論旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運(yùn)用

福建聯(lián)美建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000

0 前言

旋挖樁是指由旋挖鉆機(jī)施工的樁型，全稱旋挖鉆孔灌注樁，技術(shù)原理較為簡(jiǎn)單，在中風(fēng)化巖層以前（軟巖）施工費(fèi)用較低［1］。沖孔灌注樁借助沖擊鉆機(jī)，將帶鉆刃的重鉆頭提至空中，借助加速度和自身重量削切巖層、排出碎渣成孔［2］?，F(xiàn)代建筑施工中，樁基作業(yè)得到普遍關(guān)注，這也要求結(jié)合工程建設(shè)要求、地質(zhì)條件等，加強(qiáng)成樁技術(shù)分析和選取。

1 旋挖樁施工工藝在工程中的運(yùn)用

1.1 旋挖樁施工工藝

對(duì)旋挖樁施工工藝流程進(jìn)行具體拆分，可包括七個(gè)步驟，按施工環(huán)節(jié)先后排名，包括施工準(zhǔn)備、旋挖機(jī)成孔、清孔、鋼筋籠制作與安放、下導(dǎo)管、混凝土澆筑、起拔護(hù)筒和回填。

1.2 旋挖樁施工要點(diǎn)

旋挖樁施工工藝的要點(diǎn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即參數(shù)控制和技術(shù)細(xì)節(jié)控制。參數(shù)控制上，多個(gè)環(huán)節(jié)均要求以標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行技術(shù)約束，其核心環(huán)節(jié)為成孔環(huán)節(jié)，要求在成孔前出具標(biāo)準(zhǔn)文件，給出鉆具參數(shù)要求，包括鉆頭高度、直徑、主桿長(zhǎng)度和加桿長(zhǎng)度、孔口及平臺(tái)標(biāo)高、孔底標(biāo)高等。在鉆孔作業(yè)過程中，參數(shù)的控制包括五個(gè)方面，即泥漿黏度、泥漿比重、鉆孔機(jī)的作業(yè)速度、鉆頭的鉆速、鉆進(jìn)過程出現(xiàn)變化時(shí)的參數(shù)調(diào)整范圍。完成鉆進(jìn)施工后，參數(shù)控制包括三個(gè)方面，即終孔孔深、回填作業(yè)方式和提鉆時(shí)間要求。技術(shù)細(xì)節(jié)控制上，強(qiáng)調(diào)泥漿護(hù)壁技術(shù)選擇、區(qū)域內(nèi)土質(zhì)信息分析等方面。泥漿護(hù)壁可保證成孔速度以及孔壁穩(wěn)定性，當(dāng)區(qū)域內(nèi)降水條件理想、土體水分含量較多時(shí)，可省略泥漿護(hù)壁工序；反之則應(yīng)在成孔過程中借助泥漿護(hù)壁進(jìn)行輔助［2］。土質(zhì)信息分析則能夠?yàn)槭┕?shù)選取提供支持，包括鉆進(jìn)速度、轉(zhuǎn)頭高度等等。

2 沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運(yùn)用

2.1 沖孔灌注樁施工工藝

沖孔灌注樁施工工藝包括8 個(gè)環(huán)節(jié)，即早期準(zhǔn)備、鋪設(shè)工作平臺(tái)、安裝機(jī)器設(shè)備并定位、沖孔、清孔檢查、鋼筋籠下放、灌注水下混凝土、護(hù)筒取出和檢查。

2.2 沖孔灌注樁施工要點(diǎn)

沖孔灌注樁施工要點(diǎn)度和含水率，必要時(shí)以泥漿護(hù)壁的方式維持作業(yè)效果，避免灌注樁中斷或偏移包括導(dǎo)管的構(gòu)造和使用、混凝土的質(zhì)量控制兩方面。導(dǎo)管的構(gòu)造和使用方面，壁厚一般小于3.0mm，直徑在20～25cm 之間，允許偏差為2.0mm。底管長(zhǎng)度應(yīng)在4.0m 左右，所有導(dǎo)管能夠承受的水壓力下限為0.6MPa。導(dǎo)管灌注過程中，底部至孔底的距離應(yīng)控制在30～50cm 之間，灌注過程中不宜中斷施工，沉渣厚度嚴(yán)禁大于50mm?；炷恋馁|(zhì)量控制上，強(qiáng)調(diào)以添加劑提升終凝強(qiáng)度和完整性，控制裂縫。準(zhǔn)確計(jì)算灌注量，導(dǎo)管深入混凝土結(jié)構(gòu)中至少1.5m，此外還應(yīng)重視成孔區(qū)域土體強(qiáng)固定位置。

3 兩類技術(shù)比較

3.1 優(yōu)劣勢(shì)分析

優(yōu)勢(shì)上看，旋挖樁施工工藝具有原理簡(jiǎn)單、施工效率高的特點(diǎn)，借助設(shè)備作業(yè)，無需大量人員施工，在中風(fēng)化巖層以前（軟巖）施工費(fèi)用較低。沖孔灌注樁施工工藝對(duì)周邊土體的擾動(dòng)較小，能夠有效根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)控制，且單一樁體的偏移率較低。劣勢(shì)上看，旋挖樁施工工藝不適合在巖土強(qiáng)度較大的區(qū)域進(jìn)行施工，且成孔過程中一旦出現(xiàn)位置便宜，難以快速矯正，甚至需要重新選取施工地點(diǎn)。當(dāng)工程規(guī)模較大時(shí)，旋挖樁對(duì)周邊土體和建筑的擾動(dòng)也較大。沖孔灌注樁施工工藝的劣勢(shì)在于操作過程復(fù)雜，技術(shù)間隔長(zhǎng)，總體施工時(shí)間長(zhǎng)，當(dāng)施工區(qū)域表層土體強(qiáng)度較大時(shí)，早期施工也存在困難。

3.2 適用性分析

從地質(zhì)，工期兩個(gè)角度出發(fā)，旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運(yùn)用存在差異性，適用性不同，應(yīng)結(jié)合工程需要選取。原則上看：

旋挖樁施工工藝適用于工期較短、土體致密性較高、周邊建筑較少區(qū)域的施工作業(yè)，一方面該工藝施工效率高，可以滿足較短工期內(nèi)的作業(yè)要求，另一方面較強(qiáng)的動(dòng)力設(shè)備能夠滿足高密度土體的處理要求。技術(shù)施工擾動(dòng)較大的情況下，周邊建筑過可能出現(xiàn)基底部分的松動(dòng)或者墻體破壞，因此旋挖樁施工工藝不用于市區(qū)內(nèi)建筑密集區(qū)域的施工作業(yè)。

沖孔灌注樁施工工藝在多類地質(zhì)環(huán)境下均具有高適用性，包括填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、碎石土層、礫卵石層、巖溶發(fā)育巖層或裂隙發(fā)育的地層，借助重鉆頭完成土體表面的處理后，可持續(xù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)區(qū)域作業(yè)，以較強(qiáng)的機(jī)械壓力進(jìn)行成孔。工期較長(zhǎng)的工程，也可優(yōu)先選取沖孔灌注樁施工工藝，通過反復(fù)沖擊確保不同土體的綜合處理效果。如果工程工期較短，不宜采用沖孔灌注樁技術(shù)。此外，沖孔灌注樁模式下，樁孔直徑通常為60～250cm 之間，最大直徑可達(dá)250cm，這意味著大型工程中，仍可優(yōu)先應(yīng)用沖孔灌注樁技術(shù)進(jìn)行成孔。該技術(shù)下的沖孔深度較大，如果施工區(qū)域的土體條件復(fù)雜，不宜借助旋挖樁技術(shù)進(jìn)行施工、難以控制施工參，也可優(yōu)先以沖孔灌注樁進(jìn)行處理，再根據(jù)施工需要進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。

沖孔灌注樁施工工藝對(duì)泥漿池及沉渣池場(chǎng)地具有較高要求，如果施工區(qū)域交通情況不理想，難以實(shí)現(xiàn)施工廢料外運(yùn)，可能導(dǎo)致污染，該工藝較長(zhǎng)的工期，也影響施工質(zhì)量，可能導(dǎo)致小區(qū)縮孔，塌孔問題。如果施工區(qū)域電能供應(yīng)態(tài)勢(shì)不理想，可能無法進(jìn)行大量設(shè)備集中作業(yè)。旋挖樁技術(shù)依托自帶柴油發(fā)電機(jī)工作，適用性更廣。當(dāng)施工區(qū)域存在場(chǎng)地狹小問題時(shí)，沖孔灌注樁施工工藝工期進(jìn)一步延長(zhǎng)，旋挖樁作業(yè)效率較高，工期較短。施工區(qū)域存在較厚的巖層，可能面臨清孔困難問題，從適用性角度出發(fā)，旋挖樁的作業(yè)效果更理想。施工區(qū)域巖土條件復(fù)雜，應(yīng)優(yōu)選旋挖樁，以直觀進(jìn)行施工條件分析和質(zhì)量控制。施工區(qū)域邊緣存在緩沖帶，以提升施工效率為目標(biāo)，可選取旋挖樁工藝。

4 實(shí)際運(yùn)用選擇舉例

德化美倫三景疊苑18#～20#樓位于山坡地，地質(zhì)變化較大，其中殘積性粘土層及砂土狀、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖分布較廣。設(shè)計(jì)總樁數(shù)為530 根，樁徑900mm，樁長(zhǎng)約20～40m，持力層為中風(fēng)化花崗巖，最終選用懸挖樁，原因?yàn)橐韵聨c(diǎn)：

（1）三景疊苑總建筑面積約37m2，分五期開發(fā)建設(shè)，項(xiàng)目18#～20#樓為五期。

（2）18#～20#樓四周為高檔土墻，需要擋土墻完成后，造地造場(chǎng)。主體樁基施工時(shí)，檔土墻未完成，若采用沖孔灌注樁，泥漿池及沉渣池場(chǎng)地難以解決；且德化地處山區(qū)，泥漿外運(yùn)困難，并且污染環(huán)境；

（3）沖孔灌注樁單孔工期較長(zhǎng)，往往兩天以上，項(xiàng)目地處居民區(qū)，無法滿足24h 作業(yè)，若采用間歇性施工，容易造成小區(qū)縮孔，塌孔等情況，不利于施工質(zhì)量。

（4）沖孔灌注樁設(shè)備單臺(tái)用電功率約為100kW，因18#～20#樓為第五期，項(xiàng)目扣除3～4 期用電，僅能提供800kW 電量，最多設(shè)置8 臺(tái)沖孔灌注樁設(shè)備。而懸挖樁為自帶柴油發(fā)電機(jī)，不存在電力問題。

（5）根據(jù)地質(zhì)情況，碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖較多，采用沖孔灌注樁單孔工期約3～5d，而采用懸挖樁約0.5d，項(xiàng)目因擋土墻原則，場(chǎng)地較小，若采用8 臺(tái)沖孔灌注樁與3 臺(tái)懸挖樁對(duì)比，工期將增加約180d。

（6）雖然懸挖樁入巖因鉆頭損耗造成成本較大，但項(xiàng)目整體樁長(zhǎng)約20～40m，入巖僅2m，整體平均后，成本支出與沖孔灌注樁基本持平。

（7）沖孔灌注樁工藝在施工過程中容易出現(xiàn)卡錘、塌孔等現(xiàn)場(chǎng)但是懸挖樁工藝在孔底清渣時(shí)，往往容易清理不干凈，但18#～20#樓地質(zhì)中碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖較厚，孔底沉渣較少且多為碎石。

（8）懸挖樁工藝與沖孔灌注樁工藝相比較，在施工過程中，對(duì)土層、巖層的判斷較多直觀，便于質(zhì)量控制。

（9）18#～20#樓與居民區(qū)有農(nóng)田緩沖，不會(huì)對(duì)周邊建筑造成影響。

鑒于以上幾點(diǎn)：最終德化美倫三景疊苑18#～20#樓樁基施工采用懸挖樁施工工藝，在質(zhì)量、安全上得到較大的保證，在經(jīng)濟(jì)、成本上得到節(jié)約，大大加快項(xiàng)目整體建設(shè)。

5 總結(jié)

綜上所述，旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運(yùn)用普遍，其工藝特點(diǎn)則影響技術(shù)選用。流程上看，旋挖樁與沖孔灌注樁施工帶有相似性，重視以規(guī)范模式進(jìn)行不同工序作業(yè)，旋挖樁施工較為重視參數(shù)分析和細(xì)節(jié)把控，沖孔灌注樁施工重視導(dǎo)管、混凝土質(zhì)量控制。實(shí)際工作中應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境、場(chǎng)地限制、泥漿制作與外棄、地質(zhì)、工期要求并綜合測(cè)算工期與成本選用合適技術(shù)。