鉆孔灌注樁施工技術(shù)的現(xiàn)狀分析

侯琳 李競(jìng)克

【摘要】鉆孔灌注樁自問世以來，廣泛應(yīng)用用于工業(yè)建筑、高層樓宇、水利水電及橋梁碼頭等工程建設(shè)中。同時(shí)，在這些工程實(shí)踐活動(dòng)中，鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善。鉆孔灌注樁是通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。其類型繁多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此我們通過分析各種類型的鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)從而確定鉆孔灌注張的未來發(fā)展方向。

【關(guān)鍵字】樁 施工 現(xiàn)狀 發(fā)展

根據(jù)目前實(shí)際中運(yùn)用情況，常用的鉆孔灌注樁的類型有沖擊成孔灌注樁、正（反）循環(huán)鉆成孔灌注樁、潛水鉆成孔灌注樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁和旋挖成孔灌注樁等。

一、沖擊成孔灌注樁

沖擊成孔灌注樁是利用沖擊鉆機(jī)成孔的，沖擊鉆機(jī)是一種比較傳統(tǒng)的鉆進(jìn)機(jī)具，依靠沖擊錘進(jìn)行沖砸，掏渣筒掏渣，上下往復(fù)沖擊將土石劈裂、砸碎，部分被擠入孔壁之內(nèi)，普通泥漿護(hù)壁。適用于常見的所有填土層、粘土層、密實(shí)砂層、圓礫層及角礫復(fù)合夾層，但在大漂石、卵石層及微風(fēng)化地層中進(jìn)尺緩慢，且沖擊錘容易損壞。而且，在松散且厚度較大的砂層中鉆進(jìn)時(shí)容易塌孔，主要原因是沖擊鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)泥漿比重不均勻，上部小下部大，掏渣筒掏渣后孔內(nèi)水位降低產(chǎn)生水位差造成塌孔。

沖擊成孔灌注樁具有地層適應(yīng)范圍廣、施工速度快、場(chǎng)地環(huán)境要求小、造價(jià)較低等特點(diǎn)。但同時(shí)沖擊鉆勞動(dòng)強(qiáng)度大，泥漿循環(huán)要設(shè)立泥漿回流池占地大，產(chǎn)生的泥漿不易外運(yùn)，施工震動(dòng)噪音大，環(huán)境評(píng)價(jià)差。

二、回旋鉆孔灌注樁

回旋鉆孔灌注樁是利用回旋鉆機(jī)成孔的，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是一種在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)、范圍最廣、市場(chǎng)保有量最大的成孔機(jī)具，該種鉆機(jī)除在卵、礫石層鉆進(jìn)較為困難外，在其它各種常見地層均有良好的適用性?；剞D(zhuǎn)鉆孔灌注樁根據(jù)排渣方式的不同分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種，反循環(huán)又細(xì)分為泵吸、氣舉、孔底泵送（射流）三種。在素土層、粘土層及砂土層常采用正循環(huán)，在卵石層、砂卵石夾層、巖石層及孔底清渣常采用反循環(huán)。根據(jù)地層不同，鉆頭可采用不同形式，特別是在鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖石層時(shí)需配置滾刀鉆頭或牙輪鉆頭，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的鉆孔直徑可達(dá)2～5m，深度可達(dá)百米。

正（反）循環(huán)鉆成孔灌注樁具有應(yīng)用范圍廣、護(hù)壁效果好、成孔質(zhì)量高，施工無震動(dòng)、無噪音、機(jī)具操作方便、造價(jià)較低等特點(diǎn)。但此種鉆孔灌注樁施工速度慢且僅適用于單一粘性土、砂土、卵石土層中，在多種土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，遇軟硬土層過渡地層，因成孔垂直度僅靠鉆桿及鉆頭自重來保證，遇軟硬土層過渡地層時(shí)，鉆頭和鉆桿會(huì)偏向軟弱土層方，導(dǎo)至樁基成孔彎曲，無法保證樁基施工質(zhì)量。同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)用水量大、泥漿排放量大，擴(kuò)孔率較難控制，又很難在卵石、漂石、基巖上施工，特別是在堅(jiān)硬地層中進(jìn)度緩慢，施工成本直線上升。

三、潛水鉆成孔灌注樁

潛水鉆成孔灌注樁利用潛水轉(zhuǎn)機(jī)成孔，潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔，注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。

該種鉆孔灌注樁適用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、砂礫夾層、軟質(zhì)巖層等地層。鉆機(jī)以潛水電動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，工作時(shí)動(dòng)力裝置潛在孔底，電動(dòng)機(jī)防水性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)升溫較低，過載能力強(qiáng)，耗用動(dòng)力小，鉆孔效率高，施工成本低。但潛水鉆機(jī)不適用于碎石土層、超過10cm的卵礫夾層、卵石地層及基巖施工，且成孔時(shí)采用泥漿護(hù)壁，易造成現(xiàn)場(chǎng)泥濘，采用反循環(huán)鉆孔時(shí)，如土體中有較大石塊，則容易卡管并易導(dǎo)致樁側(cè)土層和樁尖土層松散，使樁徑擴(kuò)大灌注混凝土灌注超量。

四、長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁成孔屬干作業(yè)、非擠土灌注樁范疇，是用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)的螺旋鉆頭在樁位處就地切削土層，被切土塊鉆屑隨鉆頭旋轉(zhuǎn)，沿帶有螺旋葉片的鉆桿上升，自動(dòng)排出孔外的成孔方法。

長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁適用于各類填土、粘性土、粉土、粉質(zhì)砂土、碎石類土，具有震動(dòng)小、噪聲低、不擾民、鉆進(jìn)速度快、無泥漿污染、樁身質(zhì)量好、地層的適應(yīng)性強(qiáng)、造價(jià)低等特點(diǎn)，并且根據(jù)需要，調(diào)整壓力，樁徑范圍在0.3～1.2m之間可調(diào)，鉆孔深度一般為10～35m。但長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)不適宜大粒徑卵石、卵礫夾石層、漂石地層施工，樁底不能入巖，一般樁徑較小，單樁承載力低，并且機(jī)身龐大、自重大，運(yùn)輸成本高。

五、旋挖成孔灌注樁

旋挖成孔灌注樁是近年來發(fā)展最快的一種新型樁基成孔施工方法，它通過鉆桿和鉆斗的旋轉(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、卸土和泥漿置護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。

旋挖成孔灌注樁適用于各類粘土、粉土、密實(shí)砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層，借鉆具自重和鉆機(jī)加壓力，耙齒切入土層，在回轉(zhuǎn)力矩的作用下鉆斗同時(shí)回轉(zhuǎn)配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（螺旋）、濕式（回轉(zhuǎn)斗）的成孔作業(yè)。目前，旋挖鉆機(jī)的最大鉆孔直徑為3m，最大鉆孔深度達(dá)120m（主要集中在40m以內(nèi)），最大鉆孔扭矩620kNm。旋挖成孔的施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，大大縮短了工期，廢漿少，低噪音，污染小保護(hù)了環(huán)境，克服了機(jī)械成孔時(shí)孔底沉淤土多、樁側(cè)摩阻力低、泥漿管理差的缺點(diǎn)，極大地提高了施工質(zhì)量。但其缺點(diǎn)是對(duì)于厚度較大的松散砂層在鉆進(jìn)時(shí)易塌孔，在卵石含量較大的卵石層鉆進(jìn)時(shí)速度慢，不適用于堅(jiān)硬巖石層入巖施工。旋挖鉆機(jī)施工速度快，成孔質(zhì)量高，一次投入費(fèi)用較大，施工設(shè)備龐大，移動(dòng)困難，施工成本高，能耗大。

鉆孔灌注樁常見問題

○1坍孔；

○2鉆孔偏斜；

○3卡鉆；

○4掉鉆；

○5擴(kuò)孔及縮孔；

○6灌注過程中導(dǎo)管進(jìn)水；

○7灌注過程中導(dǎo)管堵塞；

○8水下澆注混凝土灌注質(zhì)量事故；

○9樁頂空心；

○10鋼筋籠上浮。

結(jié)語：

目前，鉆孔灌注樁的類型很多，每一種鉆孔灌注樁都有其各自的使用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際施工的過程中，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)類型的選擇需要綜合分析各項(xiàng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同一地層采用不同類型的鉆孔灌注樁，施工效率、消耗的成本和環(huán)境影響都存在顯著差異，而鉆孔灌注樁施工成本的高低在一定程度上會(huì)直接影響整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)成本。

通過對(duì)現(xiàn)存的常用鉆孔灌注樁的研究對(duì)比和樁基施工過程中問題的分析，發(fā)現(xiàn)了各種類鉆孔灌注樁都在一定程度上存在自己的劣勢(shì)，因此，鉆孔灌注樁施工設(shè)備和工藝的改進(jìn)，對(duì)在保證施工質(zhì)量、提高施工進(jìn)度、減少問題出現(xiàn)和返工的同時(shí)，控制好成本，減低對(duì)周邊環(huán)境的影響都具有十分重要的意義。