鉆孔灌注樁施工工藝對比分析與研究

高光輝 周遠游

【摘要】以杭州春南安置房建設(shè)工程項目為例，對正循環(huán)成孔樁和反循環(huán)成孔樁及旋挖鉆機施工的鉆孔灌注樁的成孔參數(shù)、成樁效率及成樁質(zhì)量進行比較和分析，結(jié)果表明，三種施工工藝成樁質(zhì)量無明顯差異，但反循環(huán)成孔工藝成孔較其他兩種施工工藝而言，成孔效率高，資源消耗少，綜合造價低，成孔質(zhì)量穩(wěn)定，擴孔小，沉渣少，二次清孔工作量降低。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁;正循環(huán);反循環(huán);旋挖鉆;施工工藝? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.064

1、前言

春南安置小區(qū)建設(shè)工程共設(shè)計工程樁7437根，涉及多種樁型，且各區(qū)域設(shè)計樁長均有不同。設(shè)計工程樁以漂石卵石層作為持力層，需入巖1.5米，項目先后采用正循環(huán)、反循環(huán)及旋挖鉆機對本工程施工范圍內(nèi)工程樁進行施工，并針對本工程地質(zhì)條件，選擇參數(shù)相同，樁徑一致的工程樁對三種鉆孔灌注樁施工工藝的施工質(zhì)量、施工效率及施工成本進行了對比分析。

2、工程概況

2.1工程概況

春南安置房工程位于浙江省杭州市富陽區(qū)，地處富春江南側(cè)，距富春江直線距離3km。工程占地面積165712萬平方米，總建筑面積63.9萬平方米，其中住宅地上建筑面積41.6萬平方米，地下建筑面積22.3萬平方米。工程設(shè)計地下兩層地下室，住宅樓為20、24、27層最大建筑高度84.65米。工程樁采用灌注樁工藝，有效樁長21-30米不等，設(shè)計持力層為5-2層漂石卵石層。

2.2工程地質(zhì)條件

本場地土層自上而下依次為：（1）層素填土、（2）層雜填土和淤泥質(zhì)填土：結(jié)構(gòu)松散，空隙大，性質(zhì)差，不能利用。（2-1）層粉質(zhì)粘土、（2-2）層粘質(zhì)粉土和（2-3）層粘質(zhì)粉土：呈可塑或稍-中密狀，中等壓縮性，分布穩(wěn)定，性質(zhì)較好，可作為一般性輕型建筑淺基礎(chǔ)持力層。（2-4）層粉砂和（2-5）層粘質(zhì)粉土：稍-中密狀，中低壓縮性，二者分布不均，厚度變化大，性質(zhì)一般。（2-6）層粉砂：中密狀，力學(xué)性質(zhì)較好，但分布不均，厚度變化較大，僅可作為一般性建筑物預(yù)制樁基礎(chǔ)持力層。（4-1）層粉質(zhì)粘土：軟塑狀，中高壓縮性，性質(zhì)較差。（4-2）層粉質(zhì)粘土：可塑-硬可塑狀，中等壓縮性，分布不均，厚度變化大，且中間夾有圓礫夾層，性質(zhì)不均，力學(xué)性質(zhì)一般。（5-1）層圓礫：稍-中密狀為主，分布不均，厚度變化大，且含厚度變化較大的可塑狀粉質(zhì)粘土夾層，故不宜做樁基持力層。（5-2）層含漂石卵石：中-密實狀，厚度大，分布穩(wěn)定，承載力高，為擬建工程樁基礎(chǔ)良好持力層。

3、設(shè)備選型

初期設(shè)計試樁施工單位選用GPS-10型正循環(huán)鉆機進行試樁施工，可滿足設(shè)計要求，故在項目初期設(shè)備選型時，首先考慮采用正循環(huán)式鉆機，但實際進場施工效果并不理想，主要表現(xiàn)在成孔效率低，鉆進持力層（5-2漂石卵石層）極為費時，且鉆進過程中，若遇到較大粒徑障礙物，極易造成卡鉆或長時間不進尺的情況，成樁時間極長。

同期進場旋挖鉆機（XR-220）雖然為自行式機械，但因自重較大，故對施工場地的承載力有一定的要求。成孔速度相對較快，但清孔、鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土等步驟無法自行施工，需要澆筑架完成，故實際成樁時間較長。

工程施工采用履帶式反循環(huán)鉆機（GF150），護筒埋設(shè)完畢后可自行完成樁機就位，樁機相對于旋挖鉆機自重較輕，對場地要求相對較小，適用性較大。反循環(huán)成孔時間較短，基于反循環(huán)自身施工工藝特點，成孔后二次清孔需求較低，且鉆機自帶9米澆筑架，可自行完成鋼筋籠下放及水下混凝土澆筑，整體成樁時間較短，但充盈系數(shù)介于旋挖鉆機和正循環(huán)鉆機之間。

4、正、反循環(huán)及旋挖鉆機施工流程及成樁效率

4.1正循環(huán)施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設(shè)→搭設(shè)排架→樁基就位→鉆機成孔→清孔→提鉆→鋼筋籠下放→下導(dǎo)管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.2成樁效率

GPS-10正循環(huán)鉆機在我項目工程地質(zhì)條件下施工工程樁，成孔時間在15.5小時至26.81不等，其中上部土層鉆進用時較短，約為2.81小時至6小時不等，下部土層（含漂石卵石層）鉆進用時為10.3小時至24.5小時不等，部分成孔可滿足設(shè)計雙控要求，成樁時間約為17小時至28.31小時不等，故后期未選用正循環(huán)鉆機。

4.3反循環(huán)鉆機施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設(shè)→樁基就位→泥漿制備及鉆孔→鉆機成孔→清孔→鋼筋籠下放→下導(dǎo)管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.4成樁效率

工程施工采用履帶式反循環(huán)鉆機（GF150），護筒埋設(shè)完畢后可自行完成樁機就位，樁機相對于旋挖鉆機自重較輕，對場地要求相對較小，適用性較大。反循環(huán)成孔時間約為2-4小時，鉆機自帶9米澆筑架，可自行完成鋼筋籠下放及水下混凝土澆筑，整體成樁時間約為3.5小時至5.5小時。

4.5旋挖鉆機施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設(shè)→樁基就位→泥漿制備及鉆孔→鉆機成孔→鉆機移位→澆筑架就位→清孔→鋼筋籠下放→下導(dǎo)管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.6成樁效率

旋挖鉆機（XR-220）雖然為自行式機械，但因自重較大，故對施工場地的承載力有一定的要求。成孔速度相對較快，約在2.5小時至3.5小時之間即可達到設(shè)計有效樁長，但清孔、鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土等步驟無法自行施工，需要澆筑架完成，故成樁時間一般為6小時至7小時不等（不考慮混凝土供應(yīng)問題導(dǎo)致澆筑時間延長及其他損耗時間，只考慮機械正常移樁位及實際施工時間）。

5、經(jīng)濟對比分析

以樁徑700mm，樁深31m的工程樁為統(tǒng)計依據(jù)，根據(jù)三種機械成樁效率，正循環(huán)、反循環(huán)及旋挖鉆機理論消耗量如下：

結(jié)論：

在（杭州富陽春南項目的土質(zhì)）的地質(zhì)環(huán)境下，正循環(huán)鉆機、反循環(huán)鉆機及旋挖鉆機均可展開作業(yè)，其中正循環(huán)鉆機可自造漿，且泥漿護壁效果較好;反循環(huán)鉆機由于自身運轉(zhuǎn)特點，泥漿需依照現(xiàn)場實際情況適量增加膨潤土，調(diào)配泥漿比重;旋挖鉆機由于下部土質(zhì)問題，為減少擴孔，也需要在施工前進行膨潤土的泥漿制備。

從成孔效率看，下部巖層較堅硬、個別位置會遇到大粒徑塊石，為滿足設(shè)計要求，正循環(huán)鉆機在單根工程樁施工后期比較吃力，耗時較多，存在斷軸現(xiàn)場;反循環(huán)鉆機如遇大粒徑塊石，則會影響成孔速度，整體施工速度較快，缺點是個別樁充盈系數(shù)偏大，經(jīng)過調(diào)整泥漿比重，可極大程度緩解;旋挖鉆機成孔受地層下部土質(zhì)因素較少，但由于設(shè)備本身自重較大，施工時對場地要求較高，尤其南方地區(qū)地下水位高，挖出的泥土為稀泥，影響自身和其他機械設(shè)備現(xiàn)場施工，且自身無法獨立完成清孔、鋼筋籠吊裝及澆筑，需配合澆筑架才能完成工程樁施工所需其他工序，整體較為耗時。

依照實際工程檢測數(shù)據(jù)，三種設(shè)備所施工工程樁均能達到設(shè)計承載力要求，具體到本工程地質(zhì)條件下，從各方面綜合對比分析，反循環(huán)為性價比較高的選擇。

參考文獻：

[1]建筑施工手冊，第5版.

[2]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

[3]GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范.

[4]JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.

[5]GBJ5064-2011，混凝土質(zhì)量控制標準.