淺議旋挖鉆樁基施工工藝

張占哲，齊新華

（華北水利水電學院 機械學院 河南 鄭州 450011）

旋挖鉆機作為基礎(chǔ)工程機械中的新型機種，經(jīng)過幾年的推廣應(yīng)用，目前已被大量應(yīng)用于公路及鐵路、橋梁、水利工程、城市建筑工程等樁基工程之中。由于其高效、節(jié)能、低噪聲、低污染、地層適應(yīng)性較廣等優(yōu)點、受到越來越多的施工單位的青睞。

1 施工資料準備

（1）開工前應(yīng)有工程部提供的該工程的地質(zhì)勘察報告、水文地質(zhì)資料、樁基工程施工圖及圖紙會審資料。

（2）施工現(xiàn)場環(huán)境和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線、地下構(gòu)筑物、危險建筑物、精密儀器車間等的調(diào)查資料。

（3）主要施工機械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料，所需材料的檢驗和配合比試驗，對所需的材料必需作材料的物理性能試驗，并委托有資質(zhì)的試驗室根據(jù)所用的原材料作好混凝土的配合比試驗。

（4）有效的樁基工程的施工組織設(shè)計或施工方案，有關(guān)載荷、施工工藝的試驗參考資料。

2 施工機械與設(shè)備

旋挖鉆機、起重機 、電焊機、泥漿泵、測量儀器（如全站儀、水準儀）等機械設(shè)備須有出廠合格證。

3 場地布置、樁孔位置的確定

根據(jù)設(shè)計要求合理布置施工場地，必須落實四通一平，即路、水、電和通信通；先平整場地、清除雜物、換除軟土、夯打密實。在進行場地整平后，組織有資格的測量放樣人員，將所有樁位放出，釘好十字保護樁，做好測量復(fù)核，并記錄放樣數(shù)據(jù)備案；規(guī)劃行車路線時，使便道與鉆孔位置保持一定的距離；以免影響孔壁穩(wěn)定；施工場地為旱地而且在施工期間地下水位在原地面以下時，將場地平整夯實，清除雜物；場地位于淺水時，采用筑島后在頂面安置鉆機，筑島頂面高出施工水位1.0m左右；鉆機底盤不宜直接置于不堅實的填土上，以免產(chǎn)生不均勻沉陷；鉆機的安置應(yīng)考慮鉆孔施工中孔口出土清運的方便。

（1）樁位放樣。按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，進行鉆孔的標高放樣時，應(yīng)及時對放樣的標高進行復(fù)核。采用全站儀準確放樣各樁點的位置，使其誤差在規(guī)范要求內(nèi)。

（2）鉆機就位。鉆機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機工作正常。保證樁位附近平整，把鉆機開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端正對樁位標注點。鉆機停位回轉(zhuǎn)中心距孔位在3～4.5m之間。在允許的情況下，變幅油缸盡可能將桅桿縮回，這樣可以減小鉆機自重和提升下降脈動壓力對孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。

（3）埋設(shè)護筒。在準確放樣的前提下埋設(shè)護筒，應(yīng)符合埋設(shè)護筒的方法和要求，如果鉆孔是在陸地上進行的，則一般采用挖坑法，比較簡單易行。鋼護筒埋設(shè)工作是旋挖鉆機施工的開端，鋼護筒平面位置與垂直度應(yīng)準確，鋼護筒周圍和護筒底腳應(yīng)緊密，不透水。

埋設(shè)鋼護筒時應(yīng)通過定位的控制樁放樣，把鉆機鉆孔的位置標于孔底。再把鋼護筒吊放進孔內(nèi)，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒頂部或底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒垂直。此后即在鋼護筒周圍對稱地、均勻地回填最佳含水量的粘土，要分層夯實，達到最佳密實度。以保證其垂直度及防止泥漿流失及位移、掉落，如果護筒底土層不是粘性土，應(yīng)挖深或換土，在孔底回填夯實300~500mm厚度的粘土后，再安放護筒，以免護筒底口處滲漏塌方，夯填時要防止鋼護筒偏斜。護筒上口應(yīng)綁扎木方對稱吊緊，防止下竄。

在易縮徑的淤泥質(zhì)粘土和易垮孔的松散雜填土地層和沙層以及嚴重透水地層必須使用長護筒或全護筒護壁。

4 泥漿制備

在鉆孔灌注樁的施工過程中,為了防止坍孔,穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴,通常采用澎潤土制備成泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力,以確保孔壁的穩(wěn)定,所以泥漿的比重在起到保持這種壓力差方面具有關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過小,泥漿護壁就容易失去了阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大,則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難,使成樁質(zhì)量難以得到保證。要充分發(fā)揮泥漿的作用,其指標的選取是非常重要的。就要求在實際工程的施工中,根據(jù)工程地質(zhì)具體情況,合理地控制不同土層中泥漿的指標。

（1）穩(wěn)定液的原材料。穩(wěn)定液應(yīng)具有良好的物理性能、流變性能和穩(wěn)定性能。主要指標為密度、粘度、PH值、含砂量等。泥漿用粘土應(yīng)選擇粘粒含量大于50%，塑性指標大于20，含砂量小于5%，二氧化硅與三氧化二鋁含量的比值為3～4倍的粘土為宜。穩(wěn)定液的主要材料，如表1所示。

表1 穩(wěn)定液的主要材料表

（2）穩(wěn)定液的配合比。應(yīng)按地基土的性狀、鉆機和工程條件來定。一般100L的水需加8kg的膨潤土，對于粘性土層，膨潤土可降低到3～4kg。由于情況各異，穩(wěn)定液的性能指標和配合比，必須根據(jù)地層特性、造孔方法、泥漿用途而有所變化,如表2所示。

表2 穩(wěn)定液的主要性能指標

（3）穩(wěn)定液粘度的選取。鉆斗鉆成孔法為了防止孔壁坍塌，所用穩(wěn)定液的必要粘度參考值，如表3所示。

表3 鉆斗鉆成孔法穩(wěn)定液的必要粘度參考值

5 鉆桿、鉆具的選擇

選用鉆桿時，首先要考慮的因素是地質(zhì)情況（地層硬度），一般進行松軟地層鉆進時，依靠鉆桿和鉆具的自重即可滿足進尺加壓力的要求，此時選用摩擦式鉆桿即可。對于入巖鉆進則應(yīng)考慮具有強行加壓功能的機鎖式鉆桿。地層硬度由軟到硬排列如下：淤泥層→泥土、（泥）砂層→卵（漂）石層→強風化巖層→中風化巖層→弱風化巖層→微風化巖層→基巖層，各類型鉆桿通常適用的地層打樁情況見下表4：

表4 鉆桿類型與適用的地層

鉆桿在不同地層打樁時選用的鉆具見表5：

表5 鉆桿與適用地層情況

從整個旋挖鉆機工作過程來看，鉆機的動力能多少轉(zhuǎn)變?yōu)槭┕に璧膲毫团ぞ氐妮敵鲂蕟栴}，對每臺鉆機來說，出廠時就已經(jīng)確定下來，而鉆機工作過程中的壓力和扭矩的輸出效率則取決與鉆桿和鉆頭，鉆斗的關(guān)鍵參數(shù)是斗齒刃前角。

對于相同的地層使用同一鉆進扭矩，不同的斗齒刃前角度，鉆進效率不同。因此，只有選擇合適的刃前角，才能提高進尺效率。經(jīng)過大量的試驗：對于硬度較小的第四地層、強風化層和少冰凍土層，比鉆較松軟的地層時斗齒刃前角應(yīng)稍大些，選取45°～65°為宜；鉆比較硬的地層時斗齒刃前角應(yīng)稍小些，選取 25°～45°為宜。

6 鉆孔完成后成樁施工工藝

（1）整形清孔。為了保證成樁后樁的承載能力的連續(xù)性，成樁前要進行整形清孔。

（2）下鋼筋籠。孔深超過12m時，如果要求下全籠一般要進行孔口搭接焊。焊接要求：①同一截面搭接不得超過50%；②搭接焊搭接長度大于 10d（單面焊）或5d(雙面焊)，d為鋼筋直徑。

（3）下導管。水下砼灌注必須使用導管，防止砼離析。下導管時要注意絲扣間的密封圈是否完好，如有破損馬上更換。

（4）二次清孔。清孔(清除孔底沉渣)；端承樁孔底沉渣不得大于10cm；摩擦樁孔底沉渣不得大于30cm；小口徑孔一般采用正循環(huán)清孔(一般小于1000mm)；大口徑樁清孔多采用泵吸反循環(huán)或氣舉反循環(huán)。

（5）灌注砼混凝土至樁頂標高，灌注砼混凝土施工工藝如下：①埋管2~6cm；②達到樁頂標高前要持續(xù)灌注；③導管嚴禁提離砼面；④每車時間間隔不超過30分min。

混凝土的要求：級配要好，坍落度在16~22cm之間。

7 樁的養(yǎng)護和檢測

為了保證樁的質(zhì)量，要注意科學的養(yǎng)護方法。樁的檢測分動載和靜載檢測，動載檢測分大應(yīng)變和小應(yīng)變，主要是利用擊打樁身產(chǎn)生的波形分析檢測樁身的完整性。靜載檢測是利用壓沙袋等方式檢測樁的承載能力。樁身完整性和承載力經(jīng)檢測達到設(shè)計要求即為合格。