旋挖鉆孔樁機(jī)及干取土成孔法在工程中的應(yīng)用探討

陳樂(lè)凡

（廈門市東區(qū)開(kāi)發(fā)有限公司，福建 廈門 361000）

1 旋挖鉆孔機(jī)干取土成孔法施工工藝

旋挖鉆孔樁機(jī)就是在基礎(chǔ)建筑工程施工過(guò)程中的施工機(jī)械，在橋梁工程、市政工程、地基基礎(chǔ)工程中廣泛應(yīng)用。由于旋挖鉆孔樁機(jī)屬于新型灌注樁技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)外并沒(méi)有統(tǒng)一的施工標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)目前對(duì)旋挖鉆孔機(jī)的工藝主要是通過(guò)底部筒式鉆頭回轉(zhuǎn)破碎巖土，直接樁入到鉆頭內(nèi)部，利用鉆孔機(jī)提升樁置和伸縮樁置將筒內(nèi)的土不斷排出，如此循環(huán)往復(fù)達(dá)到鉆進(jìn)的目的。

旋挖鉆孔機(jī)干取土成孔法施工工藝除了成孔過(guò)程不同于鉆、沖孔灌注樁，施工過(guò)程中無(wú)水無(wú)泥漿作業(yè)，混凝土澆筑工藝不同外，其他步驟基本相同，就不再累述。

2 工程實(shí)例

廈門集美新城某項(xiàng)目基坑支護(hù)工程:該項(xiàng)目為多層結(jié)構(gòu)，總建筑高度為22.75米，因而采用筏板基礎(chǔ)。致使基坑開(kāi)挖深度部分達(dá)到7 米，屬于深基坑范圍。而因項(xiàng)目場(chǎng)地狹小，西北及東南側(cè)基坑邊3 米內(nèi)均有使用中建筑物，出于安全、工期等方面考慮，西北及東南側(cè)各采用一排旋挖樁基（每樁深度約14.5 米），作為支護(hù)樁，成樁開(kāi)挖后上部澆筑冠梁及噴錨基坑支護(hù)。

地質(zhì)情況：場(chǎng)地原始地貌類型屬于海灣淺灘，原為養(yǎng)殖魚塘，因而場(chǎng)地上層為雜填土層及粉質(zhì)黏土層。土層中存著一定上層滯水，場(chǎng)地地下水位年變化幅度約為1.0～2.0m。

該工程旋挖樁基均采用了干取土成孔法工藝。成樁效果良好，一臺(tái)機(jī)械，僅五天完成48 根樁基施工，在地下室施工過(guò)程中，整體基坑支護(hù)效果良好，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示整體基坑側(cè)向位移未超過(guò)23mm，單日最大位移不超過(guò)1.14mm；基坑豎向位移未超過(guò)9mm，單日最大豎向位移不超過(guò)0.3mm，完滿完成預(yù)期目標(biāo)?，F(xiàn)項(xiàng)目已完工并交付使用。

2.1 孔壁坍陷

造成原因：孔壁坍陷的主要原因有場(chǎng)地內(nèi)存在4～6 米回填土層土質(zhì)較松散，成孔后待灌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的。

處理措施：在松散易坍的土層中，適當(dāng)埋深護(hù)筒，并用粗顆粒土回填護(hù)筒外側(cè)周圍，回填密實(shí)用粘土密實(shí)填封護(hù)筒四周，在吊裝或搬運(yùn)鋼筋籠的過(guò)程中，最主要的就是確保移動(dòng)平穩(wěn)，避免發(fā)生孔壁碰撞的情況而導(dǎo)致鋼筋籠變形。在鋼筋籠安放時(shí)一定要對(duì)準(zhǔn)孔位，此時(shí)應(yīng)該由施工人員輔助安裝。鋼筋籠焊接時(shí)一定要盡可能縮短存放時(shí)間。并控制混凝土的灌注時(shí)間，在保證施工質(zhì)量的情況下，盡量縮短灌注時(shí)間。

2.2 鉆孔偏斜

造成原因：地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形。

處理措施：先將場(chǎng)地夯實(shí)平整，進(jìn)入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時(shí)，鉆速要打慢檔。另外隨時(shí)關(guān)注鉆桿垂直度，確保對(duì)混凝土的灌注時(shí)間進(jìn)行合理控制，盡量縮短灌注時(shí)間，提高施工的整體質(zhì)量。

2.3 樁孔中有地下水

造成原因：回填土中含殘積水及少量地下水

處理措施：放慢掘進(jìn)速度，使鉆頭在慢速旋挖過(guò)程中自造的泥漿對(duì)孔壁起到一定穩(wěn)定作用。預(yù)先設(shè)置泥漿池，終孔后采用泵吸反循環(huán)抽漿的方式進(jìn)行清孔，采用水下混凝土灌注法進(jìn)行混凝土澆筑。

2.4 縮頸：即孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑。

造成原因：塑性土膨脹。

處理措施：采取大于等于4d 的隔孔施工工藝，減少縮頸發(fā)生概率。出現(xiàn)時(shí)，采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。待孔徑穩(wěn)定后用重錘將孔內(nèi)的虛土夯實(shí)，并加快成樁速度。

3 旋挖鉆孔機(jī)及干取土成孔法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）施工速度快

旋挖樁機(jī)施工的過(guò)程中，主要通過(guò)底部活塞式的筒轉(zhuǎn)頭對(duì)破碎的沿途進(jìn)行快速的收集，直接在鉆斗內(nèi)部將泥土提升至地面無(wú)需將巖土攪碎，直接利用泥漿將雜質(zhì)排出，這樣就可以顯著提高鉆進(jìn)的速度。旋挖樁機(jī)施工的效率要遠(yuǎn)超過(guò)鉆沖孔樁機(jī)的施工效率。

（2）施工精度高

在實(shí)際鉆進(jìn)的過(guò)程中，整個(gè)旋挖樁機(jī)都能夠與電腦軟件相連接，通過(guò)軟件操作能夠?qū)渡疃却怪倍?、鉆進(jìn)壓和鉆筒內(nèi)樁土料等相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行合理控制，確保鉆進(jìn)的精度得到大幅度提高。

（3）節(jié)能環(huán)保

由于整個(gè)旋挖樁機(jī)施工所需要的泥漿數(shù)量比較少，在施工的過(guò)程中，通過(guò)泥漿能夠增加孔壁的穩(wěn)定性，還能夠直接利用清水代替泥漿，極大的減少了泥漿的使用量，從而有效避免對(duì)周圍環(huán)境造成的破壞，旋挖樁機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中不需要泥漿就能夠直接將雜土外排，也可以降低泥漿運(yùn)輸?shù)某杀尽?/p>

（4）可實(shí)現(xiàn)自行走，移機(jī)便捷

整個(gè)旋挖鉆孔機(jī)具有履帶，能夠根據(jù)電腦的質(zhì)量實(shí)現(xiàn)快速移動(dòng)，但是要確保施工場(chǎng)地的承載力符合旋挖樁機(jī)的自重要求。

（5）機(jī)械化程度比較高

在旋挖樁機(jī)施工期間，完全不需要人工對(duì)鉆桿進(jìn)行拆除和組樁，也不需要對(duì)泥漿的清渣情況進(jìn)行監(jiān)督，這樣就可以節(jié)省大量的人工費(fèi)用。

（6）無(wú)需固定力電源

從目前來(lái)看，幾乎所有的旋挖樁機(jī)的主要?jiǎng)恿?lái)源是自身的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在施工現(xiàn)場(chǎng)，在施工時(shí)如果現(xiàn)場(chǎng)停電或者沒(méi)有電動(dòng)力來(lái)源也能夠進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。不需要對(duì)電纜的托運(yùn)和布設(shè)，有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

（7）單樁承載力比鉆孔灌注樁高

整個(gè)旋挖樁機(jī)主要是通過(guò)筒底的絞刃切土形成鉆孔，整個(gè)孔壁非常的粗糙由于不需要泥漿清孔處理，在成樁之后樁體與土體的結(jié)合程度也更強(qiáng)，所以其承載能力要顯著增加。

3.2 缺點(diǎn)

（1）噪音較大，旋挖筒設(shè)計(jì)尚有所缺陷，鉆頭提起棄土?xí)r，仍需抖動(dòng)鉆頭，使土從筒中掉落，產(chǎn)生噪音較大。

（2）機(jī)械消耗較大，坎巖能力不足。旋挖樁機(jī)靠鉆頭筒底角刃土成孔，對(duì)角刃消耗較大，該角刃為特種鋼材，單齒費(fèi)用較高，如遇坎巖則消耗更快，相較沖、鉆孔樁，坎巖能力略為不足。

（3）自重大，對(duì)場(chǎng)地要求非常高

由于目前旋挖樁機(jī)的自重都是在70t 左右，履帶與地面接觸面積為7.0m，要想保證旋挖樁機(jī)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)，必須保證地基的承載力在100kPa 左右.如果填土地區(qū)表面沒(méi)有進(jìn)行硬化或者換填處理或者在施工期間降水量比較大，很容易導(dǎo)致土地的承載力不足，無(wú)法幫助旋挖樁機(jī)快速移動(dòng)，白白浪費(fèi)了旋挖樁機(jī)的機(jī)械優(yōu)勢(shì)。

（4）孔壁護(hù)壁較差

由于旋挖樁機(jī)的鉆進(jìn)過(guò)程，主要通過(guò)桶底切土鉆進(jìn)，導(dǎo)致孔壁的護(hù)壁性能受到嚴(yán)重干擾。在軟土地基實(shí)際施工的過(guò)程中，很容易引發(fā)坍塌縮進(jìn)等問(wèn)題，所以必須要積極控制懸挖樁機(jī)的鉆進(jìn)速度，盡量做到多轉(zhuǎn)少鉆，保證護(hù)壁性能得到控制。在軟土地基施工時(shí)，要保證循序漸進(jìn)的鉆進(jìn)，不能夠因?yàn)樽汾s進(jìn)度而擴(kuò)大鉆進(jìn)的深度。

（5）須多工序配合作業(yè)。

旋挖樁機(jī)由于其結(jié)構(gòu)和制造工藝的特點(diǎn)，在成孔之后鋼筋樓的安裝和混凝土的灌注無(wú)法自動(dòng)完成，必須要與其他的起重機(jī)械相互配合挖孔。利用其他運(yùn)輸車將棄土運(yùn)出施工場(chǎng)地，不然會(huì)因?yàn)閺U土堆積過(guò)多而影響旋挖樁機(jī)的施工效果。

（6）軟土孔隙容易產(chǎn)生負(fù)壓

在旋挖樁機(jī)鉆進(jìn)的過(guò)程中，由于其與土體的接觸面積超過(guò)了普通樁機(jī)，所以在鉆進(jìn)期間非常容易產(chǎn)生巨大的壓力，孔隙的穩(wěn)定性和縮進(jìn)效果也會(huì)受到嚴(yán)重影響。

（7）施工過(guò)程短期投入過(guò)高

由于旋挖樁機(jī)的施工速度非?？欤枰馁Y料也非常多需要大量的配套設(shè)施才能夠順利施工，這樣就導(dǎo)致短期施工投入非常多。施工企業(yè)自身必須要根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行分析，確保工程項(xiàng)目的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益得到有效增強(qiáng)。

4 結(jié)論

總而言之，旋挖樁機(jī)作為全新的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，在未來(lái)的建筑行業(yè)應(yīng)用范圍會(huì)不斷提升，但從目前來(lái)看，最主要的就是根據(jù)旋挖樁機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際條件進(jìn)行綜合應(yīng)用，確保旋挖樁機(jī)的高效優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，盡量避免旋挖樁機(jī)的劣勢(shì)。