舟山地區(qū)超高層建筑樁基礎(chǔ)工藝探析論文
摘 要：本文主要根據(jù)港航國(guó)際大廈工程試樁施工原始記錄和監(jiān)理旁站資料，及主樓工程試打樁情況。通過(guò)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(lèi)似地區(qū)有參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：試樁； 工藝； 探析
1.工程概況
舟山港航國(guó)際大廈工程位于舟山臨城新區(qū)CBD商務(wù)二期臨港綜合商務(wù)區(qū)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(guò)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(chǔ)等級(jí)為甲級(jí)，安全等級(jí)為一級(jí)，A、B塔樓樁基礎(chǔ)為嵌巖樁，嵌巖深度為1.5m、2.5m兩種類(lèi)型。有效樁長(zhǎng)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(biāo)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(shí)行雙控指標(biāo)，以注入水泥量為主，注漿壓力為輔。
3.工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及試打樁概況
本工程地質(zhì)條件復(fù)雜，共分11個(gè)地層（見(jiàn)下表），水文條件簡(jiǎn)單，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋有弱腐蝕性。
選取6根工程樁作為試樁，通過(guò)設(shè)備選型，鉆具選擇和工藝操作對(duì)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(jìn)過(guò)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(jī)+“普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+正循環(huán)”，1#試樁
4.1.1試樁工藝的確定：主要根據(jù)原設(shè)計(jì)試樁施工工藝。采用“普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+正循環(huán)”。
4.1.2泥漿比重選擇：本場(chǎng)地上部淤泥質(zhì)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(jìn)設(shè)備的選擇：選用GPS-18型工程鉆機(jī)，鉆頭選用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭。
4.1.4 實(shí)際鉆進(jìn)情況：1#樁自9月24日08：08開(kāi)鉆，至10月16日16：30結(jié)束，歷時(shí)23天，在試打樁過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)糊鉆、埋鉆和鉆桿斷裂等情況，在其有效工時(shí)內(nèi)，鉆機(jī)進(jìn)尺情況如下：
A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間17.22小時(shí)，成孔深度35.58m，鉆進(jìn)速度平均為2.07m/h。
B、含粘性土角礫層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間52.83小時(shí)，成孔深度22.79m，鉆進(jìn)速度平均為0.43m/h。
C、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間35.50小時(shí)，成孔深度2.8m，鉆進(jìn)速度平均為0.08m/h。
D、中風(fēng)化凝灰?guī)r層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間194.75小時(shí)，成孔深度3.68m，鉆進(jìn)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(shí)發(fā)現(xiàn)鉆桿被埋提不動(dòng)，分別采用25T及50T汽吊強(qiáng)行提鉆無(wú)果，后來(lái)向?qū)Ч軌簹夥囱h(huán)清渣將沉渣清除后才順利提鉆。出現(xiàn)該故障的主要是因?yàn)楹承酝两堑[層巖屑粒徑較大，鉆進(jìn)時(shí)泥漿比重控制過(guò)小，鉆進(jìn)速度過(guò)快，沉渣上浮較慢，在更換鉆桿過(guò)程中沉渣快速沉積造成埋鉆。
B、在含粘性土角礫層及強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r層中，均出現(xiàn)過(guò)鉆桿斷裂，主要原因是擋位過(guò)高，轉(zhuǎn)速過(guò)快，鉆壓過(guò)大，鉆機(jī)機(jī)械性能不能滿足工法要求，。
C、在強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r鉆進(jìn)中，鉆具磨損嚴(yán)重，，鉆頭刀具脫落，鉆機(jī)離合片損壞。主要原因是孔太深，鉆桿太長(zhǎng)，巖層堅(jiān)硬，鉆頭阻力較大，普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)不能滿足工法要求。
4.1.6小結(jié)：在后續(xù)試打樁過(guò)程中應(yīng)作如下調(diào)整：鉆進(jìn)至含粘性土角礫層后，鉆速減慢，泥漿比重調(diào)整到1.5左右，強(qiáng)大泥漿護(hù)壁和浮渣功能；對(duì)鉆機(jī)性能進(jìn)行全面檢查，更換部分配件；進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r后要改用其它鉆頭具。
4.2：工藝二：GPS20型鉆機(jī)+“沖擊錘沖孔+正循環(huán)”，2#試樁
4.2.1施工工藝的確定：在總結(jié)第一根樁試打樁經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，2#樁進(jìn)行了工藝調(diào)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(jìn)+正循環(huán)”，進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)采用“沖擊錘沖孔+正循環(huán)”。
4.2.2泥漿比重選擇：2#樁在粘性土角礫層中鉆進(jìn)，泥漿比重控制在1.5左右，避免1#樁埋鉆。
4.2.3鉆進(jìn)設(shè)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(jī)普通三翼鉆頭鉆進(jìn)，輔以正循環(huán)清孔；進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)采用“沖擊錘沖孔+正循環(huán)”。
4.2.4實(shí)際鉆進(jìn)情況：2#樁自10月3日16：31開(kāi)鉆，至10月19日09：00結(jié)束，歷時(shí)16天，在其有效工時(shí)內(nèi)，鉆機(jī)進(jìn)尺情況如下：
A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間14.3小時(shí)，成孔深度42.98m，鉆進(jìn)速度平均為3.01m/h。
B、含粘性土角礫層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間81.03小時(shí)，成孔深度29.35m，鉆進(jìn)速度平均為0.36m/h。
C、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層1：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間49小時(shí)，成孔深度1.45m，鉆進(jìn)速度平均為0.03m/h。
D、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層2：改用單繩沖擊錘沖孔，有效沖孔時(shí)間為24.67小時(shí)，成孔深度1.71m，平均進(jìn)速為0.07m/h。
E、中風(fēng)化凝灰?guī)r層：沖擊錘沖孔，有效鉆進(jìn)時(shí)間31.42小時(shí)，成孔深度2.06m，平均進(jìn)速為0.07m/h。
4.2.5小結(jié)：綜合分析2#試打樁全過(guò)程，對(duì)后續(xù)試打樁工藝應(yīng)作如下調(diào)整：鉆進(jìn)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(shí)，為保證鉆進(jìn)效率，減少鉆機(jī)對(duì)巖屑的重復(fù)磨碎，擬引進(jìn)氣舉法反循環(huán)清孔工藝，及時(shí)將孔底巖屑?xì)馀e排出孔外；進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r后，宜改用更高強(qiáng)度鉆具，引進(jìn)牙輪鉆頭或（滾刀鉆頭），以提高嵌巖效率；對(duì)沖擊成孔工藝，對(duì)樁成孔質(zhì)量和樁底基巖的'完整性可能產(chǎn)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(jī)+“牙輪鉆鉆進(jìn)+氣舉反循環(huán)”，3#試樁
4.3.1施工工藝的確定：總結(jié)1#、2#樁試打樁經(jīng)驗(yàn)，在3#樁試打樁過(guò)程中再次進(jìn)行了工藝調(diào)整，即在含粘性土角礫層以上采用“普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+正循環(huán)”，進(jìn)入含粘性土角礫層后改用“普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+氣舉反循環(huán)清孔”，但因土角礫層碎石粒徑過(guò)大造成堵管，再次采用普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+正循環(huán)”，進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)采用“牙輪鉆鉆頭鉆進(jìn)+氣舉反循環(huán)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(jìn)入土角礫后調(diào)整為1.5左右。
4.3.3鉆進(jìn)設(shè)備的選擇：在含粘性土角礫層以上采用GPS-20型鉆機(jī)普通三翼鉆頭鉆進(jìn)，輔以正循環(huán)清孔工藝；進(jìn)入含粘性土角礫層后采用氣舉反循環(huán)及普通正循環(huán)工藝；進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)采用“牙輪鉆鉆孔+氣舉反循環(huán)”。
4.3.4實(shí)際鉆進(jìn)情況：3#樁自11月1日18：50開(kāi)鉆，至11月9日09：00結(jié)束，在其有效工作時(shí)間內(nèi)，鉆機(jī)進(jìn)尺情況如下：
A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間9.3小時(shí)，成孔深度47.58m，鉆進(jìn)速度平均為5.12m/h。
B、含粘性土角礫層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，同時(shí)開(kāi)始采用氣舉反循環(huán)清孔工藝，有效鉆進(jìn)時(shí)間22.49小時(shí)，成孔深度22.64m，鉆進(jìn)速度平均為1.01m/h。
C、強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層：采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)，氣舉反循環(huán)清孔，有效鉆進(jìn)時(shí)間17.25小時(shí)，成孔深度4.58m，鉆進(jìn)速度平均為0.27m/h。
D、中風(fēng)化凝灰?guī)r層：采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)，氣舉反循環(huán)清孔，有效鉆進(jìn)時(shí)間6.49小時(shí)，成孔深度1.62m，鉆進(jìn)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(jìn)中，采用氣舉反循清孔工藝，產(chǎn)生堵管。主要原因是角礫粒徑較大，造成反循環(huán)管路堵塞，其中氣舉反循環(huán)吸出的石塊最大邊有17cm。
B、在角礫層中鉆進(jìn)，鉆頭阻力較大，鉆頭刀具脫落和鉆機(jī)離合片損壞嚴(yán)重。
4.3.6小結(jié)：反循環(huán)清孔工藝適用本主樓工程樁的施工，在巖層中不僅鉆進(jìn)效率高，還能保證清孔質(zhì)量；牙輪鉆頭在巖層中鉆進(jìn)效率較高，應(yīng)優(yōu)選；在角礫層中反循環(huán)鉆進(jìn)堵塞嚴(yán)重，施工效率低，設(shè)備事故率高，應(yīng)改用正循環(huán)工藝。如果在二次清孔時(shí)，改用氣壓法直接從孔底壓氣排渣、置換泥漿，不僅不會(huì)堵管，而且還能調(diào)漿，把泥漿比重調(diào)到灌注砼的要求。
4.4 工藝四：GPS20型鉆機(jī)+“滾刀鉆頭鉆進(jìn)+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(jìn)+正循環(huán)”，進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化巖層時(shí)采用“滾刀（牙輪）鉆鉆頭鉆進(jìn)+氣舉反循環(huán)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(jìn)入土角礫后調(diào)整為1.5左右。
4.4.3鉆進(jìn)設(shè)備的選擇：GPS20型鉆機(jī)。
4.4.4實(shí)際鉆進(jìn)情況：4#樁自11月12日06：00開(kāi)鉆，至11月16日09：05結(jié)束，歷時(shí)5天，在其有效工作時(shí)間內(nèi)，鉆機(jī)進(jìn)尺情況如下：
A、含粘性土角礫以上土層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，有效鉆進(jìn)時(shí)間13小時(shí)，成孔深度47.1m，鉆進(jìn)速度平均為3.62m/h。
B、含粘性土角礫層：采用普通硬質(zhì)合金三翼鉆頭鉆進(jìn)，正循環(huán)清孔工藝，有效鉆進(jìn)時(shí)間14.42小時(shí)，成孔深度23.08m，鉆進(jìn)速度平均為1.6m/h。
C、強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r層：采用滾刀鉆頭鉆進(jìn)，氣舉反循環(huán)清孔，有效鉆進(jìn)時(shí)間25.41小時(shí)，成孔深度6.66m，鉆進(jìn)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(fēng)化巖層中改用滾刀鉆頭，同時(shí)采用氣壓清渣工藝，鉆進(jìn)效率明顯提高。同時(shí)采用氣壓清渣工藝，鉆進(jìn)效果也很好，這兩根試樁在二清時(shí)都使用了氣壓法直接從孔底壓氣排渣、置換泥漿，不僅沒(méi)有堵管，而且還能調(diào)漿，把泥漿比重調(diào)到灌注砼的要求。
5.結(jié)束語(yǔ)
綜合上述六根工程試樁情況，結(jié)合本工程地質(zhì)條件和工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，該工程嵌巖樁施工工藝最后定為：
上部地層在進(jìn)入角礫層前用“GPS—20鉆機(jī)+普通三翼鉆頭鉆進(jìn)+正循環(huán)+中檔轉(zhuǎn)速+中鉆壓+高性能泥漿+大泵量”工藝鉆進(jìn)，泥漿比重控制在1.2左右；進(jìn)入角礫層以后除泥漿比重調(diào)整到1.5左右外其工藝上同；進(jìn)入強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰?guī)r后，改用GPS—20鉆機(jī)+滾刀鉆頭鉆頭+正循環(huán)+高檔轉(zhuǎn)速+高鉆壓+中性能泥漿+中泵量”工藝鉆進(jìn)。在砼導(dǎo)管下放完成后進(jìn)行二清時(shí)，輔之以氣壓清渣工藝，直接壓氣，氣舉沉渣，置換泥漿，下調(diào)比重，直到滿足砼灌注沉渣厚度和泥漿比重要求。
實(shí)踐證明：上述成樁工藝適用該地層鉆進(jìn)。通過(guò)樁機(jī)設(shè)備更新，鉆具改進(jìn)，機(jī)工培訓(xùn)和工藝合理，原試樁半個(gè)月成樁，現(xiàn)五天成樁，不僅能保證質(zhì)量，而且能縮減工時(shí)，為關(guān)鍵工期提供保證。對(duì)類(lèi)似該地區(qū)地層的成樁具有指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 地基與基礎(chǔ)驗(yàn)收規(guī)范
[2] 樁基施工技術(shù)規(guī)范
[3] 港航國(guó)際大廈巖土工程地質(zhì)報(bào)告
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4.加強(qiáng)會(huì)計(jì)基礎(chǔ)工作思考探析論文