淺析旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)

鄭漢文

摘要：隨著建筑樁基施工技術(shù)的不斷進(jìn)步，旋挖鉆孔灌注樁憑借著成孔速度快、質(zhì)量好、污染小等特點(diǎn)，在樁基礎(chǔ)施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，介紹了旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)，并對(duì)施工中的難點(diǎn)及質(zhì)量控制措施進(jìn)行闡述，最終取得了令人滿意的施工結(jié)果，為類似工程的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：樁基；旋挖鉆孔；泥漿制備；成孔；灌注混凝土；檢測(cè)

1 引言

旋挖鉆孔灌注樁是近年來應(yīng)用較為廣泛樁基施工技術(shù)，在公路、鐵路、市政橋梁樁基施工中廣泛應(yīng)用。旋挖鉆孔灌注樁是利用旋挖鉆機(jī)鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進(jìn)壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。其施工特點(diǎn)是成孔作業(yè)速度快、質(zhì)量好、效率高、泥漿污染少，是工期緊、環(huán)保要求高的項(xiàng)目的首選。本文結(jié)合工程應(yīng)用實(shí)例，重點(diǎn)介紹旋挖鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，以供廣大施工者參考。

2 工程概況

某建筑工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)。該工程地基土質(zhì)松散，為回填區(qū)，回填深度達(dá)14.82m，樁總數(shù)529根，樁徑有分別為1800mm、1500mm和1200mm三種。

3 旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)

3.1 施工順序

測(cè)量放線→埋設(shè)護(hù)筒→泥漿制備→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→鋼筋籠制作、吊放→下導(dǎo)管、清孔→灌注混凝土→提導(dǎo)管、拔護(hù)筒→樁身承載力和完整性檢測(cè)。

3.2 測(cè)量放線

（1）測(cè)量人員根據(jù)甲方提供的測(cè)量坐標(biāo)點(diǎn)，結(jié)合樁位布置圖，布測(cè)準(zhǔn)確合理的工程控制網(wǎng)，并根據(jù)軸線和樁位進(jìn)行放線定位，并在每樁正式施工前用全站儀進(jìn)行復(fù)核；樁位測(cè)設(shè)依據(jù)施工場(chǎng)地外的控制點(diǎn)采用極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)，測(cè)設(shè)角度使用全站儀，量度距離使用50m鋼卷尺。

（2）樁位定位用鋼筋扎入土中拔出后灌入雙飛粉，并插入200mm～300mm長(zhǎng)的竹簽，竹簽上應(yīng)注明樁號(hào)，以便于復(fù)核樁位和防止漏打樁。

（3）樁位軸線測(cè)放后通知監(jiān)理工程師復(fù)測(cè)認(rèn)可后方可進(jìn)行下道工序。

（4）樁位允許偏差：?jiǎn)螛?、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎(chǔ)中的邊樁為10mm；條形樁基沿軸線方向和群樁基礎(chǔ)中間樁為150mm。

3.3 埋設(shè)護(hù)筒

樁基定位后，根據(jù)樁定位點(diǎn)拉十字線釘放4個(gè)控制樁，以此為基準(zhǔn)埋設(shè)鋼護(hù)筒，要求準(zhǔn)確穩(wěn)固，對(duì)旋挖鉆頭作業(yè)起到較好的定位導(dǎo)向作用。護(hù)筒選用4mm～8mm厚鋼板卷制而成，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆孔直徑100mm，長(zhǎng)度不宜小于2.0m，上部開設(shè)2個(gè)溢漿孔。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，由人工、機(jī)械配合完成，主要利用鉆機(jī)旋挖斗將其靜力壓入土中，其頂端應(yīng)高出地面200mm，并保持水平，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm；護(hù)筒埋設(shè)要保持垂直，傾斜率應(yīng)小于0.5%?；靥钔翆虞^疏松的旋挖鉆孔灌注樁，護(hù)筒應(yīng)加高加深，護(hù)筒下端外側(cè)采用黏土填實(shí)，從而有效保護(hù)孔口，防止坍塌。

3.4 泥漿制備

（1）泥漿的配比

深回填土層主要為素填土和雜填土，土質(zhì)較疏松，容易產(chǎn)生泥漿滲漏，穩(wěn)定性差，應(yīng)通過提高泥漿比重、摻入鋸木和增黏劑來提高泥漿黏度，維持孔壁穩(wěn)定。泥漿比重1.2～1.5，黏度22s～25s，含砂率小于4%，膠體率不小于95%。

（2）泥漿的制備

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)泥漿池（含回漿用沉淀池及泥漿儲(chǔ)備池），要有較好的防滲能力，泥漿制備的能力應(yīng)大于鉆孔時(shí)的泥漿需求量，每臺(tái)鉆機(jī)的泥漿儲(chǔ)備量應(yīng)不少于單樁體積的兩倍。在沉淀池的旁邊設(shè)置渣土區(qū)，沉渣采用反鏟清理后放在渣土區(qū)，保證泥漿的巡回空間和存儲(chǔ)空間。

制備泥漿設(shè)備主要有泥漿攪拌機(jī)、水力攪拌器或回旋樁機(jī)等。

3.5 鉆機(jī)就位

旋挖鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)，應(yīng)保證機(jī)械穩(wěn)定、安全作業(yè)，必要時(shí)可在場(chǎng)地內(nèi)鋪設(shè)能保證其安全行走和操作的鋼板或路基板。在樁位復(fù)核正確，護(hù)筒埋設(shè)符合要求，護(hù)筒、地坪標(biāo)高已測(cè)定的基礎(chǔ)上，鉆機(jī)才能就位；鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固，鉆機(jī)導(dǎo)桿中心線、回旋盤中心線、護(hù)筒中心線應(yīng)保持在同一直線。旋挖鉆機(jī)就位后，利用自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)整其垂直度。鉆機(jī)安放定位時(shí)，要機(jī)座平整，機(jī)塔垂直，轉(zhuǎn)盤（鉆頭）中心與護(hù)筒十字線中心對(duì)正，注入泥漿后，進(jìn)行鉆孔（見圖1）。

圖1 旋挖鉆機(jī)示意圖

3.6 鉆進(jìn)成孔

（1）根據(jù)土層情況正確選擇鉆斗底部切削齒的形狀、規(guī)格和角度，成孔前和每次提出鉆頭時(shí)，應(yīng)檢查鉆斗和鉆桿連接銷子、鉆斗門連接銷子以及鋼絲繩的狀況，對(duì)磨損超標(biāo)的應(yīng)及時(shí)更換，并應(yīng)清除鉆斗上的渣土。

（2）根據(jù)護(hù)筒標(biāo)高、樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高及樁長(zhǎng)，計(jì)算出樁底標(biāo)高，以便鉆孔時(shí)加以控制。

（3）鉆進(jìn)成孔過程中，根據(jù)地層、孔深變化，合理選擇鉆進(jìn)參數(shù)，及時(shí)調(diào)制泥漿，保證成孔質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆桿垂度，確?？妆诖怪薄闇?zhǔn)確控制孔深，應(yīng)備有校核后百米鋼絲測(cè)繩，并觀測(cè)自動(dòng)深度記錄儀，以便在施工中進(jìn)行觀測(cè)、記錄。

（4）旋挖鉆機(jī)成孔應(yīng)采用跳挖方式，鉆頭倒出的土距樁孔口最小的距離應(yīng)大于6m，并應(yīng)及時(shí)清除，保證場(chǎng)地干凈整潔，利于下一步施工。應(yīng)根據(jù)鉆進(jìn)速度同步補(bǔ)充泥漿，保持所需的泥漿面高度不變，泥漿補(bǔ)充一般采用泵送方式。

（5）鉆進(jìn)過程中必須控制鉆頭在孔內(nèi)的升降速度，防止因漿液對(duì)孔壁的沖刷及負(fù)壓而導(dǎo)致孔壁塌方。由硬地層鉆到軟地層時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)軟地層變?yōu)橛驳貙訒r(shí)，要減速慢進(jìn)；在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑；對(duì)硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率；砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和黏度，減小每個(gè)鉆進(jìn)回次的進(jìn)尺量，保證孔壁穩(wěn)定。鉆進(jìn)達(dá)到要求孔深停鉆后，注意保持孔內(nèi)泥漿的漿面高程，確?？妆诘姆€(wěn)定。

（6）當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)及時(shí)停止鉆進(jìn)，提出鉆頭，并讓成孔樁靜止0.5h。此地層在0.5h之內(nèi)，懸浮在泥漿中的沙礫沉淀接近80%，此時(shí)采用清孔鉆頭貼近樁底進(jìn)行第一次清孔。待孔底沉渣不得大于設(shè)計(jì)要求，泥漿密度比較穩(wěn)定后，方可進(jìn)行下一道工序，直至第二次清孔。

3.7鋼筋籠的制作、吊放

鋼筋籠在加工場(chǎng)統(tǒng)一加工制作，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吊放。若場(chǎng)地運(yùn)輸困難，可在現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)加工制作。（見圖2）

（1）鋼材規(guī)格、材質(zhì)、焊條型號(hào)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，進(jìn)料要有材質(zhì)單和合格證，鋼筋原材進(jìn)場(chǎng)后按鋼筋的型號(hào)、直徑、長(zhǎng)度分別進(jìn)行堆放，設(shè)立識(shí)別標(biāo)志。

（2）主筋接長(zhǎng)采用焊接或機(jī)械連接，制作時(shí)在成形架上安放架立筋，按等間距將主筋布置好，用電弧焊將主筋與架立筋固定；按規(guī)定的間距纏繞箍筋，并用電弧焊或扎絲將箍筋與主筋固定。

（3）在鋼筋籠上、下端及中部每隔2m距離于同一橫截面上對(duì)稱設(shè)置四個(gè)鋼筋“耳環(huán)”，確保鋼筋籠與孔壁保持設(shè)計(jì)保護(hù)層距離。

圖2 樁身鋼筋籠吊裝示意圖

（4）鋼筋籠的吊放要對(duì)準(zhǔn)孔位扶穩(wěn)輕放、慢放，避免碰撞孔壁。下放過程中，注意觀察孔內(nèi)水位情況，如有異樣，立即停止，及時(shí)檢查是否塌孔。

（5）鋼筋籠采用分節(jié)吊放時(shí)，應(yīng)將其逐步接長(zhǎng)后再放入孔內(nèi)。利用先吊入孔內(nèi)的鋼筋籠上部架立筋將籠體固定在護(hù)筒上，利用吊機(jī)將上節(jié)鋼筋籠臨時(shí)吊住進(jìn)行兩節(jié)鋼筋籠的接長(zhǎng)，鋼筋籠接長(zhǎng)后需對(duì)焊縫檢查驗(yàn)收，冷卻后再沉入孔內(nèi)。

（6）鋼筋籠下放之前必須按設(shè)計(jì)要求計(jì)算好安置高度。鋼筋籠要順直，防止扭曲，并用吊筋、吊繩控制好安置高度，防止鋼筋籠下沉或上浮，鋼筋籠安置誤差+100mm。鋼筋籠吊放到位后用吊筋固定在護(hù)筒上，保證鋼筋籠的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)也可防止灌注混凝土?xí)r鋼筋籠的上浮。

3.8 下導(dǎo)管、清孔

（1）澆注導(dǎo)管采用鋼質(zhì)導(dǎo)管，根據(jù)樁徑選用內(nèi)徑為200mm～350mm的導(dǎo)管。導(dǎo)管接頭選用絲口或抱箍式接頭，可加快導(dǎo)管接長(zhǎng)拼裝及拆除速度。導(dǎo)管長(zhǎng)度根據(jù)樁長(zhǎng)確定，底節(jié)導(dǎo)管一般不短于4m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)導(dǎo)管可采用節(jié)長(zhǎng)3m的導(dǎo)管，同時(shí)配備一些0.5m、1.0m、1.5m的短節(jié)導(dǎo)管以作長(zhǎng)度調(diào)整。

（2）導(dǎo)管使用前需進(jìn)行水密性及接頭抗拉試驗(yàn)，檢驗(yàn)其水密性及接頭強(qiáng)度，試驗(yàn)合格后方可使用。進(jìn)行水密試驗(yàn)的水壓不低于孔底靜水壓力的1.3倍。

（3）導(dǎo)管在井口安裝。安裝時(shí)夾板應(yīng)扣牢，對(duì)接前必須仔細(xì)檢查管壁及接頭絲扣、密封圈的完好情況。加密封膠圈后應(yīng)涂抹黃油密封，確保導(dǎo)管不漏水。

（4）導(dǎo)管下放時(shí)，保持導(dǎo)管居于孔中間緩慢、小心輕放，避免磕碰鋼筋籠，以防導(dǎo)管提升時(shí)掛壞鋼筋籠或?qū)摻罨\提起。全部下入孔內(nèi)后，應(yīng)放到孔底，以便核對(duì)導(dǎo)管長(zhǎng)度及孔深，然后提起0.3m～0.5cm，進(jìn)行二次清孔。（見圖3）

圖3 清孔示意圖

（5）二次清孔應(yīng)根據(jù)不同的孔深和樁徑選擇正循環(huán)或反循環(huán)換漿法，通過泥漿循環(huán)將孔底沉渣或濃度較大的泥漿置換出來，清孔后孔底500mm以內(nèi)泥漿比重應(yīng)小于1.25，含砂率不大于8%，黏度不大于28s。灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)端承型樁不應(yīng)大于50mm，對(duì)摩擦性樁不應(yīng)大于100mm；對(duì)抗拔、抗水平力樁，不應(yīng)大于200mm。

3.9 灌注混凝土

（1）清孔完畢后，由導(dǎo)管上部塞入隔水栓，塞入深度以臨近水面為準(zhǔn)。首次灌注混凝土?xí)r，應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量，確保導(dǎo)管首次埋入混凝土面的深度不小于1.0m～1.2m。隨著不斷地灌注，孔內(nèi)混凝土面的上升，在保持導(dǎo)管一定埋深的情況下，隨時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管，直至灌注成樁，如圖4所示。

圖4 水下混凝土灌注示意圖

（2）導(dǎo)管埋入混凝土深度宜為2m～6m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管速度，應(yīng)有專人測(cè)量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土灌注記錄。

（3）在灌注過程中，應(yīng)始終保持導(dǎo)管位置居中，經(jīng)常測(cè)探樁孔內(nèi)混凝土面的位置，計(jì)算導(dǎo)管埋置深度，以便及時(shí)拆除導(dǎo)管，調(diào)整導(dǎo)管埋置深度，防止埋管過深造成鋼筋籠上浮、堵管、掛鋼筋籠等現(xiàn)象發(fā)生，造成質(zhì)量事故；起拔導(dǎo)管時(shí)，應(yīng)先測(cè)量混凝土面高度，根據(jù)導(dǎo)管埋深確定拔管節(jié)數(shù)；要勤檢查，均勻拔管，保持埋深在2m～6m，混凝土灌注到樁孔上部6m以內(nèi)時(shí)，可不再提升導(dǎo)管，直到灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高后一次拔出。

（4）為消除浮漿及測(cè)量誤差的影響，保證樁頂灌注質(zhì)量，混凝土的灌注應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂高出一定高度。由于深回填土層土質(zhì)復(fù)雜、情況特殊，超灌高度宜控制在1.0m～1.5m，以保證樁頂混凝土完整、無松散層。在灌注將近結(jié)束時(shí)，應(yīng)核對(duì)混凝土的灌入數(shù)量，準(zhǔn)確測(cè)定混凝土面的高度，以確定混凝土的灌注高度是否正確。

（5）由于水下灌注樁經(jīng)常出現(xiàn)樁頭浮漿太多、破除到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)混凝土密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，或者是混凝土超灌高度較大，造成混凝土浪費(fèi)嚴(yán)重等情況，故采用一種杯形線錘（見圖5）精確測(cè)量水下灌注混凝土高度，可有效消除以上弊病。在水下灌注樁身混凝土且混凝土未凝固時(shí)，將杯型線錘慢慢沉入泥漿面下一定的距離，此時(shí)混凝土（或泥漿）已經(jīng)將杯體灌滿，在吊繩上做好記錄，然后將杯型線錘提出，檢查杯體內(nèi)倒出的物體是否為混凝土（主要檢查混凝土骨料）。若為浮漿或泥漿，則重新測(cè)量，將杯型線錘沉至泥漿面下更深處后，再提出檢查，如此循環(huán)，直至杯體內(nèi)的物體為混凝土?xí)r，表明杯型線錘已達(dá)到混凝土表面，從而有效控制樁頂混凝土超灌高度。

圖5 杯形線錘示意圖

1.線錘；2.杯體；3.掛鉤；4.吊繩

樁身混凝土澆筑過程中應(yīng)及時(shí)留置混凝土強(qiáng)度試塊，每臺(tái)班或每澆筑50m3，必須留置一組標(biāo)養(yǎng)試塊；小于50m3的樁，每根樁必須有一組標(biāo)養(yǎng)試塊。

3.10 單樁豎向承載力及樁身完整性檢測(cè)

（1）單樁豎向承載力采用靜載荷試驗(yàn)或自平衡法檢測(cè)，按總樁數(shù)1%抽取，不應(yīng)少于3根。

（2）樁身質(zhì)量及完整性可采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)檢驗(yàn)，按不少于總樁數(shù)的30%隨機(jī)抽取，柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根。

（3）檢測(cè)由有資質(zhì)的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

4 結(jié)語

該工程經(jīng)靜載荷及低應(yīng)變檢測(cè)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)收合格。實(shí)踐證明，旋挖鉆孔灌注樁不僅能夠保證良好的工程質(zhì)量，而且就項(xiàng)目的工期、安全、質(zhì)量、環(huán)保方面該技術(shù)優(yōu)勢(shì)也非常明顯，其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益均取得很好的效果。隨著我國建筑事業(yè)的發(fā)展，旋挖鉆孔灌注樁在建筑樁基工程施工中的推廣和廣泛運(yùn)用勢(shì)在必行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘延軍.淺析旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)[J].科技資訊，2012年第19期

[2] 劉文龍.旋挖機(jī)鉆孔灌注樁施工技術(shù)及控制[J].山西建筑，2009年28期