旋挖擴底灌注樁在長沙地鐵工程中的應用

付傳飛　雷賽男

摘 要：文章以長沙地鐵2號線黃興車輛段與綜合基地工程為實例，介紹了旋挖擴底灌注樁的施工工藝及控制重點；以檢測數據為依據得出了旋挖擴底灌注樁在工程建設中工程質量的可靠性；同時通過與其他類別樁基對比得出旋挖擴底樁更安全、更經濟。

關鍵詞：旋挖擴底；旋挖灌注樁；地鐵施工

中圖分類號：TU473 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）05-0157-01

隨著建設工程技術的不斷發展與更新，樁基礎工程也得到飛速發展，在工程的應用中人們會從降低工程造價、縮短工期、施工安全可靠性出發，通過對多種方案的比選，確定出最適合的方案。長沙市軌道交通地鐵2號線黃興車輛段與綜合基地工程通過方案對比，最終確定采用旋挖擴底灌注樁這種新工藝，并通過檢測數據證明擴底旋挖樁在本工程中的應用的可行性。

1 工程概況

長沙地鐵2號線黃興車輛段與綜合基地位于長沙市東郊黃興鎮太平村，工程地質情況從上至下為素填土、耕土、粉質粘土、粉土、粉細砂、卵石、強風化泥質粉砂巖、中風化泥質粉砂巖。中風化泥質粉砂巖呈褐紅色，粉砂泥質結構，中厚層狀構造，軟巖—極軟巖，巖性以長柱狀為主，塊狀、碎塊狀次之，局部節理發育。地下水主要有上層滯水、孔隙水、基巖裂隙水三大類。

本工程房屋結構為地上一層（局部兩層）的鋼筋混凝土框架結構，基礎采用旋挖鉆孔灌注樁，樁基澆筑混凝土為C45，樁端持力層為中風化泥質粉砂巖，單樁設計承載力特征值為7 100 kN，樁長約13～18 m，直樁外徑1 m，擴底至2 m，樁共計2 382根。

2 擴底機具原理

擴底機具是旋挖擴底灌注樁施工的關鍵。其構造原理：利用鉆桿下壓帶動活動套桿，使鉸接鉆齒擴張至設計尺寸（活動桿與鉸接齒連為一體），通過活動套桿底部的限制擋板與頂桿底部的限位擋板的間距來控制鉆齒擴張尺寸。施工時根據擴底樁設計尺寸及旋挖鉆機的型號，設計好擴底機具。擴底鉆頭根據設計擴大頭樁型及尺寸進行定制。本工程所定制的擴底機具構造如圖1、圖2所示。

3 旋挖擴底施工工藝

3.1 旋挖擴底

灌注樁工藝的重點部分在擴底施工和清孔，直樁部分施工工藝與普通旋挖樁基本一致，此處不復述。

3.2 擴底施工及清孔

①利用旋挖鉆斗按正常鉆孔工藝鉆至直樁樁底設計標高，并清理沉渣。

②將鉆桿提出孔外，用擴底鉆頭替換撈砂斗，同時檢查鉆頭擴刀的張開與收縮是否靈活自如，反復幾次，如無問題后即可將擴底鉆頭放至孔底，并從護筒頂向上量出鉆頭伸縮桿長度標在鉆桿上，以控制擴孔行程。根據試樁情況，當擴底鉆頭下壓70 cm時，擴底直徑為2 m。

③擴底前，將擴底鉆頭提離孔底，使其處于懸吊狀態，起動鉆機和水泵，檢查鉆機和水泵工作是否正常，如果正常即可開始擴底作業。

④擴底時進行慢速旋轉和下壓。擴底采用低速回轉的技術參數進行控制，開始時不隨意加壓，當運轉平穩后，依據鉆機的能力和孔內的反映情況，適當調整壓力，使擴底鉆緩慢張開并進行擴底作業，當其完全張開時，鉆桿上標記正好與護筒頂同高度。擴底施工流程如下：

首先，開始第一次擴底，第一次擴底鉆桿下降行程應控制在20 cm左右，然后將擴大鉆頭提至地面，換撈砂斗進行沉碴清理。

其次，第一次沉碴清理完成后，重新測定樁底標高，然后再更換成擴底鉆頭，進行第二次擴底。第二次擴底鉆桿下降行程應控制在15 cm左右。然后再將擴大鉆頭提至地面，換撈砂斗進行第二次沉碴清理。

再次，重復上述步驟直到進行第四次擴底，第四次擴底鉆桿下降行程至擴大頭完全張開。鉆頭完全張開后，在原位不加壓快速旋轉10 min左右，停止旋轉并向上勻速提出鉆頭。然后再將擴大鉆頭提至地面，換撈砂斗進行第四次沉碴清理。

然后，第四次沉碴清理完成后，應將擴大鉆頭清洗干凈，再更換至旋挖鉆機上。將擴大鉆頭輕放至孔底，不再施加壓力，擴大鉆頭可輕松完全張開（達到行程70 cm），方可判斷為擴底完成。否則，需再次重復擴底、撈碴的步驟，直到達到擴底完成的條件。

最后，要嚴格檢測清底后的樁底標高，若比前一次清底后測定的樁底標高底，則必須將旋挖鉆機顯示數據清零后重新讀數。直到旋挖鉆機進尺滿足擴大鉆頭完全張開的距離，且樁底標高不再變化為止。

⑤在擴底完成行程后，在原位不加壓繼續慢速回轉，進行清孔換漿，清孔達到要求后輕輕地、漸漸地向上提鉆。灌注前應采用帶彎頭的導管再次清孔，邊清邊轉動彎頭導管，以利于清除擴大頭邊角處的沉渣。

⑥擴底鉆頭提出孔外后，及時沖洗干凈并進行檢查，發現問題及時修理，以備下次使用。

4 樁基檢測

為檢驗旋挖擴底樁的施工質量，對部分工程樁采取靜載試驗法、鉆芯法、聲波透射法等檢測方法進行了檢測。

單樁豎向抗壓靜載試驗方法依據《建筑基樁檢測技術規范》（JGJ106-2003）要求執行，加載方式采用慢速維持荷載法。按設計單樁承載力特征值為2 500 kN和7 100 kN，最大試驗載荷分別為5 000 kN和14 200 kN。靜載試驗Q-S曲線未出現明顯拐點且未出現破壞跡象，樁頂最大沉降見表1、表2、圖3。根據試驗結果及Q-S曲線和S-lgt曲線圖分析得出，所檢測的工程樁單樁豎向抗壓承載力均滿足設計要求。

鉆芯取樣之一如圖4所示，圖為車輛段1H-1#樁鉆取得芯樣，呈柱狀，骨料分布基本均勻，膠結好，取芯長度15.79 m，樁底未見樁底沉渣。

聲波透射法對所檢測基樁的三個剖面進行了檢測，所有檢測結果均合格。

5 結 語

①根據檢測結果，以上旋挖擴底灌注樁的施工工藝能夠滿足工程質量，能夠達到相應的設計承載力要求，相對人工挖孔擴底灌注樁施工速度更快，更安全。

②與相同承載力要求的普通旋挖樁相比，可以降低鋼筋用量、縮短樁長、減小樁徑、減小承臺尺寸及減少土方的開挖與外運等，較大的降低了工程造價。

③旋挖擴底灌注樁具有施工速度快、安全、經濟的特點，值得在工程建設中大力推廣，但其擴孔及清孔工藝為樁基質量控制的要點，在工程應用中還需進一步總結經驗。

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