談旋挖鉆機在后壓漿鉆孔灌注樁施工中的應用

王紅群

(運城市建筑工程有限公司，山西運城 044000)

旋挖鉆機施工工藝在我國是近幾年才推廣使用的一種較為先進的樁基施工工藝，被譽為“綠色施工工藝”，其特點是工作效率高、施工質量好、塵土泥漿污染少。該工藝可以解決混凝土灌注樁傳統工藝的兩大難點，即孔底沉渣難以清理干凈和孔壁泥皮過厚的問題。兩大難點的存在不僅大幅度地降低單樁承載力，同時因單樁承載力的離散性，造成建筑物的較大沉降及不均勻沉降，從而影響混凝土樁基的推廣使用。本文以信合·名都高層樁基基礎為例，簡介后壓漿鉆孔灌注樁旋挖鉆機施工工藝。

1 工程概況

當前我國城鎮化處于高速發展時期，人們對居住環境的要求越來越高，建筑樓層也由原來的六層發展到二三十層，基礎處理成為關鍵問題。信合·名都位于運城市河東街南與韓信路西交匯處，共13棟高層建筑，26層～32層，基礎采用鋼筋混凝土后壓漿灌注樁，其中1號，2號，3號，12號，13號樓為32層，樁徑為700 mm，有效樁長42．0 m，單樁豎向承載力極限值8 600 kN;其余樓28層，有效樁長38．0 m，單樁豎向承載力極限值7 800 kN?？倶稊? 380根。后壓漿:采用壓力和水泥用量雙向控制。成樁后5 d～7 d注漿。樁側注漿壓力為0．8 MPa～1．5 MPa，水泥用量為1 000 kg;樁底注漿壓力為 2．0 MPa ～ 4．0 MPa，水泥用量為1 300 kg，水灰比一般為0．5～0．7，注漿順序為先注樁側后注樁底。樁側注漿視情況決定是否分次進行，樁側注漿完成后1 d～3 d開始注樁底，樁底注漿時，如果出現下列情況:1)注漿壓力長時間低于0．4 MPa。2)水泥注漿量達不到規定的最小值就出現冒漿或周圍樁孔串漿，改為間歇注漿，間隔時間為30 min～180 min。

2 后壓漿灌注樁施工工藝流程

后壓漿灌注樁分為鋼筋混凝土灌注樁和后壓漿施工兩部分。

工藝流程:場地進行平整→樁位測設→埋設護筒→旋挖鉆機就位→鉆進成孔→孔底清理沉渣→樁孔驗收→移動鉆機→安裝鋼筋籠、注漿管→導管安放→必要時進行再次清孔→水下混凝土灌注→混凝土自然養護7 d進行注漿→28 d后驗樁。

2．1 場地平整

為保證場地文明清潔，機械平整的作業面宜向泥漿池設有5%的坡度，并進行機械碾壓，以確保鉆機的穩定性。

2．2 樁位放線

根據坐標控制樁結合平面布置圖進行基礎定位，依據樁位平面布置圖進行樁位放線，每個樁位用φ20鋼釬打入350 mm深孔并灌入白灰，以利樁位的保護和尋找。樁位放線誤差不得大于20 mm。放線用全站儀，在軸線方向設立控制樁。

2．3 鉆孔灌注混凝土施工工藝及方法

旋挖鉆機施工靠底部帶有活門的筒式鉆頭回轉破碎巖土，并直接將其裝入鉆斗內提升運至地面，無需將巖土攪碎靠泥漿返出孔外，平均每分鐘進尺可達50 cm左右。

2．3．1 灌注樁工藝流程

樁位測設→鉆機就位→埋設護筒→泥漿調配→樁位與護筒中心的校正→鉆進成孔→外運泥土→樁孔補充泥漿→成孔→移動鉆機到下一樁位→鋼筋籠和注漿管的制作→鋼筋籠和注漿管安放→導管安裝→灌注水下混凝土→拔護筒→養護→成樁。

2．3．2 施工方法

1)樁位測設。

a．鉆孔前，必須測設樁位，同時在樁位周邊設4個控制樁;

b．旋挖樁機就位時，應對垂直度進行測量，偏差不大于1%。2)鉆進。

a．成孔時用筒式鉆連續提土鉆進。

b．旋挖鉆機就位:鉆機自行移動到樁位，利用鉆機電腦自行調整其桅桿、機身水平和垂直度。

c．鋼護筒的埋設:樁機就位后，鉆頭尖對準樁位控制樁，質量員檢測合格后進行鉆進施工，鉆至一定深度后安放鋼護筒。護筒的埋設深度為1 m～2 m，應比地面高30 cm左右，護筒周邊的土應夯實。

d．樁位、護筒中心的校正:護筒按要求埋好后，由質量員對樁位進行檢查校正，符合要求后填報開孔通知單，報監理驗收合格方準進行鉆進施工。

3)鋼筋籠的焊接、安放。

a．鋼筋籠焊接場地應硬化，鋼筋應墊高堆放同時做好標識。

b．鋼筋品種、規格、型號和尺寸符合圖紙要求;原材料進場要進行復驗，合格后方準用于工程。鋼筋籠焊接必須符合規范和設計圖紙的要求。

c．鋼筋籠焊接要求:鋼筋接長時采用雙面搭接焊，焊縫長度為5d，焊縫表面的焊渣應清理干凈;分節制作的鋼筋籠，接頭處主筋為單面搭接焊，焊縫長為10d，螺旋箍筋和加強筋采用單面搭接焊，焊縫長度為10d。主筋接頭位置應錯開，在同一截面內的鋼筋接頭數量不得多于主筋總數的50%，螺旋箍筋應與主筋點焊。鋼筋籠接長時，上下主筋位置應對正，上下兩節鋼筋籠中心應在一條線上。

鋼筋籠制作允許偏差應符合規范規定:鋼筋籠長度:±50 mm;鋼筋籠直徑:±10 mm;鋼筋籠彎曲度:不大于1%;主筋間距:±10 mm;主筋彎曲度:不大于1%;箍筋間距:±20 mm。

d．鋼筋籠的安放:鋼筋籠安放時用30 t吊車兩點綁扎單點吊放，對準孔中后慢慢下放，不得用力搖動，嚴禁強行下放，下放時應確保鋼筋籠居中，鋼筋籠下放時應采取加固保護措施，必要時采用扁擔加滑輪的方式下放。

鋼筋籠按設計要求安好后，應用兩根φ10鋼筋固定在井口或者用兩根架管一端掛在鋼筋籠上另一端掛在吊車的鉤上，防止鋼筋籠上浮或者下沉。

為了確保保護層厚度，沿鋼筋籠周邊等距離布置三道φ10構造筋，每道間距2 500 mm。

4)水下混凝土灌注:采用導管法進行混凝土的水下灌注。

a．導管安放及規格要求。

根據鉆孔深度現場調配導管長度，使之符合灌注要求。導管底部距孔底距離宜為400 mm～600 mm，孔徑較小時可放至800 mm。井字鋼梁應支設牢固、平穩，以確保導管垂直。導管應居中，以防掛籠。

樁徑為600和800時導管直徑宜為219;導管的連接方式分為法蘭連接或絲扣連接兩種方式。

b．混凝土。

本工程使用商品混凝土。

混凝土的性能要求為:坍落度為160 mm～220 mm，砂率宜為40% ～45%，水灰比宜為0．5～0．55。如果混凝土灌注時間超過水泥的初凝時間，應摻用緩凝劑。

每班至少測量兩次混凝土的坍落度，并作記錄?；炷猎噳K組數的留置:每個柱子下應確保一組試塊;每一工作班組且每50 m3混凝土留一組試塊。冬季施工時試塊留置組數執行《冬季施工技術規程》。

商品混凝土:選用有資質單位生產的性能符合要求的商品混凝土。

c．混凝土灌注。

灌注前應對導管進行閉氣試驗，合格后方可用于工程。水下混凝土灌注應在導管安放驗孔合格后立即進行，以防坍孔和減少沉渣厚度。

在儲料斗和導管的連接處放一隔水栓(砂袋)，用8號鉛絲懸掛于管內水位上部?；炷良訚M儲料斗剪斷隔水栓的鉛絲，混凝土下落灌入孔底。初灌量必須保證導管埋入混凝土不小于0．8 m，水下混凝土灌注應連續進行不得間斷。中間拆卸導管等必須停歇時，停歇時間不宜超過混凝土的初凝時間。第一盤料石子減半，加料前對儲料斗等加水濕潤。

混凝土面的測量:為了確保成樁質量，對混凝土面的高度經常測量。每次提升導管前都應對混凝土面進行測量。保證導管提升后導管埋入混凝土的高度不小于1 m～2 m。

導管提升和拆卸:在確保導管提升后埋深為1 m～2 m的情況下適時提升導管。導管埋深正常情況下不得大于6 m，嚴禁將導管提出混凝土面。導管要及時拆卸，灌注時導管頂離地面高度原則上不宜大于3 m，底節管提升時速度不得過快，以防形成空心樁。

導管拆卸后，用水對導管內腔進行沖洗。

灌注終了時的混凝土面應比有效樁頂高1 000 mm左右，確保樁頂混凝土強度符合設計要求。空樁超過3 m時，超灌量應控制在1 200 mm左右。

d．主要施工參數及控制方法。

泥漿比重:粉土、粉質粘土、粘土清孔后泥漿比重為1．15～1．2;砂層或雜填土層較厚時宜控制為1．15～1．25。用比重計測量。

沉渣厚度:宜控制到不大于100 mm且符合設計要求，用測錘測量。

導管埋深:一般為2 m～6 m，用測繩測量。

超灌高度:一般按1 000 mm計算，用測繩測量。

導管與孔底距離為400 mm～600 mm，用導管入孔長度及孔深進行計算。

鉆機就位偏差;用控制樁、吊線錘復核，就位時鉆頭尖應對準白灰點。

鉆機垂直度:要求不大于1%，鉆機就位時應調平。

2．4 后壓漿施工

注漿部位及注漿順序:采取在樁底和樁側注漿的方式，以增加樁的樁端阻力和樁側摩阻力，提高樁的承載力減少沉降量。先注樁側，后注樁底。

樁側注漿兩道，距樁底12 m，23 m，注漿量1 000 kg;樁底注漿兩道，注漿量1 300 kg。注漿管應高出現場地坪300 mm～500 mm。

2．4．1 工藝流程

注漿管制作→預埋注漿管及專用注漿閥→水泥漿制備→樁側注漿→樁底注漿。

2．4．2 注漿管制作

采用人工現場套絲。每根注漿管兩頭套絲。注漿閥采用專用注漿閥。

2．4．3 預埋注漿管及專用注漿閥

1)每根樁沿鋼筋籠通長預埋兩根樁底注漿管，兩根樁側注漿管距孔底分別為12 m，23 m。2)樁底注漿管及注漿閥:樁底注漿管用6分焊管加工而成，根據樁的長度設置通長注漿管兩根，上部露出地面300 mm～500 mm左右，注漿口用管帽封口;注漿閥連接在底節注漿管的下部，比實際孔深短100 mm～300 mm左右。節與節之間用螺紋管箍連接外裹生料帶防水。兩根注漿管對稱布置在鋼筋籠的外側，用8號鐵絲與鋼筋籠主筋連接在一起，綁扎牢固。3)樁側注漿管及注漿閥:樁側注漿管用6分焊管加工而成，距孔底分別為12 m，23 m。4)注漿管及注漿閥的預埋與鋼筋籠安放同步進行。

2．4．4 水泥漿制備

注漿水泥應和樁身混凝土水泥為同一品種。水灰比為0．5～0．7，灰漿攪拌機拌制。嚴格控制每一罐料的水泥和水的用量。嚴禁使用過期和結塊水泥。水泥漿液應有良好的和易性，不沉淀，不離析。制好的水泥漿使用前必須過篩，篩網直徑為18 mm×18 mm。

2．4．5 樁側注漿

1)混凝土灌注完畢3 d內用清水打通注漿管。

2)混凝土灌注完畢7 d后，開始注漿。

3)注漿質量按“雙控法”進行控制，即控制注漿量和注漿壓力。

4)注漿壓力的控制:注漿壓力過大或過小都影響注漿質量。施工中注漿壓力控制為0．2 MPa～3 MPa。

2．4．6 樁底注漿

根據設計要求，本工程樁底注漿量1 300 kg。施工中注漿壓力應控制在1．0 MPa～2．0 MPa，最大不允許超過 4 MPa，如果注漿壓力長時間低于0．4 MPa或者水泥注漿量達不到規定的最小值就出現冒漿或周圍樁孔串漿采用間歇注漿，間隔時間為30 min～180 min;壓力到4 MPa而注漿量達不到設計要求應使用備用樁底注漿管。1)樁側注漿24 h后方可開始樁底注漿。2)混凝土灌注完畢3 d內樁底注漿管應用清水打通。3)注漿質量按“雙控法”進行控制，即控制注漿量和注漿壓力。4)注漿量的控制:嚴格按設計要求的水泥量進行施工。水泥用量應控制在1 300 kg/根左右。5)注漿壓力的控制:施工中注漿壓力應控制在1．0 MPa～2．0 MPa，最大不允許超過4 MPa。

2．4．7 間歇注漿

出現下列情況之一時應改為間歇注漿，間歇時間為30 min～180 min:1)注漿壓力長時間低于0．4 MPa。2)水泥注漿量達不到規定數值的最小值就出現冒漿或周圍樁孔串漿。

2．4．8 注漿終止標準

1)注漿量控制:注漿總量已達到2 300 kg時，不管壓力高低，即停止注漿。2)壓力控制:最大不允許超過4 MPa。達到4 MPa而注漿量達不到1 300 kg時，改用間歇式注漿或者備用管注漿仍達不到要求時，停止注漿。3)注漿結束后，應及時擰緊上口管帽。

3 施工工期

本工程共投入旋挖鉆機8臺，2012年9月16日開工，2012年12月5日完工，有效工期55 d。

4 樁基檢測

本工程采用動測和靜載兩種方式對樁基質量進行檢測。

試樁打完和每棟樓樁基完成后分別對樁基質量進行檢測:采用動測方式對樁身完整性進行了檢測，一類樁達到98．5%，無Ⅲ類、Ⅳ類樁，樁身完整性符合要求;用靜載方式對樁的承載力進行檢測，承載力滿足設計要求。

檢測結果表明:該工程樁基施工質量良好，樁身質量完整，無嚴重縮徑、夾泥和斷樁現象，符合規范要求;承載力符合設計要求。

5 單樁承載力、工期比較

根據運城市區相同地質條件，采用不同成孔工藝單樁承載力的經驗數據與該工程的實測數據相比表明:采用旋挖鉆機成孔比傳統鉆機成孔單樁極限承載力可提高15%～20%，遇有砂層時提高幅度更大。

施工效率在相同的地層同比鉆、沖孔樁機可提高5倍～6倍。

通過分析得知，鋼筋混凝土灌注樁采用旋挖鉆機施工工藝，其質量是有保證的，自動化程度高，鉆進效率高，鉆頭可快速穿越各種地層，在樁基施工特別是建筑樁基施工中具有非常廣闊的前景。