砂性土地区长螺旋钻孔灌注桩成桩技术

□文/宗绪堂 胡 航

砂性土地区长螺旋钻孔灌注桩成桩技术

□文/宗绪堂 胡 航

刚果（布）布拉柴维尔体育中心项目基础施工过程中，在砂性土成孔难度大、桩底沉渣现象严重、孔内失水速率过快的情况下，通过对施工工艺进行一系列的改进，对在砂性土层中钻孔灌注桩的施工工艺进行选择和确定。

强夯地基；砂性土质；长螺旋灌注桩

在刚果（布）地区施工长螺旋钻孔灌注桩因本地区无法查到该地区相关的砂性土地质资料，也没有在该地区相关的施工经验，需要不断进行勘察和地质综合分析，总结经验。强夯地基在刚果（布）国家为首次应用，强夯后的地基对桩基施工的影响存在较多不确定性，能否正常成孔和是否会产生其他缺陷需要通过试验验证。通过在现场的试验性试桩及工艺调整，对在砂性土质中长螺旋灌注桩的施工工艺进行选择和最终决定。

1 工程概况

刚果（布）布拉柴维尔综合体育中心工程位于刚果共和国的首都布拉柴维尔市北郊，为EPC即设计—采购—施工工程。项目占地总面积90.38万m2，建筑总面积为13.4万m2，其中包含一座6万人主体育场，一座水上运动中心和一座综合体育馆，能满足承办大型体育盛会的要求。

2 现状调查

2.1 地质勘探调查

场地范围内的岩土体分为4大层，自上而下各层工程地质特征，见表1。

表1 场地地基土体强度与变形指标

①中砂：灰褐-棕黄色，松散状，干燥～稍湿，顶部（0～2.1 m）分布于场区表层。

②中砂：棕黄色，稍密状，稍湿～湿，厚度4.90～7.70 m，标贯试验锤击数平均值12.7。

③中砂：棕黄色，中密状，稍湿～湿，厚度16.0～18.0 m，标贯试验锤击数平均值21.9。

④中砂：棕黄色，密实状，湿～饱和。该层未揭穿，钻孔最大揭露厚度为37 m。

2.2 气候对地基的影响调查

项目所在区域降雨丰富，地表水系较发育。场区前沿约2 km处为开阔地，区域内最低侵蚀基准，水位随降雨量变化较明显。

场区地层为松散～密实状中砂，透水性强，其含水量与降雨密切相关。地下水主要为松散层孔隙水，旱季水位在40 m以下，雨季最高水位35 m。对桩基基础无影响。

2.3 桩基选型

主体育场基础形式为桩承台基础+独立基础形式，共计987根工程桩，桩长22 m，桩径600 mm，后插钢筋笼长螺旋灌注桩,配筋长度15.7 m。

2.4 强夯后的地基对桩基影响调查

主体育场地基设计方案为去除1～2 m厚表面种植土，采用现场黄沙换填，采用600 t·m强夯夯击后，进行桩基施工。

通过强夯后静力触探试验，强夯后的地基承载力达到300 kPa，黄砂在很短时间内固结排水完毕，基本能满足桩基正常成孔要求。

3 现场实施

3.1 原工艺流程、试桩及原因分析

原桩基施工工艺是后插钢筋笼长螺旋钻孔灌注桩，其工艺流程见图1。

图1 原桩基施工工艺流程

现场在主体育场外进行了3根成桩试验（非工程桩，以塔吊桩作为试验桩），设计钢筋笼长度为15.7 m，后插钢筋笼在插入7～8 m时无法再插入。分析其主要原因为砂性土含水率低，吸水过快导致浇筑的混凝土在短时间内失去水分。在经过现场渗水试验后确定，虽然强夯后砂性土吸水速度比原状土慢很多，但是足以导致浇筑的混凝土在短时间内失去水分，失去可塑性。后插钢筋笼方法难以施工。

经过分析研究，认为后插钢筋笼不适合本工程砂性土质，决定改变施工工艺，采用成孔后先插钢筋笼，后浇筑混凝土的成桩工艺。经过充分准备后先进行工程桩试验性成桩。

在新工艺试桩过程中发现，旋挖至设计标高提钻后，测量成孔深度为19 m左右（设计桩长为22 m），孔底沉渣现象严重，虚土深度达3 m左右，不能满足桩长设计要求。在旋挖深度至20 m左右时，孔底出现白色细砂。分析为细砂层固结性能较差，导致孔底出现塌孔现象。在对钻机提升力进行计算后，决定旋钻至22.9 m后空转1～1.5 min，将桩底虚土（沉渣）尽可能排出孔口，同时也可有效的避免在提钻过程中，钻杆对孔壁的摩擦导致出现塌孔和二次沉渣。桩底虚土基本清理完毕后，钻杆停止转动直接提升，提升过程中保持清理钻杆，避免负荷过大导致机械损坏。提完钻杆后，测量虚土深度约为30 cm，可满足设计要求。

3.2 改进工艺流程及实施情况

经过试桩和改进，施工工艺确定为先插钢筋笼长螺旋钻孔灌注桩，其工艺流程见图2。

图2 先插钢筋笼长螺旋钻孔灌注桩施工工艺流程

3.3 新工艺关键技术

3.3.1 新工艺实施的关键技术

1）旋钻至设计深度并空钻1.5 min。

2）钻杆直提至孔口并随时清理桩杆土。

3）混凝土导管插入桩孔2/3深度，确保混凝土在浇筑过程中不离析和不碰撞孔壁。

3.3.2 施工过程中采取的措施

1）混凝土边浇筑边振捣，确保混凝土的密实度。

2）为加快进度实行流水作业，成孔、放钢筋笼、浇筑混凝土在不同的桩位上同时进行。

3）为防止塌孔，实行跳打。

4）合理调度混凝土运输罐车，减少空闲时间。

5）实行24 h连续作业。

3.4 桩基质量检测

1）桩的水平静载试验，加压到20 t，桩位移变形11 mm，满足设计要求。

2）桩的竖向静载试验，加压到300 t，最大沉降量14 mm，满足设计要求。

3）桩身低应变完整性检验，Ⅰ类桩达到95%，Ⅱ类桩占5%，满足设计要求。

4）经下挖至较深部位后，桩外观质量无影响安全及使用功能的质量缺陷，桩径及桩头符合设计要求。

通过以上几种检测和试验,证明桩基质量均满足规范和设计要求。

4 结语

经过本工程的大胆实践和探索，在非洲物资资源极度匮乏和缺少当地施工经验的情况下，对传统工艺大胆革新，经过42 d夜以继日的紧张施工，比总进度计划工期提前24 d完成桩基础施工，取得了很好的经济效益。同时也创造了在刚果（布）地区长螺旋灌注桩有效桩长最长、单日施工40根桩的记录，经工程检测Ⅰ、Ⅱ类桩率达到100%。

□胡 航/中国建筑第八工程局有限公司天津分公司。

TU473.1+4

C

1008-3197（2015）06-10-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.003

2015-01-09

宗绪堂/男,1971年出生，高级工程师 ，中国建筑第八工程局有限公司天津分公司，从事工程技术管理工作。