机动洛阳铲成孔灌注桩在湿陷性黄土地基中的应用

徐 自 平

(太原富力城房地产开发有限公司，山西 太原 030009)

1 概述

湿陷性黄土广泛分布于我国西北、华北地区，在黄土地区灌注桩工程采用干作业法施工，主要有长螺旋钻孔、短螺旋钻孔、旋挖钻孔、人工挖孔、机动洛阳铲成孔等工法。本工程位于太原东山黄土地区，属太原市城中村改造项目，受拆迁问题影响，场地内遗留部分未拆迁房屋，施工场地狭小。如采用旋挖钻机等大型施工设备，只能保证一台设备的施工场地要求，但无法满足甲方工期要求。经综合考虑，采用机动洛阳铲成孔法施工，为缩短工期，采用数台机动洛阳铲同时施工。现就该技术在湿陷性黄土地基中的应用实践、工艺技术特点谈一些粗浅看法，希望为今后类似工程施工提供借鉴和参考意义。

2 地质概况

本工程场地地基不考虑地震液化，为抗震一般地段，桩基设计等级为甲级；场地土对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。地下水稳定水位埋深在53.1～64.0之间，相应的水位标高介于777.15 m～776.75 m。地下水类型为滞水，水位随季节性变化，变化幅度在0.5 m～1.0 m左右，主要受侧向径流补给，由于埋深较深，可不考虑地下水对本工程的影响。建筑物抗震设防类别为丙类，场地标准冻深约0.74 m，拟建住宅楼为Ⅱ(中等)级自重湿陷性场地。具体岩土构成及承载力如表1所示。

表1 岩土构成及承载力统计表

3 基桩设计

基础持力层为第③层湿陷性粉质黏土，地基承载力特征值fak=150 kPa，不满足设计要求，为满足地基承载力要求及消除湿陷性，采用钻孔后压浆灌注桩。

2)静荷载试验要求：单桩竖向承载力特征值要求达到5 000 kN，单桩竖向极限承载力标准值不小于10 000 kN。

4 机动洛阳铲成孔技术特点

1)适用特殊地层：适用于黏土、粉质黏土且地下水位低的土层，尤其适用于黄土地区。

2)施工场地要求低：设备小，运转灵活，对施工作业面和空间要求不高。

3)机动洛阳铲组装简便：人工可组装，无需其他设备配合。

4)便于质量控制：成孔过程可监控，能真实反映地层变化。

5)施工成本低：一般由2人操作设备，1人操作卷扬机，1人推小推车运土，费用低。

6)环保安全：干作业成孔无泥浆，无需人员下孔内作业。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

准备工作→定位放线→挖桩孔→测量控制→洛阳铲挖至设计标高→桩底验收→钢筋笼吊装→混凝土灌注→后压浆→凿桩头→静荷载试验。

5.2 施工工艺操作要点

5.2.1成孔

孔口定位放线经复核后，开机(洛阳铲)操作，利用卷扬机提升洛阳铲，自由落体闭合抓土，提升至地面，采用手推车人工运土、卸土，依次循环成孔；当挖至桩底设计标高以上30 cm时，停止开挖，用重锤夯实，冲程高度3 m～4 m，夯实至桩底设计标高，检查桩端是否进入持力层，且不小于设计深度，成孔质量验收标准见表2。

表2 灌注桩的桩径、垂直度及桩位允许偏差

5.2.2钢筋笼制作与安装

进场钢筋出厂合格证和自检报告齐全，且复试合格；钢筋笼在加工场按照设计图纸集中制作。为保证钢筋笼有足够的保护层，在钢筋笼四周设同保护层厚的圆盘状混凝土块，每组3个，间距5 m～6 m；桩顶钢筋露头500 mm，钢筋笼分段制作，主筋采用单面焊接，搭接长度不小于10d；环形箍筋采用绑扎固定，钢筋笼每隔2 m设一道焊接加劲箍筋。

后压浆注浆管按照设计图纸要求制作，桩端注浆管采用2根，桩侧2根(第1根距孔底约10 m，间距约10 m)，壁厚2.5 mm，直径DN20钢管，钢管接头采用丝扣连接。注浆管安装在钢筋笼外侧，塑料软管封口后与钢管连接，塑料管需用塑料包裹保护，防止堵管。

钢筋笼顶部焊接吊筋，吊筋长度按照保证钢筋笼顶面保持在设计高度的最短距离设置，上设吊环，钢筋笼采用吊车放入孔内，用钢管穿入其中，将钢筋笼悬挂于孔口，牢固定位，使笼中心与桩孔中心重合，钢筋笼质量验收标准如表3所示。

表3 干成孔灌注桩钢筋笼质量检验标准

5.2.3混凝土灌注

混凝土浇筑前，先检查孔底是否有浮土，如有则进行清理。采用与钻孔桩法相同的混凝土料斗和导管进行灌注，混凝土从导管中浇入，混凝土初灌量应保证导管底部能埋入混凝土面以下2 m以上，灌注应连续进行，利用上下提升导管、混凝土通过导管自上向下顶压和自重增强其密实性，桩顶以下5 m范围采用插入式振捣器进行振捣，以保证桩顶质量。要求在混凝土初凝时间内灌完一根桩，超灌高度不小于800 mm，充盈系数不得小于1。

5.2.4后压浆

注浆作业开始前，应进行注浆试验，确定注浆参数；注浆作业与成孔作业点距离不宜小于8 m，注浆顺序宜先桩侧后桩端，桩侧注浆宜先上后下，且间隔时间不宜小于2 h。当满足下列条件之一时终止注浆：

1)注浆总量和注浆压力均达到设计要求；

2)注浆总量已达到设计值的75%，注浆压力大于设计值。

5.3 施工质量控制措施

1)成孔过程中，应注意地层土质变化，遇有砂砾、细砂、上层滞水，应采取措施处理，防止塌孔。

2)操作中要及时清理孔内虚土，成孔完成后，孔口应盖板防护，防止掉土。

3)为保证桩身进入持力层厚度满足设计要求，需两次取土样，即到达持力层标高取样一次，终孔时取样一次。

4)钢筋笼在堆放、运输、起吊过程中，应严格按照操作规程执行，以防钢筋笼变形或损坏孔壁。

5)混凝土浇灌应严格按照操作工艺，边浇灌边振捣，严禁把土层杂物与混凝土一起灌入孔内，防止出现缩径、断桩情况。

6)混凝土灌注至桩顶时，应随时测量桩顶标高，确保桩顶标高满足图纸设计要求。

5.4 质量检验

混凝土强度达到设计要求后，依据JGJ 106—2014建筑基桩检测技术规范，由第三方检测单位对工程桩进行了单桩竖向抗压极限承载力试验和完整性检测。现场检测结果为：3根工程桩单桩竖向抗压极限承载力Qu均为5 000 kN，6根工程桩高应变检测承载力均大于5 000 kN，满足设计要求；36根工程桩完整性检测均为Ⅰ类或Ⅱ类桩，未发现Ⅲ类或Ⅳ类桩。

6 结语

通过以上分析，说明在湿陷性黄土地区，受到特定的施工条件限制情况下，因地制宜采用机动洛阳铲成孔灌注桩技术，完全可以保证基桩施工质量，且既可以加快工程进度，又可以节约成本。