旋挖成孔灌注樁施工特征分析及要點(diǎn)控制

龔清磊

摘要：旋挖成孔灌注樁簡稱旋挖樁，自動(dòng)化、機(jī)械化作業(yè)程度高，作業(yè)范圍廣，成孔速度快會大大節(jié)約工期、成本，易于控制施工質(zhì)量、安全。同時(shí)旋挖成孔灌注樁譽(yù)為“綠色施工”，更能保障安全生產(chǎn)，促進(jìn)文明施工。但由于旋挖樁是先進(jìn)工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，存在諸多短板。為進(jìn)一步控制樁基質(zhì)量及施工安全，通過旋挖樁施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)總體分析，對易于造成質(zhì)量缺陷、安全隱患重難點(diǎn)進(jìn)行剖析。

Abstract： Rotating excavated hole cast-in-place pile is referred to as rotary excavation piles. The degree of automation and mechanization is high， the working range is wide， and the speed of forming holes is rapid， so it greatly saves the construction period and cost， and it is easy to control the construction quality and safety. At the same time， the rotating excavated hole cast-in-place pile is known as "green construction"， which can ensure safe production and promote civilized construction. However， due to the advanced technology instead of the traditional process， there are many short plates. In order to further control the quality of pile foundation and construction safety， through the overall analysis of the construction technology， advantages and disadvantages of the rotary excavation pile， the key and difficult points of quality defects and safety hazards are analyzed.

關(guān)鍵詞：旋挖成孔灌注樁;施工控制;難點(diǎn)分析

Key words： rotating excavated hole cast-in-place pile; construction control; difficult analysis

中圖分類號：TU473.1+4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0157-04

0 ?引言

建筑的基礎(chǔ)施工都是一項(xiàng)最基本的工作，占有工期、費(fèi)用等比重較大。高層房屋建筑普遍設(shè)計(jì)為樁基礎(chǔ)，長久以來，我國大部分房屋建筑采用人工成孔，但人工挖（鉆）孔樁對人員集中密集作業(yè)程度要求高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)效率低、人員傷亡率高，且最主要的弊端為無法對復(fù)雜地質(zhì)情況進(jìn)行有效把控，不良地質(zhì)導(dǎo)致坍塌及中毒事故頻發(fā)。本世紀(jì)以來，隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，以及始終貫徹“以人為本”的生產(chǎn)建設(shè)理念，逐步為了保證建設(shè)工程生產(chǎn)安全及提高施工質(zhì)量，危險(xiǎn)分部以機(jī)械代替人員施工等多重因素促使下，除了在市政、公路、橋梁以外，旋挖成孔灌注樁逐步成為高層房屋建筑樁基礎(chǔ)最主要的成孔方式。

1 ?旋挖成孔灌注樁施工工藝

旋挖成孔灌注樁施工質(zhì)量的好壞直接影響樁體整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，要想加固旋挖成孔灌注樁，必須全面了解工藝流程和旋挖的深度、鉆孔的大小，并結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)施工工藝步驟，具體流程如圖1所示，要求施工人員依照規(guī)范化的流程，準(zhǔn)備好施工中所需的混凝土、鋼筋、施工工具、旋挖鉆機(jī)，將所需的材料和施工設(shè)備準(zhǔn)確齊全，在指定的地方開始測量，結(jié)合測量結(jié)果，明確應(yīng)鉆的深度，確定樁體的鉆孔大小以后，啟動(dòng)旋挖鉆機(jī)鉆孔，并在鉆孔的地方，安裝護(hù)筒，安裝過程中利用旋挖鉆機(jī)的自動(dòng)化功能，可以將護(hù)筒深埋在鉆孔內(nèi)，不僅快速完成鉆孔、深埋護(hù)筒工作，同時(shí)也能夠縮短鉆孔時(shí)間，可見，施工作業(yè)自動(dòng)化水平較高，且施工步驟繁瑣、復(fù)雜，所以，應(yīng)嚴(yán)格要求施工人員，以避免出現(xiàn)操作不當(dāng)和不規(guī)范的施工行為，能夠依照施工要求，規(guī)范化進(jìn)行施工工作，從而做到水取芯送樣以后，清理孔地的碎渣，以免碎渣，影響鋼筋的穩(wěn)固性。因此，先清理后吊放鋼筋籠和材料，完成吊裝工作后，吊放導(dǎo)管，將導(dǎo)管放置平穩(wěn)，才能進(jìn)行澆筑，進(jìn)而加固旋挖成孔灌注樁體，有效提高施工質(zhì)量。

旋挖成孔灌注樁工藝流程如圖1所示：施工準(zhǔn)備→測量定位放樣→設(shè)備就位→安裝孔口（鉆機(jī)下壓鋼護(hù)筒）→鉆進(jìn)成孔（邊鉆邊下壓鋼護(hù)筒）→取芯送樣→孔底清渣→移機(jī)→吊放鋼筋籠→吊放導(dǎo)管→自密實(shí)混凝土澆筑（邊澆筑邊取出鋼護(hù)筒）→取孔口→清理浮漿→樁基檢測。

2 ?旋挖成孔灌注樁特點(diǎn)分析

2.1 節(jié)約工期，降低時(shí)間成本及經(jīng)濟(jì)成本

目前在我國的公路、鐵路、橋梁和大型的建筑物的基礎(chǔ)樁施工中大多有采用旋挖樁。最主要的原因是旋挖成孔灌注樁工程的質(zhì)量和進(jìn)度得到充分的保證。例如普通人工挖孔樁15m舉例，樁徑1.5m，勘巖深度約4.5m，實(shí)際施工時(shí)間約20-25t，且相鄰樁間距不能滿足開挖安全必須跳樁開挖。采用旋挖成孔普通地質(zhì)單根耗時(shí)約2h左右，鋼筋籠安裝、混凝土澆筑也可形成流水作業(yè)。同時(shí)旋挖成孔工期短、操作人員少、采用燃油驅(qū)動(dòng)不消耗水電，通過同類型樁基人工成孔和旋挖成孔費(fèi)用比對，旋挖成孔更節(jié)約成本。旋挖鉆機(jī)自動(dòng)化程度高、成孔速度快會大大節(jié)約工期、成本，對房屋建筑合理優(yōu)化工期提供保障，對高層房屋建筑基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)控制有較大跨越。

2.2 機(jī)械化作業(yè)程度高，作業(yè)范圍廣，易于控制施工質(zhì)量、安全

旋挖鉆機(jī)采用可拓展履帶底盤承載，可伸縮鉆桿、自動(dòng)起落折疊桅桿。履帶接地壓力小，在施工場地內(nèi)行走移位方便，機(jī)動(dòng)靈活，對孔定位準(zhǔn)確、方便，國產(chǎn)旋挖鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。近年來通過適用改良，旋挖機(jī)為液壓驅(qū)動(dòng)，駕駛操控臺多數(shù)采用集成式LCD液晶顯示和監(jiān)控系統(tǒng)，直接監(jiān)控鉆機(jī)工作狀態(tài)，能較準(zhǔn)確的反應(yīng)鉆孔深度、自動(dòng)校正鉆孔垂直度、實(shí)時(shí)顯示鉆巖抗壓強(qiáng)度，以及配備各種傳感器用于鉆機(jī)平整度、成孔垂直度、鉆機(jī)移位、卷揚(yáng)拉力等超限報(bào)警。智能化故障檢測系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)顯示鉆機(jī)執(zhí)行元件工作狀態(tài)，邏輯互鎖控制可防止駕駛員誤操作。旋挖鉆機(jī)作業(yè)范圍廣適應(yīng)高層房屋建筑需求，采用不同鉆具可進(jìn)行粘土層、砂層、凍土層、卵石層和中風(fēng)化層的鉆進(jìn)作業(yè)，常規(guī)作業(yè)孔600-2800mm，普通國產(chǎn)鉆機(jī)可鉆進(jìn)深度約70m。設(shè)備自身設(shè)計(jì)將質(zhì)量控制作為重要因素，施工人員主要用于輔助校核，對質(zhì)量控制有利。

2.3 綠色施工，保障安全生產(chǎn)，促進(jìn)文明施工

國內(nèi)大部分區(qū)域?qū)⑷斯ね诳讟豆に嚰{入落后淘汰工藝限制使用，超過16m或地質(zhì)情況復(fù)雜的場地需要專家論證方可實(shí)施。人工挖孔樁屬于井下作業(yè)，安全隱患突出，多年來人工成孔高墜、物體打擊、坍塌、觸電、中毒等傷亡事故頻發(fā)，施工過程管理難度大。大量用工，受到自然條件、地質(zhì)狀況、工人素質(zhì)、管理力度、作業(yè)工器具狀況等制約，暴露的危險(xiǎn)源較多，工藝本身需要砼場內(nèi)拌和、降排水等對環(huán)境及周邊建構(gòu)筑物影響較大。建筑行業(yè)本著“以人為本”理念，人工成孔從限制到淘汰是大勢所趨。

旋挖樁需要操作及輔助工人較少，機(jī)械化作業(yè)程度高，對地質(zhì)條件依賴較小，旋轉(zhuǎn)挖機(jī)采用動(dòng)力頭形式，其工作原理是用短螺旋鉆頭，利用液壓扭矩直接將土或沙礫等鉆渣旋轉(zhuǎn)挖掘，然后快速提出孔外，在不要泥漿支護(hù)的情況下可實(shí)現(xiàn)干法施工，即使在特殊地層需要泥漿護(hù)壁的情況下泥漿也只起支護(hù)作用，這使污染源大大減少，改善了施工環(huán)境，尤其在城市施工中，優(yōu)勢明顯。機(jī)械大多經(jīng)過降噪處理，且區(qū)域性施工揚(yáng)塵可控。旋挖樁達(dá)到“綠色施工”要求，工藝逐步改進(jìn)，在高層建筑將得到進(jìn)一步推廣。

3 ?旋挖成孔灌注樁目前存在問題

3.1 施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)欠缺

由于旋挖樁從本世紀(jì)逐步運(yùn)用發(fā)展運(yùn)用，從市政、橋梁逐步推廣至房屋建筑。屬于基礎(chǔ)分部工程，涉及如鋼筋、砼、成孔等分項(xiàng)工程。設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)規(guī)范、操作規(guī)程、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)等相對都是很完善，如國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)暫無專門針對旋挖成孔灌注樁出臺相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。檢測標(biāo)準(zhǔn)均參考人工成孔灌注樁，直至《重慶市質(zhì)監(jiān)總站關(guān)于加強(qiáng)對旋挖樁成樁質(zhì)量檢測的通知》渝建質(zhì)監(jiān)【2011】53號及《旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程》DBJ50-156-2012出臺，旋挖樁的施工工藝、施工過程、成樁檢測、驗(yàn)收評定才有地方標(biāo)準(zhǔn)出臺，有據(jù)可循。但由于旋挖樁推廣速度更快、行業(yè)更廣，建筑行業(yè)還應(yīng)進(jìn)一步完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 技術(shù)更替，經(jīng)驗(yàn)儲備不夠

旋挖成孔灌注樁代替人工成孔、打樁等方式是新工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝，但是各類型建筑工程中的一個(gè)分部，受到的普及程度及重視程度不夠，外加上述施工技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)模糊，以至技術(shù)力量及經(jīng)驗(yàn)儲備不足。復(fù)雜地質(zhì)條件下施工經(jīng)驗(yàn)不足，成孔工藝選擇不當(dāng)以及缺乏應(yīng)急處理辦法等是旋挖樁現(xiàn)目前存在的一個(gè)短板。操作人員、項(xiàng)目管理人員、輔助工種水平的參差不齊，嚴(yán)重影響樁基成孔質(zhì)量及施工安全，如因測量定位、機(jī)械故障、鋼筋的綁扎吊裝質(zhì)量、混凝土供應(yīng)、混凝土澆筑及塌孔應(yīng)急處理造成孔樁傾斜、移位、斷樁、沉渣厚度超標(biāo)等不合格孔樁屢見不鮮。同時(shí)旋挖成孔對施工技術(shù)準(zhǔn)備、施工組織協(xié)調(diào)能力要求高，對原材料供應(yīng)要求高。

目前旋挖成孔基本采用干成孔方式，無護(hù)壁，遇地下水豐富、高回填土、粉土層、流沙層、砂卵石層等復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)，成孔較難，容易造成卡鉆、埋鉆、鉆桿斷裂，縮徑、塌孔、夾砂等而形成Ⅲ、Ⅳ類樁。

因旋挖機(jī)械設(shè)備自身吊裝能力受限，需要吊車等其中設(shè)備配合安裝鋼筋籠和配合澆筑混凝土;需要挖掘機(jī)、裝載車、渣車配合出土，輔助設(shè)備占用量大，對場地要求較高。且旋挖機(jī)械本身自重較重、高度高，行走對場地及施工便道要求高，不易在邊坡、坡地等地質(zhì)地貌場地作業(yè)，因場地狹窄、高差大導(dǎo)致旋挖機(jī)械傾覆事故屢有發(fā)生。

4 ?旋挖成孔灌注樁質(zhì)量控制重難點(diǎn)及防治措施

4.1 孔樁鋼筋籠定位、樁成型質(zhì)量控制

高層建筑結(jié)構(gòu)形式要求樁基設(shè)計(jì)樁型號多，間距不一，機(jī)械作業(yè)施工難度較大。以下質(zhì)量通病旋挖樁作業(yè)多發(fā)易發(fā)：因?yàn)闇y量定位放線不準(zhǔn)確，過程監(jiān)測糾偏不力導(dǎo)致樁位偏移;鋼筋籠吊裝未校核固定，造成樁傾斜，樁移位，縮徑;旋挖成孔機(jī)械化、自動(dòng)化程度高，樁基精度要求高，施工技術(shù)準(zhǔn)備尤為重要。對地勘報(bào)告、施工圖紙、設(shè)計(jì)交底會審資料、場地與環(huán)境條件有關(guān)的其他資料、機(jī)械性能資料、技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文件熟悉掌握。旋挖成孔允許偏差如表2所示。編制有針對性的專項(xiàng)施工方案、測量方案。針對所有的樁基編定自編號、編定樁基施工分區(qū)圖、平面布置圖、流水作業(yè)方向圖。

根據(jù)規(guī)劃部門給定的基準(zhǔn)點(diǎn)引入場區(qū)平面控制網(wǎng)，樁位放樣后必須進(jìn)行復(fù)測，且不能一次性多個(gè)樁孔放樣，樁位用涂有紅色油漆的短鋼筋或木樁等定位，每一根樁必須有標(biāo)注詳細(xì)、醒目的樁基本信息表懸掛在樁1m范圍內(nèi)提示。防止施工前人為對放樣進(jìn)行移除、破壞。定位后以樁心為圓心畫圓約引出樁外側(cè)500-1000mm區(qū)域（視地質(zhì)情況定）打檢測引樁。樁機(jī)成孔完成1m左右以后進(jìn)行引樁到筒鉆量尺復(fù)測，二次定位校核后安裝約大于鉆頭直徑200mm的孔口護(hù)筒，孔口護(hù)筒主要用于固定樁孔位置、控制樁頂標(biāo)高，防止塌孔、防止沉渣回流和地面雜物落入孔內(nèi)。安裝后進(jìn)一步施鉆，約鉆進(jìn)每3m通過引樁十字交叉線找確定樁心復(fù)測成孔垂直度，并進(jìn)行糾偏。此項(xiàng)工作在無法一次成孔，需要通過先鉆樁內(nèi)孔后按設(shè)計(jì)要求擴(kuò)孔的大樁徑成孔尤為重要。如未過程多次復(fù)測，成孔會發(fā)生傾斜、錯(cuò)位，且后期處理困難。同時(shí)機(jī)械鉆進(jìn)過程中要求機(jī)身保持水平，如斜度過大，必須在履帶下墊砂石進(jìn)行調(diào)整，尤其是地質(zhì)情況較差或基坑水源豐富施工時(shí)，位置確定后履帶鎖緊，鉆進(jìn)過程中盡量避免鉆機(jī)行走換位。

旋挖機(jī)精細(xì)化控制只確保成孔質(zhì)量，完整合格旋挖樁確保鋼筋籠吊裝、制安質(zhì)量。鋼筋籠發(fā)生變形、錯(cuò)位、縮徑往往容易被管理者及施工人員忽視。這是旋挖樁施工質(zhì)量管理的重要一環(huán)，監(jiān)控不嚴(yán)勢必出現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題。鋼筋籠制作與安裝允許偏差如表3所示。如重慶市內(nèi)旋挖樁設(shè)計(jì)一般約樁長16-30左右，樁原材9m，必須進(jìn)行接長處理，接長處理常規(guī)有加工區(qū)一次性接長和孔內(nèi)懸吊接長逐步下放兩種方式，兩種方式都要求對連接質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)施焊接、機(jī)械連接送樣檢測。旋挖樁工藝要求鋼筋籠螺旋箍綁扎牢實(shí)，防止吊裝過程脫落而造成鋼筋籠本身質(zhì)量缺陷和鋼筋籠無法順利下放安裝。且成品鋼筋籠必須設(shè)置專門用于吊裝的環(huán)、扣等，禁止直接對加勁箍、主筋進(jìn)行吊裝，并采取有效措施防止鋼筋籠變形，采取撐鐵、固定墊塊等方式確保樁籠不偏移，保護(hù)層均勻。安放應(yīng)對準(zhǔn)孔位中心，避免碰撞孔壁，自由下放。

4.2 嚴(yán)格控制沉渣厚度，有效防治塌孔

為了使混凝土與基巖結(jié)合完好，提高樁底承載力，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008要求孔底沉渣必須滿足端承樁≤50mm，摩擦型樁≤100mm。重慶某開發(fā)小區(qū)因樁基沉渣清理不到位基礎(chǔ)不均勻沉降，房屋結(jié)構(gòu)部分傾斜、構(gòu)件開裂，最終直接經(jīng)濟(jì)損失超過億元。當(dāng)時(shí)在整個(gè)建筑行業(yè)、社會造成及其不良的后果。同時(shí)給從業(yè)者敲響警鐘，提出更好的要求?？刂瞥猎穸茸钪匾墓ぷ魇乔蹇坠ぷ?，清孔工作和操作人員、管理人員經(jīng)驗(yàn)息息相關(guān)，且至今為止無有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可循的沉渣檢測工具，大多都是工程上自行制作的測繩進(jìn)行沉渣檢測，具有一定偏差。針對個(gè)別干孔，少量浮土、墜落物無法順利二次清孔，可以采用高壓送風(fēng)、高壓水等措施產(chǎn)生沖力濺除孔底沉渣成懸浮體，達(dá)到清除沉渣目的。

4.3 按工藝進(jìn)行混凝土澆筑

無論干孔還是濕作業(yè)，個(gè)別企業(yè)要求都必須采用水下砼進(jìn)行澆筑，防止水量大導(dǎo)致水灰比變化，影響混凝土強(qiáng)度。旋挖樁常規(guī)采用自密實(shí)砼導(dǎo)管進(jìn)行澆筑，通過導(dǎo)管的上下提升、插入達(dá)到振搗效果，對澆筑工人和起重機(jī)械操作人員技術(shù)要求高。并對自密實(shí)混凝土拌合物塌落度進(jìn)行試驗(yàn)，分析混凝土在水下抗分散性和流動(dòng)度。澆筑導(dǎo)管使用前應(yīng)進(jìn)行試水試壓及接頭抗拉實(shí)驗(yàn)，保證連接處密封到位。單樁旋挖樁混凝土澆筑必須具有連續(xù)性，要求對混凝土澆筑量進(jìn)行提前預(yù)估計(jì)算，待單樁混凝土必備充裕到位后方可澆筑混凝土。灌注樁身混凝土應(yīng)采用導(dǎo)管，導(dǎo)管下口距孔底不宜大于2m，且必須對砼初灌量進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)槌豕嗷炷帘仨氝_(dá)到一定壓力，對孔底沉渣達(dá)到一定沖力，并保證沉渣懸浮于混凝土表面。灌注至樁頂以下5m左右時(shí)，應(yīng)采用插入式振搗泵振搗，每次灌注高度控制在1.5m以下，且澆筑完成面宜超過樁頂標(biāo)高0.5m以上。

實(shí)際施工過程中，隨意澆筑混凝土?xí)?dǎo)致導(dǎo)管被卡掛;或因?yàn)殇摻罨\吊裝變形成折線或曲線，因此，在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格要求澆筑人員，認(rèn)真執(zhí)行，對于不認(rèn)真的工作人員依照規(guī)定予以處罰，以此達(dá)到警示的目的，能夠促使?jié)仓藛T，自覺按照澆筑導(dǎo)管的要點(diǎn)和規(guī)定，在導(dǎo)管接頭處澆筑，從而增厚導(dǎo)管的內(nèi)壁，起到加厚的作用，不僅提高其導(dǎo)管質(zhì)量，同時(shí)加固旋挖成孔灌注樁體，避免出現(xiàn)變形現(xiàn)象，確保灌注的導(dǎo)管穩(wěn)固，且管壁厚度和大小符合要求，進(jìn)而順利通過驗(yàn)收，可見，對混凝土澆筑提出規(guī)定和要求，才能約束工作人員，進(jìn)而規(guī)范、認(rèn)真完成澆筑工作，保證導(dǎo)管與旋挖成孔灌注樁體的接頭處連接完好，有效提高密封性和嚴(yán)密性。除此之外，為防止此類事故發(fā)生，應(yīng)在導(dǎo)管拼裝完成后，對軸線是否順直進(jìn)行檢查，吊裝時(shí)導(dǎo)管應(yīng)位于孔樁中央并在灌注前進(jìn)行升降進(jìn)行試驗(yàn);鋼筋籠分段入孔前，應(yīng)在下端主筋端部加焊一道加勁箍，加固筋焊在主筋內(nèi)測;發(fā)生導(dǎo)管卡掛不能盲目生拉死拔，應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，使其脫開鋼筋籠后將導(dǎo)管移至孔中央繼續(xù)提升。

旋挖樁基施工過程中除了關(guān)注施工進(jìn)度以外，還應(yīng)考慮到施工工作需要完成的任務(wù)較多，而且，施工步驟比較繁瑣，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，都會影響施工質(zhì)量。因此，要注重按照施工要點(diǎn)和規(guī)范化的工藝步驟進(jìn)行旋挖樁基施工作業(yè)，才能確保施工質(zhì)量、保證施工安全，方能到達(dá)促進(jìn)工期、降低費(fèi)用的效果。

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