 質(zhì)量控制要點(diǎn)
（1）樁基鉆孔前，要認(rèn)真復(fù)核樁位標(biāo)識(shí)定位及孔口地面標(biāo)高，樁位標(biāo)示定位插入一次性筷子或鋼筋頭等不可損毀物，使標(biāo)示物在移鉆過程中、或因其他操作標(biāo)識(shí)不會(huì)被破壞掉。
鉆孔時(shí)要檢查確保鉆桿與樁位標(biāo)識(shí)對中后再開鉆，從而預(yù)防控制樁基偏位。
（2）樁基鉆孔前操作司機(jī)要檢查鉆桿垂直度，確認(rèn)垂直后才開鉆，鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)偏斜及時(shí)調(diào)正
進(jìn)而確保成孔的垂直度。
（3）樁基混凝土若不連續(xù)澆筑，對泵送管路及鉆桿導(dǎo)管及時(shí)清洗、清除殘?jiān)?span>
進(jìn)場混凝土坍落度嚴(yán)格保持設(shè)計(jì)值，混凝土壓灌完成后如發(fā)現(xiàn)混凝土因土體吸水造成樁身混凝土流動(dòng)性明顯降低，造成鋼筋籠沉放困難，要及時(shí)加大混凝土坍落度；混凝土供應(yīng)應(yīng)保持穩(wěn)定，避免供應(yīng)不及時(shí)發(fā)生混凝土初凝、離析等。
（4）樁基鉆孔及混凝土壓灌過程中，現(xiàn)場需配備小型挖機(jī)，及時(shí)清理干凈提鉆過程中帶出泥土，避免泥土在混凝土壓灌過程中掃落入樁混凝土造成樁頭夾泥。
（5）鋼筋籠沉放過程中，要盡量少開振動(dòng)，直接利用鋼筋籠及振錘自重快速下沉，以免過振造成骨料下沉集中影響鋼筋籠沉放；鋼筋籠沉放到位后，邊振動(dòng)邊緩慢上提振桿，以確?；炷琳駬v密實(shí)。
5 承載力實(shí)驗(yàn)結(jié)論
該工程采用靜荷載實(shí)驗(yàn)，是在樁頂施加豎向壓力，觀察沉降、在樁頂產(chǎn)生的上拔位移或水平位移，從而確定單樁豎向抗壓承載力的實(shí)驗(yàn)方法。低應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果樁身完整性良好，均為一類樁，施工質(zhì)量優(yōu)良。
6 結(jié)束語
長螺旋鉆孔壓灌樁無泥漿污染、施工速度快、施工效率高、成本較低等優(yōu)勢，國內(nèi)近幾年的應(yīng)用推廣較快，但施工管理細(xì)節(jié)較多，過程控制不到位容易出現(xiàn)較多質(zhì)量問題。
在1號罐區(qū)環(huán)己酮罐基礎(chǔ)項(xiàng)目施工中從施工流程和質(zhì)量控制兩方面入手，在施工的多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行全面綜合的分析與把控，針對現(xiàn)場實(shí)際情況分析問題成因，對施工方法進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，有效降低其質(zhì)量通病發(fā)生。
在施工過程中所總結(jié)出的有效經(jīng)驗(yàn)，為今后液化地層及厚砂層組合條件下長螺旋鉆孔壓灌樁技術(shù)的應(yīng)用提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)
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[2] 劉學(xué)亮，宋錦峰，曹鳳學(xué)，等. 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工法在液化地層及厚砂層組合條件下施工可行性探討[J]. 探礦工程（ 巖土鉆掘工程），2017，44（6）：74–77.
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[4] 湯小凝.長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工常見問題及防治措[J]. 建材技術(shù)與應(yīng)用，2007（7）：13–14.
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