淺析旋挖樁基施工問題及防治措施

姜 亮，宋園園

(中國十九冶集團有限公司勘察設(shè)計分公司，四川成都611730)

旋挖鉆機在國際上的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史，在中國也是在最近四、五年才被逐漸認識和應(yīng)用，成為近年來發(fā)展最快的一種新型樁孔施工方法。旋挖鉆孔澆筑樁技術(shù)被譽為“綠色施工工藝” ，其特點是工作效率高、施工質(zhì)量好、塵土泥漿污染少。旋挖鉆機是一種多功能、高效率的澆筑樁樁孔的成孔設(shè)備，可以實現(xiàn)桅桿垂直度的自動調(diào)節(jié)和鉆孔深度的計量；旋挖鉆孔施工是利用鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進壓力，使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土。通過鉆斗的旋轉(zhuǎn)、挖土、提升、卸土和泥漿置換護壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。此方法自動化程度和鉆進效率高，鉆頭可快速穿過各種復(fù)雜地層，在樁基施工特別是城市樁基施工中具有非常廣闊的前景。

但是，旋挖鉆孔澆筑樁這種比較成熟的施工工藝，在實際施工中還是會出現(xiàn)很多比較棘手的問題。旋挖鉆孔澆筑樁在鉆孔、清孔、吊放鋼筋籠、澆筑混凝土這四個工序當中，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)施工問題，都有可能導(dǎo)致該樁的報廢。因此，本文針對這些問題，分析了其出現(xiàn)的原因，并采取了相應(yīng)的處理措施，現(xiàn)將其總結(jié)出來。

1 工程簡介

本工程位于成都市二環(huán)路東段解放路口東側(cè)起，沿刃具立交橋、桃蹊路、建設(shè)北路、建設(shè)路、建設(shè)南路至杉板橋(不含杉板橋)，主線全長3.615km，高架橋標準段為雙向6車道高架快速路。設(shè)置有7個匝道(上行3個匝道。下行4個匝道)，3個BRT公交車站。工程全線高架橋，跨越一個刃具立交橋、一條河流、一個地鐵站以及多個平交道口。工程設(shè)計樁基818根，設(shè)計樁徑分別為1.2m、1.5m、1.8m、2.0m。全部采用旋挖鉆孔工藝施工。

2 旋挖鉆孔過程中出現(xiàn)的問題

2.1 鉆孔樁中心偏位

2.1.1 中心偏位的原因

旋挖鉆機在實際鉆孔時，樁中心都會有不同程度的偏位，這種情況將影響鋼筋籠的吊放和樁的承載力，造成這種偏位的原因有：

(1)測量放線的誤差。

(2)鉆機埋設(shè)鋼護筒后，重新開鉆時無法再核對測放的點位所出現(xiàn)的偏移。

(3)鉆進過程中在鉆遇硬度不均勻的地層時，鉆頭會向較軟一側(cè)的地層方向偏移，造成斜孔，從而導(dǎo)致鋼筋籠無法下放至孔內(nèi)。

2.1.2 防治措施

針對以上問題，在施工中采取了以下防治措施。

(1)嚴格要求測量人員按規(guī)范把每一個樁位測放出來并核實。

(2)在測放點位后，現(xiàn)場的施工員通過該點位向不同方向延伸引點2～4個，并記錄各引點到樁中心點的距離，盡量選取開鉆時不易被破壞的地方引點，在埋設(shè)好鋼護筒后，在鋼護筒上放一較寬的木板，通過幾個引點及相對應(yīng)的距離再將孔位復(fù)原在木板上，最后用旋挖鉆機的鉆頭中心再次校準木板上的孔位，便可開始鉆進。

(3)由于地層原因造成的斜孔，可采用C15的素混凝土或砂漿，用導(dǎo)管通過水下澆筑的形式，將鉆孔回填至孔位開始偏移的深度往上1～2m處即可，然后用鋼筋防護網(wǎng)蓋住孔口，靜置24h后便可再次開鉆。

2.2 孔口坍塌

2.2.1 坍塌原因

本施工的場地在原二環(huán)路底層道路中間占道打圍，由于原城市道路施工時回填的路基土未完全夯實，給旋挖鉆孔帶來了許許多多的困難，其最主要由兩種情況造成。

(1)旋挖開始鉆孔時，原混凝土路面以下的回填土坍塌，導(dǎo)致無法埋設(shè)鋼護筒。若出現(xiàn)大面積坍塌時，甚至會影響到旋挖機及圍擋以外的交通安全。

圖1 回填土坍塌

圖2 回填土坍塌處理

(2)鉆孔過程中，旋挖機起下鉆時會帶動孔內(nèi)的護壁泥漿反復(fù)沖刷鋼護筒下的松散土層，使其不斷的坍塌，造成鋼護筒底部的懸空，從而導(dǎo)致鋼護筒的下沉或偏移(圖1)。

2.2.2 防治措施

(1)若現(xiàn)場出現(xiàn)較大的安全隱患時，在一般情況下采用C15的素混凝土或砂漿回填鉆孔(圖2)。但在回填處理之前用旋挖機在保證安全的前提下，繼續(xù)往下擴孔鉆進，取出松散的回填土，鉆至相對較穩(wěn)定的土層便及時回填混凝土至地面。將此孔放置1d后再重新放點開鉆，為安全起見可多放置幾日。

(2)在松散土層中埋設(shè)護筒時，首先要選擇直徑合適的護筒，一般護筒內(nèi)直徑比樁直徑大10cm左右，護筒周圍的土體要夯密實，可直接用鉆頭或鉆桿頭部墩實，或者在護筒外壁加些黃泥夯實使之不漏水。或用鋼絲繩連接護筒引出固定，防止下沉。護筒內(nèi)要保持一定的水位差，以保持在離護筒頂50～100cm的范圍內(nèi)為宜。鉆孔過程中，鉆頭起落時，到護筒位置時應(yīng)慢放慢提，防止碰撞護筒。

2.3 孔壁坍塌

2.3.1 孔壁坍塌原因

在鉆孔的過程中，會出現(xiàn)連續(xù)起下鉆后沒有進尺或未達到預(yù)期的進尺的情況。其原因可能是鉆遇松散的夾砂層，在護壁泥漿的沖刷下形成流砂，從而造成孔壁的坍塌，此情況可根據(jù)鉆挖出的土渣進行判定。泥漿濃度過低，成孔后待灌時間過長和澆筑時間過長以及吊放變形的鋼筋籠時都可能引起孔壁坍陷。

2.3.2 防治措施

提高護壁泥漿的濃度；搬運和吊裝鋼筋籠時，應(yīng)防止變形，安放要對準孔位，避免碰撞孔壁，盡可能縮短從成孔到開始澆筑的時間；在鉆孔過程中出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象時，回填已準備好的黃泥，可通過測繩控制，每次回填2～3m后下放旋挖鉆頭至孔底來回攪拌并加壓夯實，依照此方法連續(xù)操作幾次，次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定，經(jīng)處理后的鉆孔放置4～6h后可重新開鉆。

2.4 樁底沉渣過多

2.4.1 樁底泥渣過多原因

在成孔后和混凝土澆筑前分別用測繩測出孔深，兩次的數(shù)據(jù)之差即為鉆孔的沉渣厚度。本工程在施工中很多樁孔都出現(xiàn)了沉渣過厚，已超出規(guī)范要求的情況。造成這種情況的原因有：清孔不徹底；鋼筋籠吊放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，致使泥漿在孔底沉淀。

2.4.2 防治措施

本工程的樁基設(shè)計深度大多在30m以上，最長達44m。鋼筋籠過長，為防止鋼筋籠起吊時由垂直剛度不夠引起的鋼筋籠變形導(dǎo)致的質(zhì)量安全事故，采用在每個加勁箍中間加焊一個三角支撐，并在相鄰兩個加勁箍之間加焊一根斜支撐，其選用的鋼筋與主筋規(guī)格一致，這樣做出來的鋼筋籠非常的牢固。在下放鋼筋籠到孔底時，所有加焊的支撐都要割掉，這樣就導(dǎo)致成孔放置時間過長，沉渣過厚，改進措施是在保證鋼筋籠安全的前提下，在割掉所有支撐后鋼筋籠重新起吊出鉆孔并移至鉆孔旁，用旋挖機再一次清孔，完成之后再將鋼筋籠下放至孔內(nèi)，減少空孔時間，從而減少沉渣。下完鋼筋籠后，檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，則應(yīng)利用導(dǎo)管進行二次清孔，直至孔口返漿密度及沉渣厚度均符合規(guī)范要求。

另外鋼筋籠吊放時，使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁。開始澆筑混凝土時，導(dǎo)管底部至孔底的距離控制在50cm為宜。初始澆筑混凝土，應(yīng)有足夠的混凝土儲備量，一般采用較大料斗，使導(dǎo)管一次性埋入混凝土面以下1m以上，以利用混凝土澆筑的巨大沖擊力濺除孔底沉渣，達到清除孔底沉渣的目的。

3 鉆孔樁吊放鋼筋籠出現(xiàn)的問題

3.1 吊放鋼筋籠出現(xiàn)問題的原因

鋼筋籠吊放過程中不能下至孔底，其原因可以歸結(jié)為以下幾點：(1)鋼筋籠在起吊過程中造成的變形導(dǎo)致鋼筋籠軸線非直線；(2)孔徑不一致；(3)鋼筋籠下部插入孔壁。

3.2 防治措施

(1)鋼筋籠在加工時，一定要保證每一個主筋和加勁箍之間的焊點質(zhì)量。以及在起吊時，需專人指揮兩吊車之間的配合，以避免鋼筋籠不會因起吊操作失誤而變形。

(2)為保持孔徑基本一致，應(yīng)當時常檢查鉆頭的磨損情況，一旦鉆頭直徑磨損超過1.5cm時，應(yīng)適當補焊。

(3)為避免鋼筋籠吊放過程中插入孔壁，吊放鋼筋籠之前，將鋼筋籠下端50cm范圍內(nèi)的鋼筋圍繞軸線向中心收縮15～20cm即可。

4 水下混凝土澆筑過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題

4.1 卡管

4.1.1 卡管原因

水中澆筑混凝土過程中，無法繼續(xù)進行澆筑；返漿不順暢，甚至不返漿。其原因為：(1)起初澆筑時，隔水栓堵管；(2)導(dǎo)管沖洗不干凈，造成導(dǎo)管內(nèi)壁有混凝土凝結(jié)；(3)混凝土和易性、流動性差，造成離析；(4)混凝土中粗骨料粒徑過大；(5)施工中等待混凝土的時間過長或混凝土在導(dǎo)管中停留時間過長而卡管；(6)清孔不徹底，導(dǎo)管插入過深。

4.1.2 防治措施

(1)確保導(dǎo)管連接部位的密封性，及時檢查更換密封圈，導(dǎo)管接頭絲扣良好無損，接管時要上緊絲扣，保證導(dǎo)管的密封性。

(2)拆卸導(dǎo)管進行沖洗時，注意導(dǎo)管內(nèi)壁要徹底沖洗干凈。

(3)加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下澆筑要求混凝土必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過實驗室確定，坍落度宜為180～220mm。為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。

(4)粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)小于40mm。

(5)還要考慮混凝土的運輸距離及道路擁堵情況，控制好混凝土到達現(xiàn)場時間，確保澆筑的連續(xù)性。在混凝土澆筑過程中，混凝土應(yīng)緩緩倒入漏斗的導(dǎo)管，切勿封堵導(dǎo)管孔口，避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過程中，應(yīng)時刻監(jiān)控機械設(shè)備，確保機械運轉(zhuǎn)正常，避免機械故障的發(fā)生而導(dǎo)致水下澆筑混凝土不連續(xù)。

(6)保證清孔質(zhì)量，導(dǎo)管長度宜適合孔深的要求，其底部至孔底的距離控制在50cm。

4.2 短樁

4.2.1 造成短樁原因

本工程由于在城區(qū)內(nèi)施工，市政管線較多，而管線圖上與實際中的距離有一定的誤差，導(dǎo)致旋挖鉆進時經(jīng)常鉆遇市政污水管、雨水管。這些管道的埋設(shè)一般在3～7m的范圍，鉆進中不易被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致水下澆筑時混凝土順著管道流失，從而造成短樁。

4.2.2 防治措施

首先要統(tǒng)計出管線圖中樁位距離上述管道50cm內(nèi)的樁，在其鉆進施工時，一般采用干鉆，緩慢地往下探鉆。若已穿過管道的預(yù)設(shè)埋深后，未發(fā)現(xiàn)管道則直接向孔內(nèi)加護壁泥漿繼續(xù)往下鉆進；若鉆遇管道，則在現(xiàn)場立即采集管道與鉆孔重合部分距離的資料，及時反饋給設(shè)計方進行設(shè)計樁位調(diào)整，而現(xiàn)場則馬上用黃泥回填鉆孔處理。還有一種情況是鉆遇廢棄或已遷改過的管道時，則采用擴孔下鋼護筒的方式。鋼護筒下到管道埋深的位置以下，堵住損壞的管道口，再繼續(xù)鉆進。之后混凝土澆筑完后不拔出鋼護筒，從而避免混凝土的流失，鋼護筒在破樁時其中的一部分可以回收再利用。

4.3 斷樁

4.3.1 斷樁產(chǎn)生原因

混凝土凝固后不連續(xù)，中間被泥漿、孔渣等疏松體及泥土填充，輕微者為夾泥，嚴重者為斷樁。其原因：(1)導(dǎo)管底離孔底距離不合適，造成初埋導(dǎo)管深度不夠；(2)斷管；(3)灌樁過程中提升導(dǎo)管幅度過大；(4)孔中出現(xiàn)大窟窿。

4.3.2 防治措施

(1)前文中提到的，導(dǎo)管底部至孔底的距離控制在50cm為宜。如果導(dǎo)管底至孔底距離過大，造成首批混凝土入孔后，導(dǎo)管埋入長度小于80cm，或者更小，甚至埋不住導(dǎo)

管而斷樁。一旦此類情況發(fā)生，應(yīng)立即拔出導(dǎo)管，將鋼筋籠提出孔外，用旋挖機重新清孔至預(yù)定深度，重新下鋼筋籠及導(dǎo)管再次澆筑。

(2)斷管是由于導(dǎo)管插入混凝土深度過大，導(dǎo)管下部分混凝土已有強度，增大了提升導(dǎo)管的阻力，提升導(dǎo)管時將導(dǎo)管從法蘭連接處拔斷形成斷樁。斷管的原因主要是因為導(dǎo)管埋入過深，因此施工時一方面要提高灌樁的速度，另一方面要勤于檢查孔內(nèi)混凝土的高度和導(dǎo)管埋入混凝土的深度，一旦埋入深度超過6cm，應(yīng)及時提升導(dǎo)管并根據(jù)實際情況確定拆卸導(dǎo)管的節(jié)數(shù)。

(3)提升導(dǎo)管時，將管底提出混凝土面形成斷樁。導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的長度過少，提升幅度過大是直接的原因。因此，施工時要求技術(shù)人員應(yīng)時刻注意導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度不大于6m的同時，也不得小于2m。提升導(dǎo)管拆卸前，一定要探清楚導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深度以便確定拆卸導(dǎo)管的節(jié)數(shù)。

(4)如果成孔上下基本保持規(guī)則的圓形斷面，則混凝土上升的高度與拌合物的盤數(shù)有一定的比例關(guān)系。但實際施工時，有可能出現(xiàn)這樣的情況：清孔時，由于地層松散的原因在孔的中或下部出現(xiàn)塌孔，造成孔徑上下不一致，即所謂的“大肚子”，這時，混凝土在孔內(nèi)的上升高度與拌合物料盤數(shù)的比例關(guān)系就發(fā)生了改變，倘若還以孔徑較規(guī)則的比例關(guān)系推算混凝土用量，就會多計導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的長度，導(dǎo)致提升導(dǎo)管長度過大形成斷樁。因此要求技術(shù)人員在灌樁過程中不僅要記錄混凝土的澆筑次數(shù)，而且還要每車混凝土澆注后檢查一次實際混凝土上升的高度。

5 結(jié)束語

上述是結(jié)合二環(huán)路高架橋樁基施工過程中常見的一些質(zhì)量問題，分析問題原因，根據(jù)施工經(jīng)驗總結(jié)出的一些防治辦法，取得了很好的效果，在避免更多的損失上，取得了一定的成效。在旋挖鉆孔水下灌注樁施工中，針對具體的施工情況對各個環(huán)節(jié)都要有細微的控制，做到有的放矢，防微杜漸，有效的減小或避免工程質(zhì)量事故的發(fā)生，對工程的質(zhì)量、進度、效益都將起到積極的作用。

[1]JTJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S]

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