濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工方法

劉曉榮

（山西省原平市水利局，山西 原平 034100）

1 鉆孔施工原理

旋挖鉆成孔是通過(guò)旋挖鉆機(jī)的液壓系統(tǒng)及自重給底部帶有活門的筒式鉆頭或旋轉(zhuǎn)式鉆頭加壓，使得鉆頭在負(fù)荷載作用下通過(guò)鉆桿的旋轉(zhuǎn)使其旋轉(zhuǎn)破碎土層并鉆入土層，再直接將土旋挖裝入鉆頭內(nèi)，打開(kāi)鉆頭或螺旋式鉆頭將其提出到孔外，打開(kāi)鉆頭底部封蓋或通過(guò)鉆桿帶動(dòng)螺旋鉆頭內(nèi)的鉆渣。這樣循環(huán)往復(fù)，不斷地取土、卸土，直到鉆到設(shè)計(jì)深度。

在天然狀態(tài)下，濕陷性黃土垂直節(jié)理發(fā)育，層理不明顯，豎起方向承壓能力較強(qiáng)，具有直立性。在樁基鉆孔過(guò)程中，鉆孔孔壁徑向主要承受主動(dòng)土壓力和圓拱支撐力，正是由于黃土的直立性和圓拱支撐力的共同作用，平衡了主動(dòng)土壓力，而使鉆進(jìn)過(guò)程和成孔后孔壁不變形、不坍塌，為干孔作業(yè)創(chuàng)造了條件。同時(shí)，干孔作業(yè)在成孔過(guò)程中不采用泥漿護(hù)壁，而是鉆頭在慢慢旋挖過(guò)程中通過(guò)對(duì)孔壁的擠密，回旋鉆在孔壁表面形成自造的穩(wěn)定薄層并對(duì)孔壁起到一定的穩(wěn)定作用，使得在濕陷性黃土地區(qū)旋挖鉆干法成孔灌注樁能夠?qū)崿F(xiàn)近60 m的鉆進(jìn)深度。

2 施工特點(diǎn)

濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工具有成孔速度快、效率高的特點(diǎn)。平均鉆進(jìn)速度為10 m/h，采用干孔作業(yè)，避免樁周圍濕陷性黃土層或遇水失去強(qiáng)度而坍塌，影響孔壁形成規(guī)則的螺旋狀，能大大提高成孔灌注樁樁周的摩擦力，進(jìn)而增加摩檫樁的承載力。這種方法充分利用濕陷性黃土干燥狀態(tài)下的直立性，鉆進(jìn)過(guò)程中成孔后無(wú)需護(hù)壁，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)泥漿污染，節(jié)約水資源。旋挖鉆可以行走，這種方法具有鉆孔就位移位速度快，利用其自身動(dòng)力，不需要外接電源，噪聲小，設(shè)備性能好，且具有電腦坐標(biāo)定位及顯示鉆孔垂直深度，鉆臂能自動(dòng)拉升的特點(diǎn)，與普通鉆機(jī)相比，縮短了裝卸鉆桿的時(shí)間。此施工方法適用于干旱少雨地區(qū)，地下水位以上地質(zhì)條件的鉆孔灌注樁施工，鉆孔深度≤60 m，樁徑≤180 cm。

3 施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

定樁位—埋設(shè)護(hù)筒—鉆機(jī)就位—鉆孔—測(cè)孔深—下探孔器測(cè)孔徑—成孔質(zhì)量驗(yàn)收—進(jìn)入成樁工序。

3.2 施工要點(diǎn)

（1）場(chǎng)地平整。為了保證鉆機(jī)就位穩(wěn)定，鉆孔位置準(zhǔn)確，首先要把旋挖鉆機(jī)就位處地基強(qiáng)夯密實(shí)，并將施工現(xiàn)場(chǎng)平整，以方便旋挖鉆機(jī)、裝載機(jī)、吊車、砼罐車等施工設(shè)備順利進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)。施工場(chǎng)地保證達(dá)到“三通一平”。

（2）測(cè)量。開(kāi)工前應(yīng)對(duì)全部樁基坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，測(cè)量?jī)x器應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可使用。測(cè)量其他地面高程，應(yīng)根據(jù)施工需要定出施工平臺(tái)高程。準(zhǔn)確測(cè)出樁基中心位置，設(shè)置十字護(hù)樁。護(hù)筒埋設(shè)好后再?gòu)?fù)測(cè)樁位。

（3）鉆機(jī)對(duì)中。履帶式旋挖鉆帶有自動(dòng)行走系統(tǒng)，可行走就位對(duì)中，完后設(shè)置并鎖定樁基中心相對(duì)坐標(biāo)，設(shè)定樁基中心護(hù)筒頂面坐標(biāo)為（0，0，0），并輸入旋挖電腦系統(tǒng)，用全站儀復(fù)核鉆桿垂直度。

（4）護(hù)筒的埋設(shè)。護(hù)筒一般用10～12 mm的鋼板制作而成，其內(nèi)徑大于樁徑的200～400 mm，護(hù)筒高2～2.5 m，在鉆頭上安裝擴(kuò)孔器對(duì)樁位進(jìn)行預(yù)開(kāi)挖后，把護(hù)筒壓入土里，使得護(hù)筒中心與樁設(shè)計(jì)中心一致，偏差≯5 cm，傾斜偏差≯1%，護(hù)筒頂面高程應(yīng)高出地面0.3 m。

（5）樁基放樣。當(dāng)護(hù)筒埋設(shè)完成后，在開(kāi)鉆前先復(fù)核樁基位置，必須滿足規(guī)定偏差要求。

（6）鉆孔。①先復(fù)核鉆桿的垂直度是否滿足要求，剛開(kāi)始旋挖鉆進(jìn)時(shí)，在護(hù)筒刃腳處低擋慢速鉆進(jìn)，使刃腳處有牢固的護(hù)壁。當(dāng)鉆到刃腳下1 m后，可按土質(zhì)情況以正常速度鉆進(jìn)。遇到異常地質(zhì)情況時(shí)，放慢鉆進(jìn)速度以加強(qiáng)護(hù)壁效果，挖出的棄渣清理到指定位置。若筒式鉆頭與樁內(nèi)壁過(guò)于緊密，在提升過(guò)程中，下部易產(chǎn)生較大的負(fù)壓力作用，導(dǎo)致“吸鉆”現(xiàn)象的發(fā)生。改進(jìn)方法是，在筒臂加焊兩塊雙曲面鋼板或在筒頂增設(shè)導(dǎo)流孔，對(duì)稱布置，這樣就不宜發(fā)生縮頸現(xiàn)象了。②每鉆入2 m或地層有變化時(shí)，應(yīng)從鉆筒取樣查明土質(zhì)情況并做好記錄，再與設(shè)計(jì)資料核對(duì)。③樁基在旋挖鉆進(jìn)中要對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，在孔深20 m、40 m，及終孔時(shí)，檢查垂直度、孔徑各一遍，及時(shí)調(diào)整鉆頭直徑。④成孔檢測(cè)：樁基成孔后，用檢孔器檢測(cè)中心位置、孔徑，用筒式鉆頭清除孔底沉渣，并測(cè)孔深（用鋼尺復(fù)核測(cè)繩）。

（7）鋼筋籠制作及安裝。①先對(duì)施工圖中各種規(guī)格的鋼筋長(zhǎng)度、根數(shù)進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核，再對(duì)圓鋼筋盤條調(diào)直，保持表面潔凈、平直，對(duì)鋼筋應(yīng)搭棚保管，并將其放至在地勢(shì)高且地面干燥的露天場(chǎng)地，必要時(shí)加蓋篷布，按圖和規(guī)范要求加工、焊接鋼筋。②鋼筋籠安裝前，應(yīng)檢查其是否滿足規(guī)范要求，每節(jié)籠應(yīng)有3個(gè)吊點(diǎn)，以防其在吊安過(guò)程中局部發(fā)生變形。孔口焊接采用搭接焊，避免碰掛孔壁及塌孔現(xiàn)象發(fā)生。③安檢測(cè)管：檢測(cè)管安裝在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，按設(shè)計(jì)要求分布，安裝要平順、牢固，用套管焊接密封，不漏漿，其長(zhǎng)度≯20 cm，檢測(cè)管下端用3 mm厚的鋼板焊接密封，上端用塑料帽封閉。

（8）灌注混凝土。澆筑混凝土前應(yīng)檢查配合比，拌和應(yīng)嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)室提供的配比進(jìn)行，并檢查計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，出盤塌落度控制在180～220 mm，每10～20 m3測(cè)定一次，做現(xiàn)場(chǎng)記錄。首批混凝土應(yīng)滿足導(dǎo)管埋置深度。連續(xù)澆筑如同普通鉆孔灌注樁的要求一樣。接著進(jìn)行樁基無(wú)損檢測(cè)，然后進(jìn)行承臺(tái)、系梁施工。

4 施工質(zhì)量控制及標(biāo)準(zhǔn)

鉆孔灌注樁質(zhì)量控制執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041—2000）和《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）。

鉆孔前注意保護(hù)護(hù)筒埋設(shè)正確，確保場(chǎng)地平整、鉆機(jī)水平不傾斜；在鉆孔過(guò)程中采取減壓鉆進(jìn)，孔底承受的鉆壓不超過(guò)鉆桿、鉆錐和壓塊重力之和的60%，以避免出現(xiàn)斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。成孔后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，及時(shí)安裝鋼筋籠、灌注混凝土，如因故不能及時(shí)灌注的，要對(duì)開(kāi)口進(jìn)行認(rèn)真覆蓋，防止地面水流入孔中，造成孔壁塌陷，影響成樁質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

旋挖鉆干法成孔灌注樁施工方法是汲取了各種成孔工藝的優(yōu)勢(shì)而發(fā)展起來(lái)的一種新型施工工藝，從鉆機(jī)、鉆桿及鉆頭的安裝、拆卸及使用上，提高了機(jī)械化程度，減輕了勞動(dòng)力強(qiáng)度，節(jié)約了大量的人力，從而加快了工程進(jìn)度，從鉆機(jī)就位、埋設(shè)護(hù)筒，至開(kāi)始鉆進(jìn)只需30 min左右，對(duì)于濕陷性黃土，其平均鉆進(jìn)速度8～10 m/h，是一般沖擊鉆進(jìn)尺速度的10～15倍。從工藝上看，它代替了截水介質(zhì)成孔取土工藝，大大減少了泥漿的需求和排放，取土隨出隨運(yùn)，以節(jié)省場(chǎng)地，方便其他作業(yè)施工，同時(shí)還節(jié)約了運(yùn)輸費(fèi)、水費(fèi)、電費(fèi)、混凝土費(fèi)用，降低了施工成本，該工藝噪聲小、震動(dòng)小，現(xiàn)場(chǎng)整潔，減少了環(huán)境污染，成孔質(zhì)量?jī)?yōu)良，使用于各種土層，尤其對(duì)直立性較好、遇水濕陷的濕陷性黃土采用旋挖鉆干法成孔灌注樁施工方法成孔，效果更為明顯。