旋挖鉆機(jī)在施工泥漿護(hù)壁鉆孔樁時(shí)樁位偏差的控制

郭軍海

（武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司，武漢 430050）

灌注樁按照成孔方法分為泥漿護(hù)壁鉆孔樁、套管成孔灌注樁、干成孔灌注樁和人工挖孔樁4種方法，其中泥漿護(hù)壁鉆孔樁是灌注樁中應(yīng)用最廣的一種方法，該方法施工的機(jī)械很多，包括旋挖鉆機(jī)、正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、鉆擴(kuò)機(jī)、全套管鉆機(jī)和全葉螺旋鉆孔機(jī)等。其中旋挖鉆機(jī)是目前鉆孔灌注樁施工的主流設(shè)備，適合泥漿護(hù)壁和干作業(yè)成孔灌注樁，該設(shè)備具有裝機(jī)功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機(jī)動(dòng)靈活和施工效率高等特點(diǎn)，適應(yīng)我國大部分地區(qū)的土壤地質(zhì)條件。本文僅對(duì)旋挖鉆機(jī)在施工泥漿護(hù)壁鉆孔樁時(shí)樁位偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出相對(duì)的改進(jìn)措施，確保樁位偏差竣工驗(yàn)收時(shí)該項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

1 旋挖鉆進(jìn)施工工藝簡介

旋挖施工泥漿護(hù)壁鉆孔樁的施工工藝除成孔過程不同于鉆、沖孔灌注樁外，其他工藝完全相同。該設(shè)備施工主要優(yōu)點(diǎn)有：施工速度快；施工精度比較高，施工過程中樁深度、垂直度、鉆壓和鉆筒內(nèi)裝土容量等均可以通過機(jī)身電腦控制；噪聲??；可自行行走，移機(jī)方便；機(jī)械化程度比較高；無須提供動(dòng)力電源；適用地層廣泛等。旋挖鉆孔樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 旋挖工藝施工流程圖

2 樁位偏差的定義

樁位偏差是指在設(shè)計(jì)院提供的樁基礎(chǔ)施工平面圖中，標(biāo)注了每一根樁位的位置，技術(shù)人員或測量人員通過總平圖中提供的坐標(biāo)，結(jié)合施工平面圖，利用CAD軟件或其他測量軟件，可以求出每一根樁位的理論坐標(biāo)（設(shè)計(jì)坐標(biāo)），而在實(shí)際施工過程中或竣工測得的樁位坐標(biāo)與理論坐標(biāo)的差值，即可理解為坐標(biāo)偏差，但這種坐標(biāo)差值的偏差值大小及偏差方向可能與樁基施工平面圖中的縱橫軸線并非總是重合，實(shí)際測量坐標(biāo)系統(tǒng)的縱橫軸方向與樁基平面圖中縱橫軸線的方向并非總是一致?？⒐D中樁位偏差的方向和數(shù)值大小的確定，常用的方法是把實(shí)測的坐標(biāo)值標(biāo)注在樁基礎(chǔ)平面（AUTOCAD）電子平面圖中，然后沿設(shè)計(jì)坐標(biāo)縱橫軸方向垂直進(jìn)行量取，即可求得樁位偏差值，實(shí)際施工時(shí)樁位的控制，可以用坐標(biāo)偏差值進(jìn)行控制，但在繪制竣工圖時(shí)，測量人員和技術(shù)人員應(yīng)懂得坐標(biāo)偏差和樁位偏差的區(qū)別。

3 旋挖施工工藝中樁位偏差產(chǎn)生的原因和注意事項(xiàng)

旋挖工藝施工的主要步驟包括場地平整、測量放線、護(hù)筒埋設(shè)與定位、成孔、鋼筋籠制安、清孔、混凝土灌注成樁及最后的開挖驗(yàn)收等，而造成樁位偏差的原因主要包含在測量放線、護(hù)筒埋設(shè)與定位、成孔、鋼筋籠制安及開挖驗(yàn)收中，下面將對(duì)這幾個(gè)步驟中影響樁位偏差的原因進(jìn)行逐一分析，并提出解決辦法。

3.1 測量放線

在測量放線開始時(shí)，需注意以下事項(xiàng)，可減少樁位偏差的發(fā)生。

3.1.1 測量儀器的準(zhǔn)備

所有測量使用的儀器如全站儀和RTK接收機(jī)等必須在規(guī)定的檢定期內(nèi)（一般為1年），超出檢定期限的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢定，未經(jīng)檢定或不在檢定期限的儀器嚴(yán)禁使用，減少由于儀器誤差帶來的測量影響。

3.1.2 測量人員的準(zhǔn)備

樁基施工中，測量放線的工作比較單一，樁基施工單位的測量人員往往是一些非專業(yè)的技術(shù)人員，因此必須對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)后才能上崗，每個(gè)項(xiàng)目的測量人員必須相對(duì)固定，確保測量放線的精度和速度。

3.1.3 測量數(shù)據(jù)的復(fù)核及導(dǎo)入

樁基施工測量前，必須收集建筑總平面定位圖、樁基礎(chǔ)平面布置圖，同時(shí)在樁基平面圖中對(duì)所有樁基進(jìn)行樁編號(hào)，檢查紙質(zhì)版樁基平面圖主要軸線尺寸是否與電子版一致，檢查總平藍(lán)圖中標(biāo)注軸線交點(diǎn)標(biāo)注坐標(biāo)是否與在AUTOCAD軟件中查詢的坐標(biāo)一致，在AUTOCAD軟件中將樁基礎(chǔ)定位平面圖中通過平移及旋轉(zhuǎn)等命令，將電子版坐標(biāo)與紙質(zhì)版坐標(biāo)完全對(duì)應(yīng)一致，即可在軟件中直接點(diǎn)取獲得各樁位坐標(biāo)，最后按全站儀要求格式對(duì)獲取坐標(biāo)進(jìn)行保存，再對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)由2人以上進(jìn)行復(fù)核后上傳導(dǎo)入至全站儀，確保不因測量數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤導(dǎo)致樁位偏差或放線錯(cuò)誤現(xiàn)象產(chǎn)生。

3.1.4 測量放線過程在測量放線過程中，有幾個(gè)細(xì)節(jié)需要重點(diǎn)注意：

（1）無論是全站儀，還是RTK，利用其對(duì)中桿測量時(shí)，一定要將對(duì)中桿的圓氣泡居中后，再進(jìn)行測量，可以減少樁位放線誤差，初學(xué)者應(yīng)盡可能使用帶支架的對(duì)中桿進(jìn)行測量，同時(shí)要定期對(duì)中桿的垂直度進(jìn)行校正。

（2）對(duì)建設(shè)方提交的控制點(diǎn)，一般要求不少于3個(gè)，且保證能夠互相通視，復(fù)測時(shí)一般以其中一點(diǎn)為測站點(diǎn)，距離較遠(yuǎn)的另一點(diǎn)為后視點(diǎn)進(jìn)行定向（長邊定向）后實(shí)施坐標(biāo)反測，并填寫控制點(diǎn)復(fù)核情況表，待上部單位進(jìn)場后進(jìn)行控制點(diǎn)的移交工作。

3.2 護(hù)筒的埋設(shè)與定位

旋挖工藝中，護(hù)筒埋設(shè)的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到成樁后樁位偏差的大小，護(hù)筒不僅起防止地表土坍塌的作用，對(duì)樁位的定位也起著非常重要的作用，護(hù)筒埋設(shè)完畢后其中心位置是否準(zhǔn)確，將直接影響下一道工序成孔對(duì)樁位偏差的控制。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)護(hù)筒設(shè)置有下列要求：

（1）護(hù)筒應(yīng)采用壁厚（大于1 cm）的鋼板制作，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，上部應(yīng)設(shè)置溢流孔，下端外側(cè)應(yīng)采用黏土填實(shí)。

（2）護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大200 mm的形狀規(guī)則的鋼圓護(hù)筒，一般采用鉆機(jī)埋設(shè)，為防止下壓時(shí)護(hù)筒變形，必須采用厚壁的護(hù)筒，尤其在護(hù)筒頂部應(yīng)再綁上一層鋼板，使其厚度加大，保證護(hù)筒在埋設(shè)過程中，不發(fā)生變形。

（3）護(hù)筒的長度選擇應(yīng)根據(jù)地層情況而定，一般應(yīng)大于雜填土的埋深，進(jìn)入穩(wěn)定土層。

（4）護(hù)筒上應(yīng)標(biāo)出樁位，護(hù)筒的埋設(shè)方法一般有2種，既四點(diǎn)十字線中心法（如圖2所示）和兩點(diǎn)距離交會(huì)法（如圖3所示），或是這2種方法的組合。

圖2 四點(diǎn)十字線中心法

圖3 兩點(diǎn)距離交會(huì)法

（5）在旋挖班組人員根據(jù)第一次放樣點(diǎn)位進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)完畢后，測量人員必需對(duì)護(hù)筒中心位置進(jìn)行二次復(fù)核，護(hù)筒中心與孔位中心偏差不應(yīng)大于50 mm；護(hù)筒的垂直度偏差不宜大于1/100。復(fù)核方法為采用木方或鋼筋定位架放置在護(hù)筒上，重新放樣出樁位，用鋼尺檢查實(shí)際護(hù)筒中心與二次放樣點(diǎn)的偏差。

3.3 成孔

護(hù)筒埋設(shè)完畢且經(jīng)過復(fù)核后，在泥漿自備完成后，旋挖鉆機(jī)即可開始成孔工作，該工序在進(jìn)行的過程中，施工人員容易忽視且必須注意的問題有如下幾點(diǎn)。

（1）由于旋挖鉆機(jī)的護(hù)筒內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，一些操作手在開孔時(shí)有個(gè)錯(cuò)誤觀念，就是只要鉆頭放在護(hù)筒里就行，省去了將鉆頭中心再次對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心的步驟，從而導(dǎo)致樁位偏差產(chǎn)生，正確做法是護(hù)筒在埋設(shè)完畢后，利用油漆在護(hù)筒上做出標(biāo)記，采用四點(diǎn)十字線中心法恢復(fù)測量點(diǎn)中心，再利用護(hù)筒中心對(duì)準(zhǔn)十字線中心點(diǎn)后，再進(jìn)行成孔工作，也可采用兩點(diǎn)距離交會(huì)法，通過校核鉆桿底部與鉆斗相連接的插方來控制鉆桿的中心位置，且該復(fù)核工作必須反復(fù)進(jìn)行，直至施工到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以下2 m左右。

（2）成孔過程中，操作人員往往過分相信鉆機(jī)自帶的調(diào)垂系統(tǒng)，但任何一臺(tái)旋挖鉆機(jī)在使用過程中隨著年限增加，設(shè)備磨損加重，鉆桿與動(dòng)力頭之間的縫隙加大，鉆機(jī)自帶的調(diào)垂系統(tǒng)往往精度會(huì)下降，那么在鉆機(jī)使用過程中，必須采用全站儀從2個(gè)垂直方向，對(duì)鉆桿的垂直度進(jìn)行監(jiān)控，確保鉆桿的垂直度在1%之內(nèi)。

（3）成孔過程中，不注意成孔的速度，無論什么地層，一味快速鉆進(jìn)，就會(huì)導(dǎo)致樁位偏差發(fā)生。正確做法應(yīng)是根據(jù)不同的地層，如軟弱交接層、深厚砂層、孤石和堅(jiān)硬地層等，選擇旋轉(zhuǎn)合適的鉆頭，控制好鉆速和轉(zhuǎn)速，保證成孔時(shí)鉆桿不發(fā)生傾斜。

3.4 鋼筋籠安置

竣工樁位中心在最終驗(yàn)收時(shí)，是以鋼筋籠的中心來作為樁位中心的，所以在鋼筋籠下置過程中，應(yīng)盡量保證鋼筋籠中心與成孔后的孔位中心一致，要做到這點(diǎn)，在進(jìn)行鋼筋籠下置過程中，必須注意以下事項(xiàng)：

（1）鋼筋籠制作時(shí)，不僅要控制好鋼筋籠的直徑（允許偏差應(yīng)控制在±10 mm），同時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求在鋼筋籠上設(shè)置保護(hù)墊塊，保護(hù)墊塊的作用，不僅能防止鋼筋籠緊貼孔壁，防止鋼筋外露，使鋼筋在混凝土中銹蝕，起不到受力的作用，而且能起到固定鋼筋籠的中心位置，防止樁位發(fā)生偏差的作用。實(shí)際進(jìn)行鋼筋籠安放時(shí)，操作人員往往忽視這個(gè)步驟，不下或者漏下保護(hù)塊。

（2）鋼筋籠在起吊和轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，不能放在地上進(jìn)行拖拽，避免鋼筋籠發(fā)生變形。在安裝入孔時(shí)，必須采用“扁擔(dān)架”的形式保證鋼筋籠起吊后的垂直度，在下置過程中，當(dāng)發(fā)生下置不暢時(shí)，必須將鋼筋籠提起，重新掃孔，不得強(qiáng)行墩放，從而導(dǎo)致樁位偏差的出現(xiàn)。

（3）鋼筋籠全部安裝入孔后應(yīng)固定于孔口，固定鋼筋籠時(shí)采用2根吊筋、2根插桿對(duì)稱固定，嚴(yán)禁只使用1根吊筋或1根插桿固定，確保鋼筋籠入孔后的垂直度。

3.5 樁位竣工偏差驗(yàn)收

在基坑土方開挖完畢后，樁基樁頭鑿至樁頂標(biāo)高后，即可進(jìn)行樁位偏差驗(yàn)收，樁位偏差驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)注意以下問題：

（1）為避免場內(nèi)控制點(diǎn)因土方開挖發(fā)生位移，影響測量精度，竣工測量時(shí)必須再次從場外將原始控制點(diǎn)引測至場地內(nèi)，用新的場內(nèi)控制點(diǎn)進(jìn)行測量，以確保樁位偏差驗(yàn)收的精度。

（2）驗(yàn)收樁位偏差時(shí)，必須用卷尺從縱橫2個(gè)方向上先找出鋼筋籠的中心，作上標(biāo)記，再用全站儀或RTK對(duì)該中心標(biāo)記進(jìn)行測量，不可憑肉眼目測估算樁位中心。

4 項(xiàng)目介紹

4.1 項(xiàng)目概述

武漢某樁基工程2號(hào)樓項(xiàng)目2017年5月開始施工，樁基礎(chǔ)形式采用鉆孔灌注樁，4層地下室，成孔方式采用泥漿護(hù)壁旋挖成孔，施工機(jī)械為2臺(tái)徐工XR-280旋挖鉆機(jī)，樁徑900 mm不等，樁數(shù)183根樁，工期50 d，項(xiàng)目夜間22：00—6：00不能施工，單機(jī)工作效率2根/d。該項(xiàng)目工期緊，樁基測量放線采用傳統(tǒng)的全站儀配合極坐標(biāo)法進(jìn)行測量放線，投入1個(gè)測量班組，共計(jì)3人，施工過程中嚴(yán)格按照前述步驟開展測量放線工作。

4.2 驗(yàn)收結(jié)論

（1）根據(jù)GB 50202—2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》要求，對(duì)于D＜1 000 mm的泥漿護(hù)壁鉆孔樁，樁位允許偏差要求不大于70 mm+0.01H（H為樁基施工面至設(shè)計(jì)樁頂?shù)木嚯x，即空孔深度），該項(xiàng)目H約為20 m，偏差要求允許小于等于270 cm，該項(xiàng)目樁位偏差檢測數(shù)量按100%進(jìn)行樁位偏差檢測。

（2）該項(xiàng)目由甲方委托第三方檢測機(jī)構(gòu)某省建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心進(jìn)行驗(yàn)收檢測，該測試中心提供的樁位偏差檢測，其樁的實(shí)際中心是按鋼筋籠中心進(jìn)行量取，而非按照樁頂混凝土中心量取，樁位偏差檢測采用彈線后利用卷尺測量的方法進(jìn)行。根據(jù)該測試中心提供的2號(hào)樓樁位偏差檢測報(bào)告，共計(jì)檢測183根，其中176根樁樁位偏差值小于100 mm，7根樁樁位偏差值超過100 mm，最大偏差為Z2-73號(hào)樁，偏差達(dá)230 mm，小于允許值270 mm，偏差結(jié)果均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語

樁位偏差是泥漿護(hù)壁樁竣工驗(yàn)收時(shí)一項(xiàng)重要的驗(yàn)收指標(biāo)，對(duì)驗(yàn)收結(jié)論起著舉足輕重的作用，要保證在驗(yàn)收階段該項(xiàng)指標(biāo)不超限，符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，就應(yīng)在樁基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備和實(shí)施的各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)勤加注意，并嚴(yán)格控制，增強(qiáng)測量人員的工作責(zé)任心。當(dāng)然受一些客觀原因的影響，樁位偏差這項(xiàng)指標(biāo)在采取合理措施后，可以得到有效的控制，但不可能完全杜絕超偏現(xiàn)象發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)樁位偏差超限，必須及時(shí)上報(bào)建設(shè)單位，通知設(shè)計(jì)單位出具變更處理意見。