復(fù)雜地質(zhì)及周邊環(huán)境條件下樁基成孔機(jī)械選擇

在建筑物基礎(chǔ)施工中，樁基成孔的質(zhì)量直接決定整個樁基工程質(zhì)量。然而樁基鉆孔機(jī)械的選擇對于樁基成孔的質(zhì)量以及樁基的整體質(zhì)量有著重要的影響，特別是在復(fù)雜地質(zhì)和特殊施工周邊環(huán)境中樁基成孔設(shè)備的選取就顯得尤為重要。隨著我國城鎮(zhèn)化的進(jìn)程不斷的加快，在城鎮(zhèn)棚戶區(qū)改造工程中新建或改建基礎(chǔ)設(shè)施的項(xiàng)目日趨增多，但在這些區(qū)域施工，對樁基成孔施工機(jī)械的選擇卻有眾多的限制因素，因此對于此類條件下鉆孔機(jī)械的分析和選擇，具有重要的工程現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

貴州省某縣城市棚戶區(qū)改造配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目（K0+320 橋）位于縣城城區(qū)小河?xùn)|路，縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)旁，項(xiàng)目距離附近的居民區(qū)及學(xué)校不足100m，施工周圍環(huán)境較為復(fù)雜，對施工產(chǎn)生的震動和噪音要求嚴(yán)格。該橋梁工程，道路等級為城市支路，設(shè)計速度20km/h，橋面寬度為20m，橋梁基礎(chǔ)設(shè)計采用機(jī)械成孔灌注樁，樁身為C30 鋼筋混凝土，樁基分類為嵌巖端承樁，樁長30m，樁徑為1.2m，樁基數(shù)量為24 根。

擬建場地起止點(diǎn)地貌共劃分為5 個小地貌單元：①侵蝕堆積緩斜坡沖溝地貌；②為浸蝕堆積緩斜坡凹地形地貌；③為浸蝕堆積緩斜坡地貌；④為河流一級階地地貌；⑤為河床地貌。根據(jù)地勘資料顯示，由上至下各土層為：人工填土（Q4ml）、稍密卵石（Q4al+pl）、淤泥質(zhì)粘土（Q4al+p）、強(qiáng)風(fēng)化玄武巖（T1f）和中風(fēng)化玄武巖（T1f）。結(jié)合鉆孔中水位的觀測，場地下伏基巖富水性較強(qiáng)，地下水豐富。綜合地勘資料，該工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜對樁基成孔較為不利。

2 樁基鉆孔機(jī)械選擇

2.1 本項(xiàng)目鉆孔機(jī)械的選擇影響因素

鉆孔灌注樁具有噪聲小，對周邊環(huán)境影響小，施工樁徑大，承載能力高等特點(diǎn)，因此應(yīng)用十分廣泛。但是鉆孔灌注樁的工程質(zhì)量事故頻率卻遠(yuǎn)高于其他成樁方法。機(jī)械的選擇要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，各個地區(qū)區(qū)域性的通用習(xí)慣來決定。

各種成孔機(jī)械有其各自的適用性[1]，不同的鉆孔機(jī)械成孔直徑不同，鉆孔深度也不同，適應(yīng)鉆進(jìn)的土層也各有所長，如表1 所示。本樁基工程項(xiàng)目離學(xué)校和民房較近，且民房結(jié)構(gòu)性能較差，對振動敏感性強(qiáng)，不適宜采用振動過大的成孔機(jī)械，其次有較深的淤泥層和粒徑較大的卵石層，地質(zhì)條件較為復(fù)雜和特殊，樁基成孔條件較差容易發(fā)生垮孔、卡鉆等鉆孔事故，甚至?xí)斐珊罄m(xù)樁基產(chǎn)生斷樁等嚴(yán)重樁基質(zhì)量事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

表1 主要鉆孔機(jī)械的特點(diǎn)

因此沖擊鉆孔機(jī)械不能使用。根據(jù)地勘資料鉆孔區(qū)域卵石土層深度范圍在5.6～27.7m，粒徑范圍在20～60mm，且卵石層上土層為碎石土，則旋挖鉆機(jī)以及不能采用。淤泥質(zhì)黏土層分布厚度為14.30～18.30m，地下水位較高，造成長螺旋鉆機(jī)不能使用。鉆孔區(qū)域存地下水位以上深度范圍，故反循環(huán)鉆機(jī)不能使用。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)以及地勘資料中卵石土層厚度及粒徑和淤泥質(zhì)土深度，綜合考慮決定采用潛水電鉆機(jī)械成孔。

2.2 采用潛水電鉆成孔原理及特點(diǎn)

潛水電鉆利用潛水電鉆機(jī)構(gòu)的密閉電動機(jī)帶動鉆頭在泥漿中高速旋轉(zhuǎn)切割土體，同時用泥漿泵輸送高壓泥漿，泥漿從鉆頭底部射出與切碎的土體顆?；旌?，遵循正循環(huán)方式，泥漿從孔底自下而上攜帶切碎的土體顆粒從孔口溢出，將泥渣排出。

潛水電鉆機(jī)設(shè)備整體體積較小，質(zhì)量較輕，在施工場地移動靈活，故障率低且維修方便，同時具備鉆孔深度大、成孔精度較高、鉆進(jìn)過程中擴(kuò)孔率低，施工噪音低，無振動影響等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于地下水位較高的各類軟硬土層。

2.3 成孔效果及樁基質(zhì)量

采用潛水鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔避免了沖擊鉆機(jī)振動較大的缺點(diǎn)，同時也解決了旋挖鉆機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)，正循環(huán)鉆機(jī)以及長螺旋鉆機(jī)不能適用的土層。從潛水鉆機(jī)成孔的效果來看，鉆孔沒有出現(xiàn)鉆進(jìn)困難，卡鉆等事故，成孔精度高，鉆進(jìn)速度較快，成孔質(zhì)量高。采用潛水鉆機(jī)成孔，比較順利完成樁基施工，經(jīng)相關(guān)檢測單位利用樁基超聲波檢測儀器進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果顯示樁基質(zhì)量較好，均為I 類樁，詳細(xì)情況如表2 所示。

表2 部分樁基檢測數(shù)值

3 結(jié)語

本文依據(jù)樁基成孔項(xiàng)目工程實(shí)例，以項(xiàng)目施工的周邊特殊環(huán)境和樁基鉆孔的土層地質(zhì)情況為前提條件，通過分析對比各種成孔機(jī)械的性能指標(biāo)和適用范圍，結(jié)合限制性因素，最終確定采用潛水鉆機(jī)進(jìn)行樁基成孔施工。根據(jù)樁基施工的成孔效果以及樁基檢測質(zhì)量報告結(jié)果，選用潛水鉆機(jī)成孔機(jī)械的方案是合理的。對于類似工程施工條件下的樁基成孔機(jī)械選擇具有一定的參考意義。