談旋挖樁基礎設計

閆麗兵 郝 靜 關慶港

(信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，廣東深圳 518040)

20世紀50年代在國外的工程實踐中，旋挖樁基礎的施工已經初步形成，但在設備上與目前使用的設備有較大的區別。1993年～1994年，在上海浦東的建設中出現了我國最早的旋挖樁基礎施工實例。在國家重點工程青藏鐵路的施工中，旋挖樁基礎被大規模的采用，正是從本項目開始，旋挖樁在我國的工程中被大量采用。

1 概述

旋挖樁是指由旋挖鉆機施工的樁型，全稱旋挖鉆孔灌注樁，工程上簡稱旋挖樁。旋挖樁主要適用于土層、砂層、粘性土層，以及較松散的、粒徑較小的卵礫石層，在青藏鐵路工程中穿越了深達百米的凍土層。

旋挖樁施工工藝旋挖鉆機成孔首先是通過底部帶有活門的桶式鉆頭回轉破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內，然后再由鉆機提升裝置和伸縮鉆桿將鉆斗提出孔外卸土，這樣循環往復，不斷地取土卸土，直至鉆至設計深度。對粘結性好的巖土層，可采用干式或清水鉆進工藝，無需泥漿護壁。而對于松散易坍塌地層，或有地下水分布，孔壁不穩定，必須采用靜態泥漿護壁鉆進工藝，向孔內投入護壁泥漿或穩定液進行護壁。

2 旋挖樁基礎的優點

1)施工速度快。旋挖樁不像人工挖孔樁，每天掘進的深度有明確的規定，不得超挖。鉆機可以滿負荷的進行施工。根據地質情況的不同，鉆進速度一天可以達到幾十米到百米左右。

2)施工安全性高。由于施工人員不存在地下作業，能避免缺氧、塌方等帶來的不安全因素，保證了施工安全、進度，避免了較大的安全隱患。

3)施工過程中噪聲污染小。旋挖樁機施工過程中無需爆破，其噪聲主要來自機身發動機的聲音，相比沖孔、鉆孔灌注樁、人工挖孔樁，噪聲污染要小很多，能很好的滿足現代化施工對減小噪聲污染的要求。

4)有利于環保。旋挖樁施工可以采用泥漿護壁施工和干法施工兩種工藝，其對泥漿的要求比鉆孔灌注樁和沖孔灌注樁的要求低，可以有效的減少施工過程對泥漿的使用量和外運量，大大的減少施工成本。

5)機械化程度高，可自行行走。旋挖鉆機的履帶可以自行行走，施工過程全機械化，人工配合要求低。

6)無需提供動力電源。目前市場上使用的旋挖樁機都采用機身柴油發動機提供動力，對施工場地沒有用電的情況下，尤其適用，同時也省去對電纜的拖運布設和防護，安全性相對比較高。

3 旋挖樁基礎的缺點

1)施工單位前期投入比較大。由于一臺旋挖鉆機成本較高，施工若自購設備，則前期投入成本較高。目前市場上較多的是采用租賃設備來降低前期成本。

2)施工場地要求較高。旋挖鉆機為履帶式，在成孔過程或調整機位行進時，對場地要求較高。若地表水豐富或者在雨季施工則要慎重考慮。

3)由于旋挖鉆機對護壁的要求較低，對于松散的土層，容易發生坍塌，造成二次開挖，增加成本。

4)需要其他機械配合。比如樁基土方處理時的車輛配合，樁基混凝土澆筑過程中的吊車配合。

4 本項目工程概況及地質概況

本項目位于重慶市兩江新區水土工業園區，擬建場地毗鄰園區道路，交通較為便利。擬建建筑主要為廠房以及研發大樓等配套設施，規劃用地面積239 680.80 m2，建筑總占地面積86 893.00 m2，總建筑面積191 000.00 m2。廠房體形比較大，長度×寬度為370 m× 96 m，柱網尺寸為9 m×12 m，為本項目最主要的建筑，位于場地內地質條件最復雜的區域。

本工程地勘報告由重慶南江地質工程勘察院于2011年8月完成，勘察區整體位于構造剝蝕、侵蝕丘陵溝谷地貌。勘察區原始地貌為溝谷山脊地貌，生產廠區區域有溝谷自北西至南東經過。勘察區屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，據現場調查和走訪，場地內及其周邊無河流、沖溝、堰塘等大型水體分布，場地內水文地質條件簡單。場地為新平整地塊，上層的人工填土層為新近填土，采用機械拋填，未經分層夯實處理，填土結構松散，成分以粉質粘土和砂、泥巖塊碎石為主。填土厚度10 m～35 m之間，平均厚度約25 m。場地內基巖為泥巖和砂巖，其中以泥巖為主。

方案設計階段，基礎形式的選擇一直是一個重點，鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁(考慮到填土中有較大泥巖塊)、經地基處理的復合地基、旋挖樁等。經過多次的專門會議和實地考察，以及對重慶地區其他項目的考察，最終決定采用旋挖樁干法施工。基礎施工由2011年10月開工，11月中旬基本完工，完成直徑由800 mm～1 600 mm旋挖樁300根，混凝土采用了水下混凝土施工工藝，經檢測，所有樁都滿足設計要求。

本項目采用旋挖樁的主要原因有以下幾點:

1)人工填土平均厚度深，且為新近拋填，未經夯實，若采用人工挖孔則存在極大的安全隱患，且施工周期無法滿足業主對進度的要求;2)場地基巖主要為泥巖，旋挖鉆機可以鉆進，持力層能滿足要求;3)地下水及地表水不發達，施工期處于重慶的少雨期;4)場地周邊不具備大量制造泥漿的條件，同時也無法滿足業主對節約成本的要求;5)重慶地區旋挖鉆機數量眾多，可以滿足對設備的需求量。

5 本工程旋挖樁成孔過程中出現不良地質情況時的處理措施

1)對不良土層表面陷機的處理措施:由于該項目施工場地均屬粉質粘土，地表面、壓實度較差，旋挖機施工行走易陷機，因此在平基完成后，地表面應鋪設一層碎混凝土渣，碎磚渣，厚度不得小于500 mm，才能保證旋挖機械的正常行走施工。2)對淤泥縮徑等地質情況的處理措施:用膨潤土、纖維素、火堿等機械造漿護壁成孔，造漿比重為:水1 200 kg∶1 000 kg膨潤土∶100 kg甲基纖維素∶0.5 kg火堿。3)對回填土層塌孔時的處理措施:C20混凝土回填二次鉆進;也可采用鋼護筒護壁措施。

6 重慶地區“關于加強對旋挖樁成樁質量檢測的通知”

重慶市質量監督總站針對旋挖機械鉆孔樁在成孔過程中容易出現塌孔、混凝土振搗不密實等嚴重質量隱患的實際情況，于2011年8月出臺了《關于加強對旋挖樁成樁質量檢測的通知》，其中對檢測機構、檢測設備、檢測方法、檢測參數等都作出了明確的規定，可以說，旋挖樁在重慶地區的大規模實際應用中得到發展，同時也暴露出一些切實存在的問題和隱患，嚴格按照該通知的要求來進行檢測，必定能為建筑工程質量，為基礎建設提供強有力的保證，值得其他地區進行參考。

［1］ 黎中銀.旋挖鉆機與施工技術［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［2］ 何清華.旋挖鉆機研究與設計［M］.南京:中南大學出版社，2012.

［3］ 張曉軍.淺談旋挖鉆機在各種復雜地層的施工技術［J］.山西建筑，2011，37(13):86-87.