機(jī)械成孔灌注樁施工技術(shù)分析

許曉明

摘要：分別從旋挖鉆機(jī)施工、沖擊鉆機(jī)施工以及長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工三種機(jī)械成孔灌注樁施工方法探討了機(jī)械成孔灌注樁施工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，結(jié)合施工實(shí)際情況，詳細(xì)論述了機(jī)械成孔灌注樁施工中存在的主要問(wèn)題，提出了對(duì)應(yīng)的解決措施，形成了相對(duì)完善的機(jī)械成孔灌注樁施工技術(shù)體系。

關(guān)鍵詞：灌注樁；旋挖鉆；機(jī)械成孔一、引言

機(jī)械成孔灌注樁技術(shù)由于主要的施工任務(wù)都在隱蔽處進(jìn)行，導(dǎo)致在整個(gè)施工過(guò)程中不能對(duì)之進(jìn)行持續(xù)有效觀察。同時(shí)，在成樁之后也不能馬上進(jìn)行檢查與驗(yàn)收，一旦施工過(guò)程中出現(xiàn)部分質(zhì)量因素，會(huì)對(duì)主體工程的質(zhì)量和施工進(jìn)度造成影響。因此，有必要在對(duì)不同的機(jī)械成孔灌注樁的施工技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，探討施工過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，并提出對(duì)應(yīng)的施工測(cè)量，以達(dá)到施工設(shè)計(jì)規(guī)范。

二、機(jī)械成孔灌注樁的主要施工技術(shù)

（一）旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)。(1)施工技術(shù)。施工工序?yàn)椋簻y(cè)放點(diǎn)位—鉆機(jī)就位—點(diǎn)位的復(fù)測(cè)—旋挖成孔與護(hù)壁施工—成孔的驗(yàn)收—鋼筋籠沉放—導(dǎo)管的安裝—混凝土澆筑。(2) 旋挖樁施工優(yōu)勢(shì)及局限性。旋挖鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備的成孔速度快，成本較低、充盈系數(shù)小，有利于施工環(huán)境的控制。且因?yàn)椴捎昧瞬裼蜋C(jī)作為動(dòng)力，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的電力負(fù)荷要求較低。但是，對(duì)于存在較大漂石的地層以及含有密實(shí)卵石層的工程，其施工難度較大，導(dǎo)致其成孔作業(yè)中存在一定的局限性。

（二）沖擊鉆機(jī)施工技術(shù)。(1) 施工技術(shù)。沖擊鉆的施工工序?yàn)椋簻y(cè)放點(diǎn)位—鉆機(jī)就位—護(hù)筒的埋設(shè)—點(diǎn)位的復(fù)測(cè)—沖擊成孔—成孔的驗(yàn)收—成孔清理—鋼筋籠沉放—澆筑導(dǎo)管設(shè)置—再次清孔—混凝土的澆筑。(2) 沖擊鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)及局限性。雖然沖擊鉆機(jī)具有上述相關(guān)的施工優(yōu)點(diǎn)，但是與旋挖鉆機(jī)相比，沖擊鉆機(jī)的功效比較低，且存在著移動(dòng)不方便、成孔速度慢等問(wèn)題，通常成孔速度在30m—40m/天，而且在施工過(guò)程中存在著安全性較差的問(wèn)題。而且在施工過(guò)程中產(chǎn)生了大量的泥漿，對(duì)施工場(chǎng)地的環(huán)境影響較大。而且在施工過(guò)程中需要較大的電力負(fù)荷。所以，成孔施工過(guò)程中一般是與其他的成孔鉆機(jī)配合使用，主要扮演“清道夫”的角色。

（三）長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工技術(shù)。(1) 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工方法。由于長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)在施工過(guò)程中容易出現(xiàn)成孔孔壁垮塌、孔徑縮小以及受地下水影響等問(wèn)題，因此在施工的組織設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)地層的不同特點(diǎn)采用對(duì)應(yīng)的施工技術(shù)方案。① 干成孔施工技術(shù)：測(cè)放點(diǎn)位—鉆機(jī)就位—點(diǎn)位的復(fù)測(cè)—成孔施工—成孔的驗(yàn)收—鋼筋籠沉放—澆筑導(dǎo)管的安裝—混凝土的澆筑。② 后插鋼筋籠施工技術(shù)：測(cè)放點(diǎn)位—鉆機(jī)就位—點(diǎn)位的復(fù)測(cè)—成孔施工—成孔的驗(yàn)收—混凝土澆筑—鋼筋籠后插。 (2) 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用局限性。長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)的施工具有施工速度快、成孔速度高的優(yōu)點(diǎn)，每日成孔長(zhǎng)度保持在120m—150m之間，且混凝土的充盈系數(shù)保持在1.05左右。因?yàn)樾】讖降墓嘧端诘臉?gòu)筑物載荷較小，而且在施工過(guò)程中對(duì)深入密實(shí)卵石層的深度也控制在1m以內(nèi)，且可以直接采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)進(jìn)行施工。在整個(gè)施工過(guò)程中，長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工不會(huì)產(chǎn)生泥漿，使得整個(gè)施工場(chǎng)地較為清潔。對(duì)于少數(shù)施工過(guò)程中遇到粉質(zhì)粘土層中包含直徑較大的卵石時(shí)，可以結(jié)合沖擊鉆進(jìn)行成孔施工。

三、機(jī)械成孔灌注樁施工關(guān)鍵點(diǎn)及采用的技術(shù)

（一）鉆孔工序。從具體的施工條件來(lái)看，不論采取何種機(jī)械灌注樁的成孔施工，導(dǎo)致護(hù)筒漏水的一個(gè)主要原因在于護(hù)筒鋪設(shè)過(guò)程中，其基坑與護(hù)筒之間存在較大的縫隙，導(dǎo)致護(hù)筒內(nèi)外之間的水位差別過(guò)大。而且在護(hù)筒的提升過(guò)程中，孔壁會(huì)對(duì)護(hù)筒產(chǎn)生碰撞，從而導(dǎo)致護(hù)筒出現(xiàn)漏水。因此，當(dāng)鋪設(shè)護(hù)筒的過(guò)程中，應(yīng)該盡量選擇土質(zhì)相對(duì)較為均勻的黏土對(duì)護(hù)筒進(jìn)行夯實(shí)作業(yè)處理，且要對(duì)粘土的含水量予以關(guān)注。在護(hù)筒的提升過(guò)程中，要盡量避免對(duì)護(hù)筒壁產(chǎn)生的碰撞。

（二）孔徑彎曲與偏差糾正。在機(jī)械成孔施工過(guò)程中，由于作業(yè)設(shè)備安置位置不平整、不穩(wěn)固或者鉆孔設(shè)備安裝過(guò)程中沒(méi)有對(duì)其穩(wěn)定性予以控制，從而導(dǎo)致成孔路徑出現(xiàn)彎曲、成孔孔徑出現(xiàn)幾何偏差等問(wèn)題。從施工實(shí)際情況來(lái)看，造成上述偏差的問(wèn)題主要與施工對(duì)象地層的實(shí)際地層環(huán)境有關(guān)，例如地層土質(zhì)分布不均勻、硬度不一、存在大塊的巖石等問(wèn)題。

鉆機(jī)安裝的過(guò)程中，必須確保鉆架滑輪與轉(zhuǎn)盤(pán)的中心處于一條直線，而且偏差要控制在20cm以下。尤其是在當(dāng)?shù)貙拥牟痪鶆虺潭容^大時(shí)，所選擇的鉆機(jī)必須具有足夠的自重和強(qiáng)度，但是，這將導(dǎo)致成孔施工速度較慢。為了避免出現(xiàn)鉆孔傾斜的問(wèn)題，必須在施工過(guò)程中采用導(dǎo)正裝置，或者在作業(yè)過(guò)程中將鉆頭提出，對(duì)鉆頭進(jìn)程重復(fù)清理，保證鉆孔作業(yè)精度。

（三）鋼筋籠上浮問(wèn)題及解決措施。鋼筋籠上浮現(xiàn)象就是指鋼筋籠的實(shí)際位置與預(yù)期位置相比，其位置相對(duì)較高。導(dǎo)致該問(wèn)題的主要原因是建筑鋼筋籠所使用的混凝土自身具有一定的流動(dòng)性，這將造成混凝土澆筑導(dǎo)管埋深過(guò)大，最終使得混凝土將鋼筋籠托起的位置超出了設(shè)計(jì)位置。同時(shí)，當(dāng)使用導(dǎo)管向鋼筋籠澆筑混凝土?xí)r，若將導(dǎo)管提升，則會(huì)在導(dǎo)管深入鋼筋籠

1cm左右時(shí)對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生沖擊作用，使得鋼筋籠位置發(fā)生變化。另外，當(dāng)進(jìn)行混凝土的澆筑作業(yè)時(shí)，澆筑的最終位置超出了鋼筋籠的實(shí)際位置，導(dǎo)致上部混凝土較早出現(xiàn)凝固問(wèn)題，在其表面產(chǎn)生一層硬殼，當(dāng)將澆筑導(dǎo)管提升時(shí)也對(duì)鋼筋籠的位置造成了改變。

根據(jù)導(dǎo)致鋼筋籠位置發(fā)生變化的原因，可以采取不同的技術(shù)措施對(duì)之進(jìn)行處理：① 最初確定鋼筋籠位置的過(guò)程中要對(duì)該位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確保孔口牢固可靠；② 施工過(guò)程中要合理提高混凝土的澆筑施工速度，合理縮短施工時(shí)間，避免在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)鋼筋籠上層出現(xiàn)先凝固的問(wèn)題。且在澆筑施工的過(guò)程中要對(duì)混凝土灌注的深度以及澆筑導(dǎo)管的埋深進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；③ 當(dāng)出現(xiàn)鋼筋籠上浮問(wèn)題時(shí)，必須立即停止混凝土的澆筑作業(yè)，在對(duì)上浮深度和已經(jīng)澆筑混凝土深度進(jìn)行計(jì)算之后，采用對(duì)應(yīng)的緩解措施。

（四）沉渣過(guò)厚問(wèn)題及解決措施。成孔樁端部出現(xiàn)沉渣過(guò)厚問(wèn)題的主要原因是成孔作業(yè)環(huán)節(jié)中的清渣工序不足而造成的。當(dāng)沉渣厚度不足時(shí)將會(huì)使得灌注樁的承載能力以及抵抗變形的能力下降，這主要是因?yàn)椋孩?清孔不到位將導(dǎo)致鉆孔作業(yè)中需要重復(fù)清理端部的沉渣，從而延長(zhǎng)混凝土的澆筑時(shí)間。加之泥漿比重較大，在混凝土體中下沉的速度快，最終會(huì)形成沉渣問(wèn)題；② 初灌量較少，較少的初灌量不能通過(guò)動(dòng)、勢(shì)能將其中的沉渣返流出來(lái)，使得沉渣持續(xù)集中在樁孔的底部，這都會(huì)造成沉渣問(wèn)題。

在施工過(guò)程中，可以通過(guò)下述措施對(duì)之予以控制：確保

30min以上的清孔時(shí)間；盡量使用比重合適的泥漿；鋼筋籠沉放過(guò)程中盡量保持垂直、緩速；使用澆筑導(dǎo)管對(duì)底部進(jìn)行清水的二次沖孔，減少沉渣厚度；將初灌量控制在導(dǎo)管底部能埋入混凝土1.0m以上，確保能對(duì)底部沉渣進(jìn)行有效的沖刷。

結(jié)語(yǔ)：機(jī)械成孔灌注樁的施工是一個(gè)系統(tǒng)化的施工工種，在施工的過(guò)程中要根據(jù)所施工的實(shí)際地層特點(diǎn)選擇合適的施工鉆孔施工機(jī)具作為施工設(shè)備，以保證施工工程具有施工工期短、施工質(zhì)量高、施工穩(wěn)定、成孔速度快的特點(diǎn)。對(duì)于施工過(guò)程中存在的典型問(wèn)題，應(yīng)該根據(jù)工地中所遭遇的實(shí)際情況采取對(duì)應(yīng)的措施予以預(yù)先解決。

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