超深旋挖機(jī)鉆孔入巖砼灌注樁施工質(zhì)量監(jiān)理控制要點(diǎn)分析

鄧新喜

摘 要：隨著施工機(jī)械化程度的提高，建筑工程樁基礎(chǔ)的成孔施工逐步由旋挖鉆機(jī)取代了沖孔、回轉(zhuǎn)鉆孔及人工挖孔；旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁具有鉆孔速度快、入巖能力強(qiáng)、綜合成本低、安全性好、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，文章結(jié)合工程實(shí)例，介紹了超深旋挖機(jī)鉆孔入巖砼灌注樁施工質(zhì)量和安全生產(chǎn)監(jiān)理工作的方法和要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：旋挖鉆機(jī)；砼灌注樁；超深入巖鉆孔

1 引言

近年來(lái)，隨著機(jī)械化程度的不斷提高，各行各業(yè)生產(chǎn)速度加快，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高；建筑行業(yè)更是如此。隨著旋挖鉆機(jī)機(jī)械性能的整體提升，大功率、大扭矩的旋挖鉆機(jī)可成孔直徑2m以上鉆孔樁；由于旋挖鉆具的不斷改進(jìn)和完善，使得該設(shè)備具有對(duì)中、微風(fēng)化花崗巖等硬質(zhì)巖的超強(qiáng)入巖能力，正被廣泛應(yīng)用于鉆孔樁基施工中，并以其鉆孔速度快、入巖能力強(qiáng)、綜合成本低、綠色環(huán)保等顯著特點(diǎn)，成為樁基施工中的主力設(shè)備。本文通過(guò)具體工程實(shí)踐，介紹了超深旋挖機(jī)鉆孔入巖砼灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

2 工程概況

深圳市***大廈工程位于福田中心區(qū)，項(xiàng)目占地面積5000多m2，建筑高度228m，地下室5層，地上50層；基坑開(kāi)挖深度最深約32m，基坑采用地下連續(xù)墻+鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)。樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，抗拔樁樁徑為1200mm～1800mm、抗壓樁樁徑為2000mm～2600mm，抗壓樁設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)不小于6m，樁端持力層為入中風(fēng)化花崗巖不小于2m，當(dāng)中風(fēng)化花崗巖層厚較小時(shí)，為入微風(fēng)化花崗巖不少于500mm。由于旋挖鉆機(jī)施工作業(yè)面的需要，鉆孔樁必須安排在基坑開(kāi)挖前的原地面進(jìn)行施工，鉆孔深度不小于35m。

3 鉆孔砼灌注樁施工技術(shù)難點(diǎn)

3.1 樁徑大，最大樁徑φ2600mm，鉆孔及入巖施工時(shí)須分級(jí)擴(kuò)孔。

3.2 鉆孔與空孔深度大，實(shí)際鉆孔深最少34.6m，最大鉆孔深度42.9m；空孔深度23.1m～31.1m，孔底沉渣厚度要求不大于50mm，控制難度大。

3.3 入巖深度大，塔樓設(shè)計(jì)要求樁端入巖深度不小于2m，巖層堅(jiān)硬，中風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值28MPa，微風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值62MPa。

3.4 樁頂標(biāo)高低，最低標(biāo)高為-31.4m，現(xiàn)場(chǎng)控制難度大。

3.5 施工場(chǎng)地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠制作于施工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法整體放線，樁位測(cè)量定位控制困難。

3.6 樁基礎(chǔ)與基坑支護(hù)地下連續(xù)墻交叉作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)施工組織困難。

4 超深旋挖鉆孔入巖砼灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 嚴(yán)格審查施工方案，把好施工機(jī)械選擇關(guān)

樁基直徑大、入巖深，巖層堅(jiān)硬，中風(fēng)化、微風(fēng)化花崗巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值分別為28MPa、62MPa，進(jìn)場(chǎng)的旋挖鉆機(jī)必須具備施工大樁徑、能入微風(fēng)化巖層的能力。施工方案選用三一重工SR360及以上型旋挖鉆機(jī)，從目前國(guó)內(nèi)外各種旋挖機(jī)型性能的綜合分析，基本具備本工程的需要?，F(xiàn)場(chǎng)初期實(shí)際進(jìn)場(chǎng)三一重工SR420Ⅱ型旋挖鉆機(jī)，該機(jī)動(dòng)力頭配備有3組馬達(dá)、減速機(jī)，最大提供420kN.m的超強(qiáng)輸出扭矩，最大成樁直徑φ3000mm，最大鉆孔深度110m；具有“標(biāo)準(zhǔn)”、“低速大扭矩”、“高速小扭矩”三種鉆進(jìn)模式，滿足各種工況條件下的施工要求；同時(shí)，該機(jī)首創(chuàng)自動(dòng)脈沖加壓破巖技術(shù)，通過(guò)給巖層施加符合巖石破碎機(jī)理的周期脈沖壓力，大幅提高入巖效率，并最終實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)入巖”，施工效果較好；后期進(jìn)場(chǎng)一臺(tái)德國(guó)寶鵝BG30型旋挖鉆機(jī)，其性能接近SR360。

4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線的復(fù)核控制，多次定位復(fù)核

由于施工場(chǎng)地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠制作均在施工場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行，無(wú)法整體放線，只能采用多次施放樁位的方法進(jìn)行。根據(jù)定位軸線的坐標(biāo)計(jì)算出每一根樁的坐標(biāo)，待樁位工作面出現(xiàn)，即采用全站儀施放施工樁位點(diǎn)，再根據(jù)樁位點(diǎn)埋設(shè)護(hù)筒。正式鉆孔前在護(hù)筒頂面鋪放模板利用全站儀二次定位，拉十字線引至護(hù)筒邊定位，控制樁位偏差在規(guī)范允許范圍內(nèi)；同時(shí)測(cè)量護(hù)筒頂標(biāo)高，為鋼筋籠定位提供依據(jù)。

4.3 成孔過(guò)程中泥漿比重、稠度的控制

鉆孔采取旋挖鉆機(jī)施工，鉆頭自身取土，不靠泥漿攜帶，取土界面與孔內(nèi)泥漿互不摻混，泥漿僅起支撐固壁之用。固壁泥漿選用中粘度鈉基膨潤(rùn)土，細(xì)度要求高，細(xì)度模數(shù)選擇220目，含砂率低，護(hù)壁效果好，配制泥漿具有能充分發(fā)酵、膠體率高、不分層等特點(diǎn)，優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤(rùn)土加分散劑Na2CO3及摻合料CMC、燒堿等用高速制漿機(jī)攪拌而成，摻合料CMC、燒堿比例按膨潤(rùn)土用量的0.2-0.4%控制。鉆頭磨巖過(guò)程中，鉆具周圍巖石被磨成粉細(xì)顆粒，鉆頭產(chǎn)生的熱能將粉細(xì)顆粒膠結(jié)在鉆具周圍，增大了摩擦阻力，配制的高性能泥漿能夠有效降低鉆具產(chǎn)生熱能，對(duì)磨巖產(chǎn)生的巖屑懸浮置換效果好，減少機(jī)械磨損，提高鉆進(jìn)效率。

4.4 終孔條件的控制與孔深驗(yàn)收

本工程塔樓抗壓樁均在施工前進(jìn)行了超前鉆探，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)超前鉆巖層的深度及設(shè)計(jì)要求的入巖深度、埋設(shè)的護(hù)筒頂標(biāo)高，計(jì)算終孔孔深；鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)跟進(jìn)旋挖鉆機(jī)進(jìn)入持力層的深度，聯(lián)系地勘單位負(fù)責(zé)人員判別巖樣及深度是否與超前鉆吻合，相吻合時(shí)按計(jì)算孔深進(jìn)行終孔驗(yàn)收；由于樁徑較大，“一孔一鉆”不能完全體現(xiàn)持力層情況，有時(shí)與超前鉆資料差異較大，則以地勘單位具體負(fù)責(zé)人員判定持力層標(biāo)高或?qū)嶋H取出巖樣的特性，確定終孔標(biāo)準(zhǔn)及深度，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行終孔驗(yàn)收，從而保證了樁端持力層的準(zhǔn)確。

4.5 鋼筋籠與吊筋的質(zhì)量控制及鋼筋籠就位標(biāo)高控制驗(yàn)收

4.5.1 鋼筋籠除按設(shè)計(jì)的鋼筋品種、規(guī)格、數(shù)量及樁徑對(duì)應(yīng)的鋼筋籠直徑、制作焊接質(zhì)量、終孔孔深對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度驗(yàn)收控制外，起吊鋼筋籠前首先檢查吊點(diǎn)的牢固程度及鋼筋籠加勁箍數(shù)量、大直徑樁加勁箍的三角形加強(qiáng)處理措施，大直徑鋼筋籠為了防止在吊裝時(shí)鋼筋籠的彎曲變形，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格采用工字鋼扁擔(dān)進(jìn)行吊裝。

4.5.2 鋼筋籠入孔后，根據(jù)吊筋和護(hù)筒之間的距離及開(kāi)孔時(shí)護(hù)筒上的十字定位線，檢查其是否處在樁孔中心；鋼筋籠入孔就位后，檢查吊筋吊環(huán)位置是否與護(hù)筒頂標(biāo)高一致，如吊筋長(zhǎng)度超出護(hù)筒面較多，則表明鋼筋籠標(biāo)高未到位，應(yīng)立即吊出鋼筋籠，查明原因處理完成后重新吊裝就位；鋼筋籠正常就位后穿放定位鋼管，將鋼筋籠進(jìn)行固定，以防止鋼筋籠標(biāo)高變化。

4.6 孔底沉渣的檢查驗(yàn)收

鉆孔鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)驗(yàn)收確認(rèn)終孔深度后，及時(shí)進(jìn)行鋼筋籠吊裝就位，在灌漿導(dǎo)管安裝完成，進(jìn)行砼澆筑前復(fù)測(cè)孔深，與終孔驗(yàn)收深度一致或少于50mm時(shí)，方可進(jìn)行砼澆筑；如若終孔后不能及時(shí)進(jìn)行鋼筋籠就位，則鋼筋籠吊裝前必須進(jìn)行清孔，旋挖鉆機(jī)將鉆頭提離孔底10～20cm空轉(zhuǎn)，保持泥漿正常循環(huán)進(jìn)行第一次清孔換漿，確保鋼筋籠正常就位；鋼筋籠和灌注導(dǎo)管下入孔底后灌注砼前，進(jìn)行孔底沉渣檢查，若沉渣厚度超過(guò)規(guī)范允許要求50mm時(shí)，必須進(jìn)行第二次清孔，利用灌漿導(dǎo)管采用氣舉反循環(huán)清孔工藝；因塔樓樁徑較大，第二次清孔時(shí)使用12m3以上的空壓機(jī)，氣體管道深度約為孔深的三分之二，以確保樁孔壁的穩(wěn)定及孔底沉渣的完全清除；進(jìn)行第二次反循環(huán)清孔的過(guò)程中，導(dǎo)管應(yīng)由吊機(jī)吊起從樁孔中心向周邊適當(dāng)緩慢提升移動(dòng)，清孔時(shí)應(yīng)隨時(shí)用測(cè)繩測(cè)量孔深變化和基底沉渣，檢查循環(huán)吸出泥漿含沙量，直至吸出泥漿濃度、含沙量與孔內(nèi)泥漿一致時(shí)，測(cè)量基底沉渣滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求后應(yīng)立即關(guān)閉空壓機(jī)，防止因過(guò)度清孔導(dǎo)致的塌孔現(xiàn)象，清孔驗(yàn)收泥漿比重小于1.10g/cm3，含沙量小于4%，孔底沉碴厚度小于50mm，即刻進(jìn)行砼澆筑。

4.7 水下砼澆筑的質(zhì)量與鋼筋籠上浮的控制

澆筑過(guò)程中應(yīng)注意砼的塌落度、和易性以及澆筑的連續(xù)性，同時(shí)由于空孔深度較大，下料速度應(yīng)適當(dāng)控制，否則易造成鋼筋籠上浮現(xiàn)象的發(fā)生；砼灌注前要對(duì)各作業(yè)環(huán)節(jié)認(rèn)真檢查，指定有效的預(yù)防措施；嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，根據(jù)清孔情況和澆筑過(guò)程及時(shí)聯(lián)系砼攪拌站保證灌注作業(yè)連續(xù)緊湊，重視砼面的準(zhǔn)確；施工管理人員應(yīng)正確指導(dǎo)導(dǎo)管的提升，提升應(yīng)勻速平穩(wěn)，控制灌注時(shí)間在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，如遇突發(fā)事件導(dǎo)致澆筑停滯時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)不斷提升導(dǎo)管防止卡管、堵管；灌注砼時(shí)，項(xiàng)目部應(yīng)安排專門的技術(shù)人員負(fù)責(zé)樁頂砼標(biāo)高及砼超灌注高度的控制，達(dá)到既保證樁身砼完整又不浪費(fèi)原材料的要求。

5 施工安全

現(xiàn)場(chǎng)旋挖鉆機(jī)數(shù)量多，施工前做好對(duì)旋挖鉆機(jī)三級(jí)教育和安全技術(shù)交底，施工單位應(yīng)合理布設(shè)各臺(tái)旋挖鉆機(jī)的行走路線以及泥漿池、循環(huán)溝的位置，最大限度利用場(chǎng)地所有鉆孔；旋挖鉆機(jī)行走時(shí)應(yīng)安排專人指導(dǎo)，應(yīng)注意不要在坡地上改變行駛方向；樁孔鉆孔旋挖鉆機(jī)施工作面應(yīng)鋪設(shè)磚渣、碎石墊層，并鋪墊14mm以上鋼板平整場(chǎng)地，以保證在入巖作業(yè)時(shí)大的震動(dòng)不致造成孔壁坍塌，同時(shí)對(duì)護(hù)筒的長(zhǎng)度進(jìn)行處理，采用3000mm長(zhǎng)護(hù)筒埋入，加強(qiáng)孔壁的整體穩(wěn)定性；在鉆孔入巖的過(guò)程中，為減少鉆機(jī)對(duì)孔壁的影響、提高機(jī)械效率以及對(duì)機(jī)械使用壽命的保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)采用分級(jí)鉆、擴(kuò)孔施工工藝，取得良好的效果。

現(xiàn)場(chǎng)人員必須穿戴勞保用品和安全帽，旋挖鉆機(jī)司機(jī)及輔助機(jī)械的操作人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)、持證上崗，熟悉設(shè)備所有的安全標(biāo)志、警示牌的作用和內(nèi)容，熟悉使用說(shuō)明書(shū)，掌握設(shè)備的性能及操作規(guī)程，并遵照?qǐng)?zhí)行；工前必須認(rèn)真檢查設(shè)備，定期對(duì)機(jī)械進(jìn)行檢查維修保養(yǎng)，做好施工前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，嚴(yán)禁“帶病”作業(yè)。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)澆筑完成的孔洞應(yīng)及時(shí)回填，如未能及時(shí)回填應(yīng)做好安全防護(hù)措施，四周設(shè)專用的圍擋結(jié)構(gòu)，防止人員不慎落入。對(duì)填埋的孔洞在現(xiàn)場(chǎng)做好標(biāo)識(shí)，防止車輛機(jī)械行走陷入。

現(xiàn)場(chǎng)工完場(chǎng)清。灌注樁劃定每臺(tái)旋挖鉆機(jī)的作業(yè)范圍，其施工順序由一邊向另一邊推進(jìn)，在完成一定區(qū)域范圍樁基施工后，及時(shí)進(jìn)行場(chǎng)地清理、回填平整，保持場(chǎng)地干凈、整潔、承載力達(dá)到設(shè)備行走的要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

超深旋挖鉆孔入巖砼灌注樁施工質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵是各道工序的質(zhì)量控制點(diǎn)的監(jiān)控，監(jiān)理工程師在各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，就能保證整個(gè)樁基施工的質(zhì)量，達(dá)到令人滿意的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王自強(qiáng).對(duì)大直徑擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].礦山機(jī)械，2011.02.

[2]張秀龍.復(fù)雜地層下的大直徑嵌巖樁施工方案介紹[J].城市建設(shè)理論研究，2011.28.