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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第3期

超流態混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優勢研究

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。為此提出對超流態混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優勢研究。根據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，增加超流態混凝土灌注樁的穩定性，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護完成實踐應用。施工結果表明：隨機選定的 5 個區域最終的最大上拔量均可以達到 55mm 以上，說明此次超流態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勢，為后續工程建設提供理論依據和技術支持。

［關鍵詞］超流態狀態；混凝土灌注樁；巖土工程；內置結構；巖土加固；應用優勢

0 引言

樁基施工作業通常是建筑工程中十分重要且關鍵的一個步驟，較容易因地質及外部環境的變化受到不可控的影響。雖然樁基施工作業為各個施工環節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，一般是使用專業的設備和裝置，先擴展延伸支撐柱的受壓位置，為后續的壓灌奠定基礎條件。當樁頂標高達到預設的標準之后，調整鉆桿的實際位置，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的灌注樁支撐位置，雖然可以實現預期的應用建設結果，但是缺乏針對性與穩定性，在復雜的背景環境下，難以強化整體的施工效果，不能凸顯建筑的優勢，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生，增加巖土工程內置結構的安全隱患^[3]。為此提出對超流態混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優勢研究。為確保最終測試結果的真實與穩定，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，穩定實際的施工環境，為后續相關技術及行業的發展奠定堅實基礎，構架廣闊的應用前景^[5]

1 工程概況

此次主要是對超流態混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優勢進行研究，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。為確保后續工程結構的穩定以及安全，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。

經過對G工程基礎環境的分析，具體的地質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，土質較為混亂，內置的結構十分松散，一般的厚度在1.2～4.5m之間；第二層為紅泥巖，總體上呈現出紅褐色，但是巖芯處于土質的狀態，并伴有少量塊狀，常年受到強風的侵蝕，表面逐漸出現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，大多數也呈現出紅褐色，整體的厚度為1.12～4.35m之間。根據對巖土工程土質的分析，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，依據表1完成對巖土工程施工應用指標及參數的設置與實踐應用。

以表1為基礎，在當前建設施工的區域之內部署一定數量的監測節點，并且需要將每一個節點進行搭接和關聯，形成一個循環性的監測環境，便于在施工建設的過程中采集數據、信息和現場情況。

2 設計巖土工程超流態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，營造穩定的建設施工環境。可以先明確實際的巖土施工建設的覆蓋范圍，在邊緣區域進行標點處理，將需要建設安裝灌注樁的區域劃分為5個，區域之內接入多個監測節點，便于實時數據及信息的采集，為后續的施工建設提供參考依據。接下來，依據灌注樁施工作業要求，進行初次點位鎖定，結合獲取的數據信息。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 ——定向覆蓋區域，m

φ——定位數量，個；

n ——單元距離，m；

i ——灌注樁數量，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，依據此數值，設置對應的超流態混凝土灌注安裝位置，并保持一致。還需要進行超流態混凝土灌注樁施工作業定點的搭接與側向關聯，保證測量獲取的數據是精準、可靠的。過程中可以利用全站儀進行數據的篩選和識別分類處理，形成超流態混凝土灌注樁對應坐標，明確具體的施工位置之后，為后續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，將其運輸到超流態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，進行后續的護筒設定與內置結構搭建。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。如果護筒在埋設之后出現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整，更好地保證后續施工及超流態混凝土灌注樁安裝的穩定與安全，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，有利于建筑內置結構的完善與優化。

2.3 鉆孔沖擊及孔道清理

鉆孔與清孔是超流態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節。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，然后使用專業的設備或者輔助裝置來進行沖擊作業。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 ——鉆孔數量；

k ——沖擊位置^[6]

結合當前的測定要求，依據計算得出的鉆孔深度，進行前期的開挖作業，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的超流態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值的設置、調整，如表2所示。

根據表2，完成對鉆孔控制指標數值的設定調整與研究分析。結合當前的鉆孔要求，調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生的不良影響。確認孔內處于穩定狀態之后便可以開展全面清孔作業。以工程建設為切入點，使用專業的設備和裝置^[7]，有效清理超流態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，利用其自身的質量和承載可以更好地強化超流態混凝土灌注樁施工效果，為后期作業提供有力支持^[9]。先對孔道的寬度和周長進行測定，獲取初始的數據、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部，保持底座圓心和樁心在水平位置，避免出現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。

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^[11]，具體如表3所示。

依據表3，完成對選定巖土工程的基礎試樁作業。經過測定之后發現，當前安裝的超流態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 擴底注漿及后期養護

綜合當前的施工狀態，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，在確保單樁穩定之后，開始繼續注漿，遵循連續性的規則，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，實現管閥注漿的穩定及安全^[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，實現巖土工程的搭建。之后進行后續的養護處理。這部分需要注意的是，養護的方案并不是固定的，而是依據巖土工程的建設施工需求及標準作出調整與設置，形成一個穩定循環的施工結構，便于后續調整修正。

施工養護完成后，需要對灌注樁進行檢驗。首先，對巖土建筑定期進行內置結構的核驗，確保其處于穩定、安全的狀態。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、塌陷等問題的發生概率，強化最終的建筑施工效果^[14]。經過上述測定，隨機選定的5個區域最終的最大上拔量均可以達到55mm以上，說明此次超流態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，常常會出現較多不可控的問題，且設備在使用時會產生噪聲污染。而超流態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節，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勢^[15]。除此之外，超流態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，提高成樁質量，并降低整體的施工作業阻力。

3.2 可以連續泵送

一般來說，預制超流態混凝土灌注樁采用連續泵送的方式進行安裝時，與傳統的建設結構相比，可以進一步保證樁身的完整性與穩定性，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量通病的出現。

3.3 灌注效率更高且適應性強

傳統的灌注樁在安裝的過程中，整體的環節較為復雜，運輸時的損壞率也相對較高，會形成不可控的經濟損失。但是相比來看，超流態混凝土灌注樁的效率較高一些，過程中的環節也較為簡單，鉆孔的控制程度相對較高，內置支撐結構的穩定性較高^[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環節，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生斷樁、塌孔、下沉等質量缺陷，具有更強的應用優勢。

4 結束語

本文對超流態混凝土灌注樁在巖土工程中的應用與優勢的分析與研究。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，對當前建筑行業的發展以及技術的完善起到非常大的促進作用^[17]。此外，超流態混凝土灌注樁的應用還具有增強內置結構的支撐強度、穩定建筑環境、簡化施工環節等優勢，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量、耐用程度，延長建筑自身的使用壽命，推動巖土建筑行業邁入一個新的發展臺階。

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供稿人：王慶軍

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

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