旋挖鉆孔灌注樁在土巖結(jié)合地區(qū)施工方法研究

胡紅月

河北建設(shè)勘察研究院有限公司 河北 石家莊 050031

前言

目前階段，旋挖樁逐漸發(fā)展成現(xiàn)代樁基施工工藝，在公路、鐵路以及橋梁等基礎(chǔ)樁的施工中被廣泛應(yīng)用。對(duì)于旋挖鉆孔灌注樁成孔作業(yè)而言，要綜合考慮土層和巖層本身的強(qiáng)度特性，選擇使用鉆機(jī)、鉆進(jìn)方式與鉆頭完成鉆孔施工作業(yè)，使得成孔的時(shí)間得以縮短，施工人員與機(jī)械設(shè)備工作效率明顯提高，在多個(gè)方面獲得了可觀經(jīng)濟(jì)效益。

1 旋挖鉆孔灌注樁的適用性分析

鉆孔灌注樁是我國(guó)建筑、交通等工程中的一種常見(jiàn)樁基形式，根據(jù)施工方法可分為人工挖孔灌注樁與機(jī)械成孔灌注樁，后者成孔速度快、使用范圍廣，得到各大施工單位的青睞。機(jī)械成孔灌注樁施工方法包括幾種樁型：反循環(huán)鉆孔、正循環(huán)鉆孔、長(zhǎng)螺旋鉆孔、短螺旋鉆孔、旋挖成孔、沖擊成孔。對(duì)上述幾種樁型進(jìn)行對(duì)比分析可知，旋挖成孔法的適應(yīng)地層能力較強(qiáng)，對(duì)于各種地質(zhì)情況基本都可適應(yīng)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。旋挖成樁法的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)具體可歸納為以下幾點(diǎn)：旋挖鉆頭可直接從孔內(nèi)提土，成孔速度較快，施工效率高；旋挖鉆頭可破巖鉆進(jìn)，在傾斜率控制方面優(yōu)勢(shì)顯著；施工中噪音較小，可應(yīng)用于市區(qū)工程，對(duì)于周邊居民的影響相對(duì)較??；旋挖鉆頭多次上下往復(fù)，孔壁粗糙，與普通回轉(zhuǎn)鉆孔樁相比旋挖樁承載力相對(duì)較高[1]。

2 旋挖鉆孔灌注樁在巖土結(jié)合地區(qū)施工方法

2.1 旋挖鉆機(jī)基本作業(yè)原理

旋挖鉆機(jī)主要由駕駛室、底板、鉆桿、鉆頭、動(dòng)力頭等構(gòu)成，駕駛室布置有傾斜儀、水平儀和深度儀等設(shè)備，施工數(shù)據(jù)可以利用鉆機(jī)上安裝的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。在進(jìn)行鉆進(jìn)施工時(shí)，首先使用鉆機(jī)自帶的桅桿變幅機(jī)構(gòu)和自有行走功能使鉆機(jī)準(zhǔn)確就位，然后使用軌桿導(dǎo)向下方鉆桿，使底部安裝有活門(mén)的桶式鉆頭放置到孔位。加壓裝置利用加壓動(dòng)力頭的方式把壓力傳送至鉆桿鉆頭，并利用動(dòng)力頭裝置提供出扭矩。鉆頭鉆動(dòng)后會(huì)將巖土破碎，并將破碎的巖土裝至鉆頭中，然后利用伸縮式鉆桿和鉆機(jī)提升裝置使鉆頭提升后將土卸掉，如此不斷的循環(huán)作業(yè)直到鉆到設(shè)計(jì)深度后完成鉆進(jìn)作業(yè)。當(dāng)巖土層的黏結(jié)性比較好時(shí)，可以使用清水鉆進(jìn)或干式鉆進(jìn)工藝進(jìn)行施工。而對(duì)于容易出現(xiàn)坍塌的地層，則必須采用靜態(tài)泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝。

2.2 施工準(zhǔn)備工作

在旋挖鉆機(jī)灌注樁施工工藝中，施工前的準(zhǔn)備工作尤為重要，它是確保施工有序進(jìn)行的基礎(chǔ)。①對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，為旋挖鉆機(jī)的施工提供良好的場(chǎng)地，避免施工中出現(xiàn)沉陷傾斜，并留有足夠的空間以供運(yùn)渣車(chē)輛的通行。②進(jìn)行測(cè)量定位，確定控制樁的位置。③機(jī)械引孔。進(jìn)行引孔時(shí)需要埋設(shè)鋼護(hù)筒，護(hù)筒由鋼板制成，保證護(hù)筒的直徑比樁基孔徑大10cm～15cm，護(hù)筒的上邊緣要比地面至少高出30cm，避免有雜物進(jìn)入樁基孔，同時(shí)也保證了泥漿的順利流出。④旋挖鉆機(jī)就位。將挖鉆機(jī)駛到預(yù)設(shè)位置，進(jìn)行鉆頭的對(duì)準(zhǔn)矯正，再利用水平垂直度儀表來(lái)精確調(diào)整定位。⑤制作鋼筋籠，為鉆孔時(shí)灌注混凝土做好準(zhǔn)備，這樣能夠有效避免鉆孔時(shí)發(fā)生坍塌事故[2]。

2.3 鉆進(jìn)成孔

護(hù)筒埋設(shè)完成后，在護(hù)筒四周設(shè)置圍擋。然后在控制樁上拉上十字線(xiàn)，鉆頭尖中心對(duì)準(zhǔn)十字交叉點(diǎn)，將鉆頭緩緩放入護(hù)筒內(nèi)，慢速鉆進(jìn)，邊鉆進(jìn)邊往孔內(nèi)注漿。標(biāo)段內(nèi)樁基均為支撐樁，鉆進(jìn)過(guò)程中控制鉆進(jìn)速度，嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)，確保泥漿護(hù)壁效果，避免進(jìn)尺過(guò)快造成坍孔。鉆進(jìn)過(guò)程中采用泥漿泵將泥漿池中的泥漿抽到鉆孔中，出漿口對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒壁且隨時(shí)關(guān)注泥漿液面高度，避免鉆頭提升或下降時(shí)導(dǎo)致液面過(guò)高泥漿外溢，造成污染。每次提鉆時(shí)鉆頭靜置1min，讓鉆頭中的泥漿盡量排出，后再旋轉(zhuǎn)放入渣土池，挖掘機(jī)再將渣土池中的渣土挖裝至渣土車(chē)，外運(yùn)（渣土車(chē)1輛）。孔深達(dá)到鉆進(jìn)深度后，對(duì)孔深進(jìn)行測(cè)量，孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，用1.2m直徑探孔器對(duì)成孔質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。

2.4 混凝土澆筑

清孔完畢后混凝土灌注前，應(yīng)先將灌料斗用清水清洗干凈，再安裝在導(dǎo)管口，放置隔水閥，混凝土初灌量必須保證能埋住導(dǎo)管2m以上，料斗放滿(mǎn)后切斷隔水閥，然后連續(xù)灌注?；炷翝补鄷r(shí)應(yīng)控制好灌注速度，避免鋼筋上浮。并注意混凝土澆灌過(guò)程的連續(xù)性。如若樁深，灌注混凝土用的導(dǎo)管的深度也超深，在進(jìn)行完一車(chē)混凝土灌注后，下一車(chē)混凝土沒(méi)開(kāi)始灌之前，導(dǎo)管內(nèi)的混凝土在重力的作用下會(huì)繼續(xù)下沉，下一車(chē)混凝土卸料開(kāi)始后，會(huì)出現(xiàn)大量混凝土堵住導(dǎo)管口，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，混凝土無(wú)法繼續(xù)灌入，可制作簡(jiǎn)易的排氣裝置，下一車(chē)混凝土澆筑前放置在導(dǎo)管口上排氣。

2.5 礫石不同鉆斗的選擇

第一，如果礫石層的粒徑不大，可以選擇使用雙底雙開(kāi)撈砂鉆斗，以緩慢的速度鉆入。如果礫石層的粒徑較大，則要選用分體式鉆斗鉆進(jìn)。第二，如果泥巖與砂巖等強(qiáng)度處于500kPa～1000kPa，應(yīng)選擇使用雙底雙開(kāi)撈砂鉆斗。第三，針對(duì)風(fēng)化嚴(yán)重的硬巖層，盡量使用入巖桶鉆，結(jié)合研磨式的鉆進(jìn)方式完成作業(yè)。在實(shí)際鉆孔作業(yè)的過(guò)程中，應(yīng)綜合考慮項(xiàng)目地質(zhì)狀況，對(duì)進(jìn)尺的速度進(jìn)行控制。針對(duì)硬向軟地層的鉆進(jìn)，可以適當(dāng)?shù)卦黾鱼@進(jìn)的速度。而在軟向硬地層鉆進(jìn)的過(guò)程中，則需要適當(dāng)?shù)販p慢鉆進(jìn)的速度。如果是砂層，應(yīng)選擇使用緩慢的轉(zhuǎn)速，合理地鉆進(jìn)，同時(shí)要適度提高泥漿黏度以及比重[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

旋挖鉆孔灌注樁被廣泛應(yīng)用于公路工程施工中，施工技術(shù)已趨于成熟。由于灌注樁為地下隱蔽工程，地質(zhì)情況復(fù)雜多樣，每個(gè)項(xiàng)目和每個(gè)樁孔的地質(zhì)情況不盡相同，在實(shí)際施工中，須根據(jù)地質(zhì)資料和設(shè)計(jì)要求，針對(duì)個(gè)別樁孔的特殊地質(zhì)情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施，提高旋挖鉆孔灌注樁在土巖結(jié)合地區(qū)的應(yīng)用水平。