回旋鉆機結合沖擊鉆機成孔在臨近居民區施工中的研究與應用

摘 要：通過對沖擊鉆機在施工時對周邊環境的影響進行分析，結合油金特大橋東岸居民區鉆孔灌注樁施工實際，詳細敘述了施工期間鉆孔設備的選擇和成果，介紹了回旋鉆機結合沖擊機鉆成孔在臨近居民區施工中的優劣性。

關鍵詞：居民區；回旋鉆機；沖擊鉆機；振動

鉆孔灌注樁是近年來樁基礎中最常見的一種基礎形式，其承載力大、抗震性能好、造價低、沉降變形小、適用于各種土質和各種長度的樁基，在鐵路、公路、房建等工程建設中被廣泛使用。在鉆孔樁選擇的機械上，由于沖擊鉆機可以根據工地的實際情況自行組裝，操作簡單、施工成本底并且幾乎適用于各種地質狀況，特別適合高層建筑或橋梁的嵌巖樁成孔，因此，沖擊鉆機成為了鉆孔樁施工的首選機械。隨著我國不斷建設和發展，不少高層建筑、橋梁、城市立交等工程都在城市繁華地段或緊挨居民區施工，這類大型建筑在樁基施工時所選用的沖擊鉆機在施工過程中存在震動大、噪音大的缺點，難免會對周邊建筑物產生不利影響，造成周邊建筑物開裂、地基沉降等，影響已有建筑的使用安全，從而引發爭議與糾紛，影響企業形象。如今人們的維權意識不斷增強，如何在基礎施工過程中將周邊建筑物的影響降到最小就顯得極為重要。

文章以佛山市三水區油金特大橋東岸居民區樁基礎施工時，將回旋鉆機結合沖擊鉆機成孔應用的效果進行分析，以期最大程度地減小或避免對周邊建筑物的影響。

1 工程案列

因樁基礎施工對周邊房屋的影響屢見不鮮，2010年8月，成都某私人住宅樓房距新建商業廣場30多米，由于商業廣場樁基礎施工時的振動影響，導致房屋內石灰脫落、多處開裂、其中院墻損壞最為嚴重；同年，東莞萬江某三層半磚混結構住宅樓，因受到距離13米處某樓盤樁基施工的影響，導致每層樓墻體、樓梯板交接處出現了不少裂痕。經專業公司進行鑒定后得出結論，由于樁基施工離這棟住宅樓較近，采用錘擊樁施工產生的震動對住宅樓有一定影響；同年10月，珠海機場高速公路某項目樁基施工期間，離施工場地較近的多棟村民房屋墻體出現不同程度裂縫，因項目部就責任認定和賠償問題無法與村民達成一致，導致村民阻工，項目停工長達半年之久。

2 機械的選擇

通過以上案列可知，在樁基施工期間所造成的振動對周邊建筑的破壞性主要有兩個原因：（1）振動造成建筑物發生變形，導致基礎和墻皮龜裂、地基下沉；（2）造成建筑物基礎發生不均勻沉降，致使建筑物出現裂縫、斷裂甚至垮塌。距離震心越近，其造成的破壞可能越大。油金大橋東岸樁基礎均為嵌巖樁，其地質組成從上至下大致為：素填土、細砂、粉質粘土、中粗砂、粉質粘土、中風化巖、微風化巖，若按照正常施工，直接采用沖擊鉆機是最好的選擇。但樁基礎施工距離最近的民房不過20米，其民房均為老舊農村房屋，未經過正規設計，施工主要依靠工匠經驗和傳統經驗，大多未進行科學選址，房屋結構形式簡單，基礎施工較為隨意，房屋的安全度設置水平和抵御自然災害的能力極低，在受到施工振動的影響下極易對建筑物造破壞。

根據《爆破安全規程》國家標準（GB6722-2011）中的有關規定：

（1）土窯洞、土坯房、毛石房屋振動速度的安全閥值為4.5～15mm/s；（2）一般磚房，非抗地震的大型砌塊建筑物振動速度的安全閥值為20～30mm/s；（3）一般古建筑與古跡的振動允許值為2～5mm/s。

由于油金大橋東岸施工場地附近村民房屋使用年限較長，施工前對村民房屋進行檢查時，發現部分房屋內部墻體表面已出現細小裂紋，地基下沉，磚砌體砂漿強度較低等現象，綜合考慮該群民房的建筑質量、地質條件等特性，其房屋的抗振性能已大打折扣。在油金大橋東岸樁基施工中，如果一開始就采用沖擊鉆機沖孔，其樁錘在地表所形成的振動速度過大，特別是樁錘在沖擊沙層時所產生的振動擴散范圍較廣，極易對大面積的建筑物造成損傷。且樁基礎施工多為晝夜不間斷進行，人體對地面質點速度之間的關系大致可以分為：可感（2～5mm/s），感覺顯著（5～9.7mm/s）；不適（9.7～20mm/s）；感到騷擾（20～33mm/s）；反感（33～50.8mm/s）等幾個數量級。若樁錘在沖樁過程中所產生的振動速度和噪音過大，將嚴重影響到附近居民的日常生活，從而引發投訴與糾紛等事件，可能阻礙施工的正常進行。假設在樁基施工前開挖隔振溝，由于房屋基礎距施工場地較近，且周邊地質以細砂為主，隔振溝開挖過深，難免會引起沙土流動，破壞鄰近房屋基礎，造成地基下沉。若隔振溝開挖過淺，則起不到隔振效果，且隔振溝的作用以隔振為主，其沖樁時所產生的噪音并沒有消減。經查閱文獻[1]可知，當沖孔達到一定深度后，重量為3.8t的沖擊錘在沖擊中風化巖時，在2m的的沖程下，對距離20米左右建筑物的最大振動速度分別為1.093mm/s、1.990mm/s，此時的振動速度對周邊建筑物和居民正常生活影響甚小。因回旋鉆機在施工中存在無噪音，無震動，無擠壓等特點，但無法滿足嵌巖樁的需要，若先將相同沖錘直徑的回旋鉆機鉆孔至中風化巖層，然后再使用沖擊鉆機沖孔，即可達到設想的目的。

3 現場效果

油金大橋東岸臨近居民區的16根嵌巖樁，均采取先用回旋鉆機鉆孔至一定深度后，再使用沖擊鉆機沖孔，居民區以外的樁基礎則采用沖擊樁機直接沖孔。在施工期間，現場施工人員能明顯感覺到，回旋鉆機與沖擊鉆機相結合的施工方法比直接使用沖擊鉆機開孔對周邊的振動及噪音有大幅度的下降，且回旋鉆機與沖擊鉆機操作相似，更換鉆機后可共用泥漿池、循環池，對施工的連續性無影響。在樁基礎期間，測量組對周邊房屋選定了若干個監控點，并且不定期進行了監測，至樁基礎施工結束，均未發現周邊監控點發生沉降，且對臨近房屋未造成損害。

4 施工注意事項

4.1 在使用回旋鉆機鉆孔期間，當鉆至沙層時，進尺速度不宜過快且應加大泥漿的比重和粘度，必要時可拋投粘土，使其形成較好的泥漿護壁，避免沙層流動造成塌孔。

4.2 因盡量加深回旋鉆機鉆孔深度，轉至回旋鉆機較難鉆入的卵石、塊石、強風化巖、中風化巖等較為堅固的土層后，再使用沖擊鉆機沖孔。

4.3 使用沖擊鉆機沖孔時，應將沖程控制在1.5m以下，這樣可以進一步減小沖樁時所造成的振動和噪音。

5 結束語

油金大橋東岸樁基礎施工通過回旋鉆機與沖擊鉆機相結合的方法，有效的減輕了在居民區樁基礎施工時對周邊建筑和環境所造成的影響。此種方法具有工序簡單，資金投入小，施工連續性強等優點，一臺回旋鉆機可配合多臺沖擊鉆機循環作業。但此種結合也存在一定的局限性，不適合上部土層存在較為堅硬的巖層，致使在孔深較淺的情況下就提前使用沖擊鉆機沖孔，從而達不到減振降噪的目的。樁基礎施工對周邊建筑物及居民的影響在如今大規模的建設過程中仍難以徹底避免，如何減小沖樁時所造成的振動仍是一個值得探討的問題。因此我們在施工鉆孔樁時，要根據現場條件、工期要求、地質情況及成本分析等， 用科學的方法來選擇設備和工藝手段，用最佳的施工方法，在保證質量、工期、安全的情況下力求對周邊建筑物造成最小的影響。如果影響再所難免而產生矛盾糾紛，應即時組織安全性鑒定與評估，確定損傷程度以及產生原因，以調節化解矛盾，避免矛盾的進一步惡化。

參考文獻

[1]柴元四.沖擊式鉆機施工振動規律測試與研究[J].山西建筑，2012.

[2]張金樹.旋挖鉆機與沖擊、回轉鉆機之比較[J].現代制造技術與裝備，2010.

[3]高彥斌，費涵昌.打樁引起的地面振動的測試與分析[J].地下空間，2004.

[4]GB6722-2011.爆破安全規程[M].北京：人民交通出版社，2011.