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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第3期

超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優(yōu)勢研究

王慶軍

［摘 要］當前巖土工程鋼筋籠的安裝多設置為固定的位置，穩(wěn)定性較差，導致工程灌注樁最大上拔量下降。為此提出對超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優(yōu)勢研究。根據(jù)當前的測定施工要求及標準，先簡述工程概況。進行放樣定位與場地布置，搭接埋設護筒，以此為基礎，完成對鉆孔沖擊及孔道清理，采用多目標的方式，增加超流態(tài)混凝土灌注樁的穩(wěn)定性，安裝設置多目標鋼筋籠及單樁，最終通過擴底注漿及后期養(yǎng)護完成實踐應用。施工結果表明：隨機選定的 5 個區(qū)域最終的最大上拔量均可以達到 55mm 以上，說明此次超流態(tài)混凝土灌注樁的應用效果佳，具有實際的應用價值。與此同時，從無噪聲、無振動、無污染，可以連續(xù)泵送，灌注效率更高且適應性強，以及單樁承載能力高四方面闡述其優(yōu)勢，為后續(xù)工程建設提供理論依據(jù)和技術支持。

［關鍵詞］超流態(tài)狀態(tài)；混凝土灌注樁；巖土工程；內(nèi)置結構；巖土加固；應用優(yōu)勢

0 引言

樁基施工作業(yè)通常是建筑工程中十分重要且關鍵的一個步驟，較容易因地質(zhì)及外部環(huán)境的變化受到不可控的影響。雖然樁基施工作業(yè)為各個施工環(huán)節(jié)帶來了極大的便利條件，但是同時也埋下了極大的安全隱患，時刻威脅著施工人員的人身安全^[1]。灌注樁的安裝以及施工通常是十分注重對內(nèi)置結構支撐性能的設置，且支撐柱位置的標定也要更為精準、可靠。當前普遍采用的支撐樁應用范圍十分廣泛，且初期取得了相對較好的施工效果。與其他灌注樁不同的是，超流態(tài)混凝土的灌注樁設置安裝的方式較為特殊，一般是使用專業(yè)的設備和裝置，先擴展延伸支撐柱的受壓位置，為后續(xù)的壓灌奠定基礎條件。當樁頂標高達到預設的標準之后，調(diào)整鉆桿的實際位置，此時可以使用螺釘將下方的底座固定，便于實現(xiàn)灌注樁的安裝和搭接^[2]。此次選定巖土工程進行施工搭建，當前該類型的工程若以傳統(tǒng)的灌注樁支撐位置，雖然可以實現(xiàn)預期的應用建設結果，但是缺乏針對性與穩(wěn)定性，在復雜的背景環(huán)境下，難以強化整體的施工效果，不能凸顯建筑的優(yōu)勢，操作不當或者安裝失誤嚴重的甚至還會導致工程事故的發(fā)生，增加巖土工程內(nèi)置結構的安全隱患^[3]。為此提出對超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優(yōu)勢研究。為確保最終測試結果的真實與穩(wěn)定，選定真實的工程作為測試目標及對象，結合當前最新的建筑技術，進一步擴大實際的應用范圍，從多個角度提升巖土工程的施工效率，構建更為靈活多變的施工結構，突出超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中應用的覆蓋范圍廣、易操作控制、誤差小等優(yōu)勢^[4]。這樣的形式也會促使灌注樁自身具有更強的承載力，強化建筑的綜合支撐效果，穩(wěn)定實際的施工環(huán)境，為后續(xù)相關技術及行業(yè)的發(fā)展奠定堅實基礎，構架廣闊的應用前景^[5]

1 工程概況

此次主要是對超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優(yōu)勢進行研究，考慮到最終測試結果的真實性與可靠性，選定中冀建勘集團有限公司下設的G施工建設工程作為測試的主要目標對象。與普通工程不同的是，該工程為巖土工程，這一類型的工程結構相對較為復雜，且需要設計針對性較強的施工方案。G工程建設的最低點自然標高經(jīng)過測定計算出為265m，最高點自然標高為487m，測算出此時的高差為222m。為確保后續(xù)工程結構的穩(wěn)定以及安全，此次采用組合式的建設形式，建設包括支撐梁板柱、超流態(tài)混凝土灌注樁、基礎結構、支護結構（一般指的是擋土墻、格構）等。

經(jīng)過對G工程基礎環(huán)境的分析，具體的地質(zhì)情況大致分為以下幾個階層：第一層為雜填土，顏色較為繁雜，并不固定，主要是由粘土、生活及建筑垃圾組成，土質(zhì)較為混亂，內(nèi)置的結構十分松散，一般的厚度在1.2～4.5m之間；第二層為紅泥巖，總體上呈現(xiàn)出紅褐色，但是巖芯處于土質(zhì)的狀態(tài)，并伴有少量塊狀，常年受到強風的侵蝕，表面逐漸出現(xiàn)了腐蝕化的外在特征，一般厚度在4.5～7.0m之間；第三層為泥巖，大多數(shù)也呈現(xiàn)出紅褐色，整體的厚度為1.12～4.35m之間。根據(jù)對巖土工程土質(zhì)的分析，結合實際的建設需求及標準對巖土工程施工建設進行分析，依據(jù)表1完成對巖土工程施工應用指標及參數(shù)的設置與實踐應用。

以表1為基礎，在當前建設施工的區(qū)域之內(nèi)部署一定數(shù)量的監(jiān)測節(jié)點，并且需要將每一個節(jié)點進行搭接和關聯(lián)，形成一個循環(huán)性的監(jiān)測環(huán)境，便于在施工建設的過程中采集數(shù)據(jù)、信息和現(xiàn)場情況。

2 設計巖土工程超流態(tài)混凝土灌注樁應用方法

2.1 放樣定位與場地布置

當前結合實際的施工建設需求，先進行放樣定位，同時對場地進行部署，營造穩(wěn)定的建設施工環(huán)境?？梢韵让鞔_實際的巖土施工建設的覆蓋范圍，在邊緣區(qū)域進行標點處理，將需要建設安裝灌注樁的區(qū)域劃分為5個，區(qū)域之內(nèi)接入多個監(jiān)測節(jié)點，便于實時數(shù)據(jù)及信息的采集，為后續(xù)的施工建設提供參考依據(jù)。接下來，依據(jù)灌注樁施工作業(yè)要求，進行初次點位鎖定，結合獲取的數(shù)據(jù)信息。先計算出灌注樁的設置間距，如公式(1)所示：

式中：D ——灌注樁設置間距，m；

m ——定向覆蓋區(qū)域，m

φ——定位數(shù)量，個；

n ——單元距離，m；

i ——灌注樁數(shù)量，個；

q ——堆疊面積，m

結合當前的設定要求，完成對灌注樁設置間距的計算，依據(jù)此數(shù)值，設置對應的超流態(tài)混凝土灌注安裝位置，并保持一致。還需要進行超流態(tài)混凝土灌注樁施工作業(yè)定點的搭接與側向關聯(lián)，保證測量獲取的數(shù)據(jù)是精準、可靠的。過程中可以利用全站儀進行數(shù)據(jù)的篩選和識別分類處理，形成超流態(tài)混凝土灌注樁對應坐標，明確具體的施工位置之后，為后續(xù)埋線工作的開展奠定基礎條件。

2.2 搭接埋設護筒

在進行護筒的埋設之前，需要先結合當前的施工要求及標準，制作對應地護筒。使用厚度為7.5～8.5mm的鋼板作為支撐面，設計一個長度為2.2m、直徑控制在0.35m的護筒。完成之后，將其運輸?shù)匠鲬B(tài)混凝土灌注樁施工場地，且在運輸過程中盡量將護筒固定，以防發(fā)生松動或者散架的狀況，強化護筒的安全程序。設計對應的護筒埋設流程，具體如圖1所示。

根據(jù)圖1，完成對護筒埋設流程的設計與實踐分析。綜合當前的建設要求及標準，進行后續(xù)的護筒設定與內(nèi)置結構搭建。在埋設護筒時，測定把控護筒頂面位置到地面的距離實際距離，一般需要大于等于35cm，并確保每一個埋設點的穩(wěn)定與可靠。

結束埋設之后，按照埋填要求處理巖土工程的分夯工作，核驗護筒土層密實程度是否在合理的范圍之內(nèi)。如果護筒在埋設之后出現(xiàn)了偏移或者下沉等問題，可以采用輔助支架進行位置的細微調(diào)整，更好地保證后續(xù)施工及超流態(tài)混凝土灌注樁安裝的穩(wěn)定與安全，以護筒中心線為切入點，重復對其位置作出校正核驗，從多個方面強化護筒的垂直情況，有利于建筑內(nèi)置結構的完善與優(yōu)化。

2.3 鉆孔沖擊及孔道清理

鉆孔與清孔是超流態(tài)混凝土灌注樁安裝與支撐結構設定最為關鍵且重要的一個環(huán)節(jié)。首先，需要綜合實際的假設要求和標準，對需要鉆取的孔洞作出一對一的標記，然后使用專業(yè)的設備或者輔助裝置來進行沖擊作業(yè)。此時可以確定實際的鉆空位置，并在孔壁處設置一個水平的標準度，如果復合施工的要求，則可測定計算出實際的鉆孔深度，具體如公式(2)所示：

式中：p ——鉆孔深度，mm；

d ——孔距，mm；

y ——鉆孔數(shù)量；

k ——沖擊位置^[6]

結合當前的測定要求，依據(jù)計算得出的鉆孔深度，進行前期的開挖作業(yè)，過程中要合理把控沖擊錘的方向與鉆孔的對應力度，開展反復的沖擊工作，以這樣的形式來為后續(xù)的超流態(tài)混凝土灌注樁安裝奠定堅實的基礎。隨即，進行鉆孔控制指標數(shù)值的設置、調(diào)整，如表2所示。

根據(jù)表2，完成對鉆孔控制指標數(shù)值的設定調(diào)整與研究分析。結合當前的鉆孔要求，調(diào)整對應的控制指標標準，有效保護孔壁，一定程度上也盡可能地避免了鉆孔沖擊對孔壁產(chǎn)生的不良影響。確認孔內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)之后便可以開展全面清孔作業(yè)。以工程建設為切入點，使用專業(yè)的設備和裝置^[7]，有效清理超流態(tài)混凝土灌注樁孔道的各類廢棄物品，將殘渣排放到回收池里，保障后續(xù)灌注樁施工的順利推進，降低泥漿密度和含砂率，降低施工的難度^[8]

2.4 多目標鋼筋籠安裝及單樁設置

鋼筋籠其實是巖土工程施工建筑不可或缺的一個輔助裝置，利用其自身的質(zhì)量和承載可以更好地強化超流態(tài)混凝土灌注樁施工效果，為后期作業(yè)提供有力支持^[9]。先對孔道的寬度和周長進行測定，獲取初始的數(shù)據(jù)、信息之后，將其作為引導目標參考選擇鋼筋籠的對應使用型號，確定之后將鋼筋籠運送至施工的點位之上；使用起重機將鋼筋籠吊起，放置在預設的孔洞內(nèi)部，保持底座圓心和樁心在水平位置，避免出現(xiàn)偏移或者下沉等問題。接下來，結合巖土工程的施工覆蓋范圍，還需要進行單樁的設置^[10]。先進行灌注樁單樁極限承載力的計算，具體如公式(3)所示：

式中：M ——灌注樁單樁極限承載力；

——總極限側阻力標準值；

E ——單樁數(shù)量；

——樁身周長；

h ——非豎向增強段極限側阻力標準值；

——初始極限端阻力標準值；

γ——端阻力增強系數(shù)。

結合當前的測定，完成對灌注樁單樁極限承載力的計算。基于當前巖土工程的建設情況，需要針對不同的巖石和土壤進行試樁作業(yè)^[11]，具體如表3所示。

依據(jù)表3，完成對選定巖土工程的基礎試樁作業(yè)。經(jīng)過測定之后發(fā)現(xiàn)，當前安裝的超流態(tài)混凝土灌注樁的單樁承載力較強，支撐效果更佳，能夠極大地彌補傳統(tǒng)支撐灌注樁易斷裂、承載力地、脆性等缺點，可以有效解決存在的相關問題。

2.5 擴底注漿及后期養(yǎng)護

綜合當前的施工狀態(tài)，先制定基礎的混凝土漿液。設定水灰比為0.4。設定混凝土的凝固時間為50min，但最終不得超過1小時。然后，需要進行開環(huán)處理。清理當前注漿的密封裝置，逐步強化整體的注漿條件，避免漿液難以進一步控制^[12]。隨即，進行注漿處理，具體如圖2所示。

根據(jù)圖2，完成對注漿處理結構的設計與實踐分析，基于當前的測定要求，在確保單樁穩(wěn)定之后，開始繼續(xù)注漿，遵循連續(xù)性的規(guī)則，壓力控制也要采用由小到大逐級增加的方式。由于本次施工建設為巖土工程，所以選擇超流態(tài)混凝土的樁端注漿方式，設置Φ35mm的管壁厚度，并與灌注樁的焊接鋼管形成搭接，實現(xiàn)管閥注漿的穩(wěn)定及安全^[13]

采用鋼絲對灌注樁進行加固處理，沿著鋼筋籠標定出對稱位置，確保管閥與巖土工程灌注樁的長度保持一致，當注漿完成處理之后靜置，實現(xiàn)巖土工程的搭建。之后進行后續(xù)的養(yǎng)護處理。這部分需要注意的是，養(yǎng)護的方案并不是固定的，而是依據(jù)巖土工程的建設施工需求及標準作出調(diào)整與設置，形成一個穩(wěn)定循環(huán)的施工結構，便于后續(xù)調(diào)整修正。

施工養(yǎng)護完成后，需要對灌注樁進行檢驗。首先，對巖土建筑定期進行內(nèi)置結構的核驗，確保其處于穩(wěn)定、安全的狀態(tài)。其二是需要測定灌注樁的支撐能力，定期修整，延長建筑的使用壽命。其三是對巖土建筑的外側結構和內(nèi)置的灌注樁進行搭接，維護外部的輔助架，降低建筑的下沉、塌陷等問題的發(fā)生概率，強化最終的建筑施工效果^[14]。經(jīng)過上述測定，隨機選定的5個區(qū)域最終的最大上拔量均可以達到55mm以上，說明此次超流態(tài)混凝土灌注樁的應用效果更佳，具有實際的應用價值。

3 應用優(yōu)勢分析

3.1 無噪聲、無振動、無污染

當前巖土工程在支撐樁柱建設的過程中，常常會出現(xiàn)較多不可控的問題，且設備在使用時會產(chǎn)生噪聲污染。而超流態(tài)混凝土灌注樁在安裝的工程中通過鉆孔便可以自由安裝，一定程度上簡化了施工環(huán)節(jié)，制定了施工無噪聲、無振動、無污染的結構，是當前建筑施工的一大不可超越的優(yōu)勢^[15]。除此之外，超流態(tài)混凝土灌注樁的搭建還需要進行鉆孔處理，過程中可以使用高壓水槍將沉渣沖出當前位置，提高成樁質(zhì)量，并降低整體的施工作業(yè)阻力。

3.2 可以連續(xù)泵送

一般來說，預制超流態(tài)混凝土灌注樁采用連續(xù)泵送的方式進行安裝時，與傳統(tǒng)的建設結構相比，可以進一步保證樁身的完整性與穩(wěn)定性，加強對斷樁、縮徑、孔底沉渣等問題的綜合性控制，同時也降低了泥漿護壁質(zhì)量通病的出現(xiàn)。

3.3 灌注效率更高且適應性強

傳統(tǒng)的灌注樁在安裝的過程中，整體的環(huán)節(jié)較為復雜，運輸時的損壞率也相對較高，會形成不可控的經(jīng)濟損失。但是相比來看，超流態(tài)混凝土灌注樁的效率較高一些，過程中的環(huán)節(jié)也較為簡單，鉆孔的控制程度相對較高，內(nèi)置支撐結構的穩(wěn)定性較高^[16]每日成樁的標準設置為25～35根。安裝時并不會受地下水位的限制，無需間隔跳打，效果更佳。

3.4 單樁承載能力高

超流態(tài)混凝土灌注樁在安裝的過程中，一般孔底不留殘渣、虛土，這樣的形式可以簡化實際的施工作業(yè)環(huán)節(jié)，從多個角度強化樁端的承載能力與荷載性。多層級的樁體也促使建筑結構不易產(chǎn)生斷樁、塌孔、下沉等質(zhì)量缺陷，具有更強的應用優(yōu)勢。

4 結束語

本文對超流態(tài)混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優(yōu)勢的分析與研究。與初始的巖土工程施工結構相對比，此次綜合超流態(tài)混凝土灌注樁自身具備的適應性強、覆蓋廣泛、支撐強度增加等優(yōu)勢，進一步擴大巖土工程實際的建設范圍，并構建更為靈活、多變的施工應用結構，從多個角度強化實際的施工建設效果，對當前建筑行業(yè)的發(fā)展以及技術的完善起到非常大的促進作用^[17]。此外，超流態(tài)混凝土灌注樁的應用還具有增強內(nèi)置結構的支撐強度、穩(wěn)定建筑環(huán)境、簡化施工環(huán)節(jié)等優(yōu)勢，一定程度上可以進一步被廣泛運用到建筑領域，提高巖土工程建筑的整體施工質(zhì)量、耐用程度，延長建筑自身的使用壽命，推動巖土建筑行業(yè)邁入一個新的發(fā)展臺階。

參考文獻

[1] 王小兵．沖孔灌注樁施工技術在建筑工程中的應用[J]．科技資訊，2022,20(16): 71-73．

[2] 郭培成．淺談后壓漿鉆孔灌注樁在工程中的應用[J].四川建筑，2021,41(04): 205-206．

[3] 竇濤．灌注樁后注漿技術在工程中的應用[J]．綠色環(huán)保建材，2021(07): 155-156．

[4] 馬玉霞．港口工程中的鉆孔灌注樁施工技術應用研究[J]．運輸經(jīng)理世界，2021(06): 145-146．

[5] 鄧淵，薛炎彬，羊樟發(fā)，等．長螺旋鉆孔灌注樁在水利工程中的應用[J]．施工技術，2021,50(02): 46-49．

[6] 陳勝，周旭輝，吳勇信．上覆黏土層條件下考慮空間變異的砂土地基地震液化可靠度研究[J]．河海大學學報：自然科學版，2023, 51(3): 121-126．

[7] 馮歡歡，洪開榮，楊延棟，等．極端復雜地質(zhì)條件下TBM 隧道施工關鍵技術研究及應用[J]．現(xiàn)代隧道技術，2022,59(01): 42-54．

[8] 郝俊鎖．復雜地質(zhì)特長深埋水工隧洞智能化施工關鍵技術研究[J]．現(xiàn)代隧道技術，2021,58(06): 188-196．

[9] 耿民，賀鋒，周淑玲，等．復雜地質(zhì)條件下淺埋暗挖隧道下穿河道設計案例與關鍵技術[J]．建筑技術，2021,52(10): 1259-1262．

[10] 葉咸，高瑜，魯婷，等．復雜地質(zhì)條件下泡沫輕質(zhì)土路基技術方案研究[J]．公路，2021,66(08): 1-6．

[11] 李洪亮，尚振奇，石野，等．復雜地質(zhì)條件下鋼板樁引孔施工技術研究與應用[J]．建筑結構，2021,51 (S1): 2328-2332．

[12] 吳東亮．復雜地質(zhì)條件下盾構切削建筑物樁基群影響分析[J]．城市軌道交通研究，2021,24(05): 121-126．

[13] 張新輝，尹健民，艾凱，等．復雜工程地質(zhì)條件下深埋長隧洞應力場特征研究[J]．地下空間與工程學報，2021,17(02): 421-429．

[14] 單根德，韓海亮，張文博．緊鄰地鐵復雜地質(zhì)下多機械組合超深入巖地下連續(xù)墻施工技術[J]．施工技術，2021,50(03): 91-94．

[15] 劉曉敏，王歲軍，馮偉，等．復雜地質(zhì)條件下緊鄰城軌隧道超深地下連續(xù)墻施工技術研究[J]．施工技術，2021,50(01): 83-86．

[16] 熊華兵．建筑工程施工中深基坑支護施工技術探討[J]．中國建筑裝飾裝修，2023(07): 165-167．

[17] 張淑朝，牛磊．復雜富水地質(zhì)條件下超深地下連續(xù)墻施工技術[J]．建筑技術，2023,54(03): 274-277．

供稿人：王慶軍

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

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