淺議旋挖鉆樁基施工工藝

張占哲，齊新華

（華北水利水電學(xué)院 機(jī)械學(xué)院 河南 鄭州 450011）

旋挖鉆機(jī)作為基礎(chǔ)工程機(jī)械中的新型機(jī)種，經(jīng)過幾年的推廣應(yīng)用，目前已被大量應(yīng)用于公路及鐵路、橋梁、水利工程、城市建筑工程等樁基工程之中。由于其高效、節(jié)能、低噪聲、低污染、地層適應(yīng)性較廣等優(yōu)點(diǎn)、受到越來越多的施工單位的青睞。

1 施工資料準(zhǔn)備

（1）開工前應(yīng)有工程部提供的該工程的地質(zhì)勘察報(bào)告、水文地質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會(huì)審資料。

（2）施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線、地下構(gòu)筑物、危險(xiǎn)建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。

（3）主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢驗(yàn)和配合比試驗(yàn)，對(duì)所需的材料必需作材料的物理性能試驗(yàn)，并委托有資質(zhì)的試驗(yàn)室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗(yàn)。

（4）有效的樁基工程的施工組織設(shè)計(jì)或施工方案，有關(guān)載荷、施工工藝的試驗(yàn)參考資料。

2 施工機(jī)械與設(shè)備

旋挖鉆機(jī)、起重機(jī) 、電焊機(jī)、泥漿泵、測(cè)量?jī)x器（如全站儀、水準(zhǔn)儀）等機(jī)械設(shè)備須有出廠合格證。

3 場(chǎng)地布置、樁孔位置的確定

根據(jù)設(shè)計(jì)要求合理布置施工場(chǎng)地，必須落實(shí)四通一平，即路、水、電和通信通；先平整場(chǎng)地、清除雜物、換除軟土、夯打密實(shí)。在進(jìn)行場(chǎng)地整平后，組織有資格的測(cè)量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字保護(hù)樁，做好測(cè)量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時(shí)，使便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場(chǎng)地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時(shí)，將場(chǎng)地平整夯實(shí)，清除雜物；場(chǎng)地位于淺水時(shí)，采用筑島后在頂面安置鉆機(jī)，筑島頂面高出施工水位1.0m左右；鉆機(jī)底盤不宜直接置于不堅(jiān)實(shí)的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷；鉆機(jī)的安置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運(yùn)的方便。

（1）樁位放樣。按“從整體到局部的原則”進(jìn)行樁基的位置放樣，進(jìn)行鉆孔的標(biāo)高放樣時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)放樣的標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核。采用全站儀準(zhǔn)確放樣各樁點(diǎn)的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。

（2）鉆機(jī)就位。鉆機(jī)就位時(shí)，要事先檢查鉆機(jī)的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機(jī)工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機(jī)開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對(duì)樁位標(biāo)注點(diǎn)。鉆機(jī)停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在3～4.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機(jī)自重和提升下降脈動(dòng)壓力對(duì)孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。

（3）埋設(shè)護(hù)筒。在準(zhǔn)確放樣的前提下埋設(shè)護(hù)筒，應(yīng)符合埋設(shè)護(hù)筒的方法和要求，如果鉆孔是在陸地上進(jìn)行的，則一般采用挖坑法，比較簡(jiǎn)單易行。鋼護(hù)筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機(jī)施工的開端，鋼護(hù)筒平面位置與垂直度應(yīng)準(zhǔn)確，鋼護(hù)筒周圍和護(hù)筒底腳應(yīng)緊密，不透水。

埋設(shè)鋼護(hù)筒時(shí)應(yīng)通過定位的控制樁放樣，把鉆機(jī)鉆孔的位置標(biāo)于孔底。再把鋼護(hù)筒吊放進(jìn)孔內(nèi)，找出鋼護(hù)筒的圓心位置，用十字線在鋼護(hù)筒頂部或底部，然后移動(dòng)鋼護(hù)筒，使鋼護(hù)筒中心與鉆機(jī)鉆孔中心位置重合。同時(shí)用水平尺或垂球檢查，使鋼護(hù)筒垂直。此后即在鋼護(hù)筒周圍對(duì)稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實(shí)，達(dá)到最佳密實(shí)度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護(hù)筒底土層不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在孔底回填夯實(shí)300~500mm厚度的粘土后，再安放護(hù)筒，以免護(hù)筒底口處滲漏塌方，夯填時(shí)要防止鋼護(hù)筒偏斜。護(hù)筒上口應(yīng)綁扎木方對(duì)稱吊緊，防止下竄。

在易縮徑的淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴(yán)重透水地層必須使用長(zhǎng)護(hù)筒或全護(hù)筒護(hù)壁。

4 泥漿制備

在鉆孔灌注樁的施工過程中,為了防止坍孔,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴,通常采用澎潤(rùn)土制備成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力,以確?？妆诘姆€(wěn)定,所以泥漿的比重在起到保持這種壓力差方面具有關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小,泥漿護(hù)壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大,則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難,使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用,其指標(biāo)的選取是非常重要的。就要求在實(shí)際工程的施工中,根據(jù)工程地質(zhì)具體情況,合理地控制不同土層中泥漿的指標(biāo)。

（1）穩(wěn)定液的原材料。穩(wěn)定液應(yīng)具有良好的物理性能、流變性能和穩(wěn)定性能。主要指標(biāo)為密度、粘度、PH值、含砂量等。泥漿用粘土應(yīng)選擇粘粒含量大于50%，塑性指標(biāo)大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3～4倍的粘土為宜。穩(wěn)定液的主要材料，如表1所示。

表1 穩(wěn)定液的主要材料表

（2）穩(wěn)定液的配合比。應(yīng)按地基土的性狀、鉆機(jī)和工程條件來定。一般100L的水需加8kg的膨潤(rùn)土，對(duì)于粘性土層，膨潤(rùn)土可降低到3～4kg。由于情況各異，穩(wěn)定液的性能指標(biāo)和配合比，必須根據(jù)地層特性、造孔方法、泥漿用途而有所變化,如表2所示。

表2 穩(wěn)定液的主要性能指標(biāo)

（3）穩(wěn)定液粘度的選取。鉆斗鉆成孔法為了防止孔壁坍塌，所用穩(wěn)定液的必要粘度參考值，如表3所示。

表3 鉆斗鉆成孔法穩(wěn)定液的必要粘度參考值

5 鉆桿、鉆具的選擇

選用鉆桿時(shí)，首先要考慮的因素是地質(zhì)情況（地層硬度），一般進(jìn)行松軟地層鉆進(jìn)時(shí)，依靠鉆桿和鉆具的自重即可滿足進(jìn)尺加壓力的要求，此時(shí)選用摩擦式鉆桿即可。對(duì)于入巖鉆進(jìn)則應(yīng)考慮具有強(qiáng)行加壓功能的機(jī)鎖式鉆桿。地層硬度由軟到硬排列如下：淤泥層→泥土、（泥）砂層→卵（漂）石層→強(qiáng)風(fēng)化巖層→中風(fēng)化巖層→弱風(fēng)化巖層→微風(fēng)化巖層→基巖層，各類型鉆桿通常適用的地層打樁情況見下表4：

表4 鉆桿類型與適用的地層

鉆桿在不同地層打樁時(shí)選用的鉆具見表5：

表5 鉆桿與適用地層情況

從整個(gè)旋挖鉆機(jī)工作過程來看，鉆機(jī)的動(dòng)力能多少轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧膲毫团ぞ氐妮敵鲂蕟栴}，對(duì)每臺(tái)鉆機(jī)來說，出廠時(shí)就已經(jīng)確定下來，而鉆機(jī)工作過程中的壓力和扭矩的輸出效率則取決與鉆桿和鉆頭，鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角。

對(duì)于相同的地層使用同一鉆進(jìn)扭矩，不同的斗齒刃前角度，鉆進(jìn)效率不同。因此，只有選擇合適的刃前角，才能提高進(jìn)尺效率。經(jīng)過大量的試驗(yàn)：對(duì)于硬度較小的第四地層、強(qiáng)風(fēng)化層和少冰凍土層，比鉆較松軟的地層時(shí)斗齒刃前角應(yīng)稍大些，選取45°～65°為宜；鉆比較硬的地層時(shí)斗齒刃前角應(yīng)稍小些，選取 25°～45°為宜。

6 鉆孔完成后成樁施工工藝

（1）整形清孔。為了保證成樁后樁的承載能力的連續(xù)性，成樁前要進(jìn)行整形清孔。

（2）下鋼筋籠?？咨畛^12m時(shí)，如果要求下全籠一般要進(jìn)行孔口搭接焊。焊接要求：①同一截面搭接不得超過50%；②搭接焊搭接長(zhǎng)度大于 10d（單面焊）或5d(雙面焊)，d為鋼筋直徑。

（3）下導(dǎo)管。水下砼灌注必須使用導(dǎo)管，防止砼離析。下導(dǎo)管時(shí)要注意絲扣間的密封圈是否完好，如有破損馬上更換。

（4）二次清孔。清孔(清除孔底沉渣)；端承樁孔底沉渣不得大于10cm；摩擦樁孔底沉渣不得大于30cm；小口徑孔一般采用正循環(huán)清孔(一般小于1000mm)；大口徑樁清孔多采用泵吸反循環(huán)或氣舉反循環(huán)。

（5）灌注砼混凝土至樁頂標(biāo)高，灌注砼混凝土施工工藝如下：①埋管2~6cm；②達(dá)到樁頂標(biāo)高前要持續(xù)灌注；③導(dǎo)管嚴(yán)禁提離砼面；④每車時(shí)間間隔不超過30分min。

混凝土的要求：級(jí)配要好，坍落度在16~22cm之間。

7 樁的養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)

為了保證樁的質(zhì)量，要注意科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方法。樁的檢測(cè)分動(dòng)載和靜載檢測(cè)，動(dòng)載檢測(cè)分大應(yīng)變和小應(yīng)變，主要是利用擊打樁身產(chǎn)生的波形分析檢測(cè)樁身的完整性。靜載檢測(cè)是利用壓沙袋等方式檢測(cè)樁的承載能力。樁身完整性和承載力經(jīng)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)要求即為合格。