旋挖鉆孔灌注樁特性及施工工藝

王 成 全

(山西呂梁路橋有限公司，山西 呂梁 033000)

旋挖鉆孔灌注樁特性及施工工藝

王 成 全

(山西呂梁路橋有限公司，山西 呂梁 033000)

論述了旋挖鉆孔灌注樁的技術特性，從土層性質、運行成本、工程量等方面，分析了旋挖樁在工程應用中的局限性，并以濕作業旋挖成孔為例，介紹了旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝，為類似工程施工積累了經驗。

旋挖樁，鉆孔灌注樁，泥漿，鋼筋籠

0 引言

樁基礎具有穩定性好、承載力高、沉降量小的優點。在各類建筑工程中得到廣泛應用，特別是在高速公路建設和高層建筑中，樁基礎應用十分廣泛。在目前樁基施工中，鉆孔灌注樁已占據重要地位。

在高速公路建設中，在一些地質結構復雜，地質災害危險性較大的區域，鉆孔灌注樁基礎被廣泛采用，成樁后常見的質量事故也越來越多，例如樁身松散、裂縫、斷樁、夾泥等。樁基礎的作用是負責把荷載轉給持力層，其施工進展的快慢直接關系到整個施工進展。要確保成孔質量和施工進度，合理審慎選擇成孔設備就尤為重要。

旋挖樁是鉆孔灌注樁的一種。該技術具有廣泛的適用性，可在傳統技術難以鉆進的地層中進行有效使用。使用的旋挖鉆進工藝最顯著的特性是成孔速度快,是當今灌注樁成孔技術的最先進水平。與傳統的沖擊打孔技術相比，旋挖樁施工中的噪聲非常低，產生的泥漿污染少，被譽為“綠色施工工藝”。在我國進行旋挖樁施工技術的推廣和應用，具有很好的發展前景。

1 概述

自20世紀80年代開始，鉆孔灌注樁在我國的高層建筑、地鐵站、公路及鐵路橋梁等領域被廣泛應用，使用的成孔技術和設備也在不斷的改進。其中，旋挖鉆機是從國外引進的一種先進成孔技術，比我國常用的傳統成孔技術具有極大的改進，代表了目前鉆孔灌注樁成孔技術的先進水平。

旋挖鉆孔灌注樁，指由旋挖鉆機施工成樁的樁型，通過鉆斗不斷的旋轉鉆進，全自動化進行挖土、提升、卸土等流程的反復循環，直至達到設計孔深而成孔。在工程上簡稱旋挖樁。

旋挖樁的施工原理。通過伸縮式鉆桿的自重和固定于桅架上的油缸液壓壓力的作用，利用鉆桿和鉆斗的旋轉，通過動力頭旋轉切削土體使土屑裝滿鉆斗后提升鉆斗出土，自動調節鉆桿垂直度和計量鉆進深度，反復循環直至成孔。

旋挖樁具有適應性較強，能夠在不同的地質條件下進行施工：

1)將旋挖鉆進工藝應用于粘土層、砂層、淤泥質等地層，具有顯著的成孔速度和質量。2)將旋挖鉆進工藝應用于砂巖、灰巖及花崗巖等地層，比傳統的成孔方式快1倍以上。在單軸抗壓強度為30 MPa以下的硬巖中進行鉆進施工，其成孔速度也較為理想。3)在軟弱地層中應用旋挖鉆進工藝，其成孔速度也較快。其中，使用套管跟管鉆進或鋼筒護壁法可有效預防和處理鉆進中的坍孔難題。

2 旋挖樁施工應用的特性和局限性

近年來，在我國樁基礎施工中，特別是大型的場館建設和公路鐵路工程中，旋挖樁的應用較多。如在我國奧運會場館修建、北京地鐵修建、青藏鐵路建設等工程中，該技術起到了重要的作用。在我省(山西)，旋挖樁的應用還不多，可供參考的施工經驗較少。我省(山西)的地質條件復雜，進行旋挖樁技術的推廣和應用，具有極大的發展前景。

2.1 旋挖樁技術特性

1)廣泛的適應性。根據不同的地質條件，配備不同鉆頭，即可應用于不同的地質條件，地域限制對樁基施工的影響降至最低，特別是在粘性土層的樁基施工中效益顯著。2)成孔速度快。旋挖鉆機的成孔速度最快能夠達到1 m/min，可有效確保工程進度，節省工期，減少施工投入。大量的工程表明，將不同的成孔方式應用于相同地層中的鉆進，使用的旋挖鉆進工藝成孔速度最快，這對有效縮短工期是非常有利的。3)安全、環保特點突出。旋挖樁施工中的設備自動化程度高，人員配備簡單，這對減少工地意外事故的發生是非常有利的。采用旋挖樁基施工，泥漿大大減少，噪聲污染比傳統沖擊鉆孔技術降低60%，極大的改善施工環境。4)成孔質量高，樁體承載力高。旋挖鉆機采用內伸縮全導桿鉆進，能有效確保樁的垂直度，且樁徑誤差小，孔底殘渣小，顯著提高樁體承載力。鉆進過程中，鉆頭進行多次掃孔，可有效避免出現縮孔問題。5)成孔施工的自動化程度高。在成孔施工中，旋挖鉆機的一體化和自動化程度很高，在場地內進行移動、立桅桿對孔位等都十分的方便。需要轉場施工時，鉆機的拆卸和安裝都無需輔助設施，在地形復雜的工地內可自行移動，具有很強的機動性性能。

2.2 應用的局限性

應用旋挖鉆機進行樁基施工，具有顯著的成孔速度和成孔質量。但在工程中的應用卻有著顯著的局限性，這一切都制約著該技術的推廣和應用。

1)施工土層制約。在我國大量的工程應用中發現，將旋挖鉆機應用于硬巖層以及較致密的卵礫石、孤石層時，出現孔內事故和機械事故的情況較多，難以體現出其鉆進速度快的優勢。2)整機價格昂貴。目前，無論是國產還是進口的旋挖鉆機，其整機價格大約在400萬元～600萬元以上。這對于一些樁基施工企業來說，還是比較昂貴的。3)運行成本較高。旋挖鉆機的價格昂貴。同時，其進行全負荷的正常工作，超過大約為6 300 h的壽命后，進行部件更換和修理的成本也不低。這一切都會造成采用旋挖鉆機施工的成本高，使得進行樁基施工的成本大大增加。4)工程量制約。旋挖鉆機施工適合工程量大，場地開闊、平整的單項建設工程，才能較好地發揮其優勢。

3 施工工藝

在本文中，以濕作業旋挖成孔為例，介紹旋挖鉆孔灌注樁的施工工藝。

1)測量定位。對建設單位提供的測量控制點進行復核后，進行各樁位中心點定位。在定位后的中心點埋設鋼護筒并固定，以雙向十字線控制樁中心，見圖1。在開鉆前，必須進行鉆頭中心是否與樁位中心重合的校核。在鉆進過程中，定期對鉆具位置、垂直度等進行檢測，以確定成孔質量。

2)護筒埋設。在旋挖樁施工中，護筒的作用在于定位、保護孔口和維持水位高差等效果，見圖2。選擇采用打埋和挖埋等方法合理設置較多。當采用挖埋方式時，護筒與坑壁之間須使用粘土填實，應進行標識牌豎立或彩帶圈圍。

3)泥漿制備。使用膨潤土制成的泥漿進行護壁，通過泥漿與地下水之間的壓力差來有效提高孔壁的穩定性。泥漿護壁在鉆進施工起預防坍孔作用的同時，還具有穩定孔內水位及便于挾帶鉆碴的效果。

在制備的護壁泥漿中，泥漿比重是確保護壁效果的關鍵。當其中的泥漿含量過小時，就難以起到護壁的效果。當其中的泥漿含量過大時，則容易堵塞泥漿泵，嚴重的會影響到混凝土的置換。在施工設計中，為確保成孔質量，應綜合考慮施工條件，合理選擇泥漿比重，也可參照表1。

表1 泥漿指標表

4)鉆孔(見圖3)。在鉆孔過程中，要根據土層情況合理調節泥漿的比重、粘度。針對不同地層情況，選擇合適的鉆頭，控制鉆進速度。通過在鉆桿上設置導向環，保證鉆孔的垂直度。

5)清孔。成孔達到設計深度時，進行泥漿指標測試，對發現的超標應及時調整，然后進行第一次清孔，清孔必須徹底。

將鉆頭放入孔底進行掃孔，將其中的沉渣撈除。第一次清孔結束后，進行孔深測量，將其作為第二次清孔后進行沉淤測量的依據。

將導管吊放完成后，用標準測錘測沉淤值，測試進、出口泥漿

指標后，利用水泵或加氣的方法進行第二次清孔，孔底沉渣一般控制在不大于15 cm范圍內。

6)制作鋼筋籠并安裝。嚴格按要求進行鋼筋加工和鋼筋籠焊接(見圖4)，確保各搭接位置焊接的牢固。

在鋼筋籠安裝過程中，要采取合理措施，以免刮傷孔壁，使得孔底沉渣厚度增加。

在鋼筋籠起吊過程中，為確保籠軸線重合，采取三點起吊法是一種非常有效的方式。鋼筋籠入孔時，先對準孔位后，慢慢下放。在下放過程中，應采取有效措施確保鋼筋籠的垂直和穩定，不得出現大幅晃動，以避免對孔壁造成碰撞，要絕對禁止強行沖擊下放。當下放遇阻后應查明原因并處理。

7)吊放導管。在下放前，采用水密性試驗對導管進行檢驗，檢驗是否存在著漏氣、漏水和變形等影響嚴密性的情況，經檢驗無誤后方可進行下放。先將導管下放至孔底，再對比下放的導管長度和孔深并校核無誤后，將導管提起30 cm～50 cm，進行第二次清孔。

8)混凝土澆筑。該工序是確保成樁質量的關鍵，直接決定灌注樁的施工質量。在灌注前，必須進行坍落度試驗，拌和均勻的混凝土坍落度應控制在180 mm～220 mm。在灌注過程中，須連續進行混凝土的澆筑。應設定專人進行混凝土面上升監控，實時進行記錄。澆筑完成后，為確保樁身質量，樁頭頂面應比設計標準高50 cm～100 cm。

4 結語

旋挖樁具有的高效能、高質量、高智能、低污染等特點，使得其被譽為“綠色施工工藝”。我國正處于基礎設施大發展時期，隨著公路和鐵路建設向中西部地區推進，該地區地質條件較為復雜，旋挖樁良好的適應性將會得到極大的體現。

隨著我省(山西)大規模的城市建設，隨著文明施工、環境保護、城市綜合治理等對工程的新要求，旋挖樁施工工藝具有非常廣闊的前景，在工程中的應用也會越來越普遍。

[1] 董志勇.旋轉鉆機鉆孔灌注樁施工技術[J].建材與裝飾(下旬)，2008(6)：56-58.

[2] 楊國棟.淺議旋挖鉆孔灌注樁的應用及施工質量控制要點[J].現代物業(上旬刊)，2015(5)：7-9.

[3] 王 強.旋挖成孔灌注樁施工質量控制技術探討[J].低碳世界，2015(10)：87-89.

The characteristics and construction technology of rotary digging bored piles

Wang Chengquan

(ShanxiLvliangRoad&BridgeLimitedCompany,Lvliang033000,China)

This paper discussed the technology characteristics of rotary digging bored piles,from the soil properties,operation cost,volume and other aspects,analyzed the limitations of rotary digging pile in engineering application,and taking the wet homework rotary digging pore forming for example,introduced the construction technology of rotary digging bored piles,accumulated experience for similar engineering construction.

rotary digging pile,bored pile,mud,steel reinforcement cage

2015-10-13

王成全(1974- )，男

1009-6825(2015)36-0064-02

TU473.14 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A