淺析旋挖鉆孔灌注樁施工技術

鄭漢文

摘要：隨著建筑樁基施工技術的不斷進步，旋挖鉆孔灌注樁憑借著成孔速度快、質量好、污染小等特點，在樁基礎施工中得到越來越廣泛的應用。本文結合應用實例，介紹了旋挖鉆孔灌注樁施工技術，并對施工中的難點及質量控制措施進行闡述，最終取得了令人滿意的施工結果，為類似工程的應用提供參考。

關鍵詞：樁基；旋挖鉆孔；泥漿制備；成孔；灌注混凝土；檢測

1 引言

旋挖鉆孔灌注樁是近年來應用較為廣泛樁基施工技術，在公路、鐵路、市政橋梁樁基施工中廣泛應用。旋挖鉆孔灌注樁是利用旋挖鉆機鉆桿和鉆斗的旋轉，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、挖土、提升、卸土和泥漿置換護壁，反復循環而成孔。其施工特點是成孔作業速度快、質量好、效率高、泥漿污染少，是工期緊、環保要求高的項目的首選。本文結合工程應用實例，重點介紹旋挖鉆孔灌注樁的施工技術，以供廣大施工者參考。

2 工程概況

某建筑工程為鋼筋混凝土框架結構，樁基礎采用旋挖鉆孔灌注樁施工技術。該工程地基土質松散，為回填區，回填深度達14.82m，樁總數529根，樁徑有分別為1800mm、1500mm和1200mm三種。

3 旋挖鉆孔灌注樁施工技術

3.1 施工順序

測量放線→埋設護筒→泥漿制備→鉆機就位→鉆進成孔→鋼筋籠制作、吊放→下導管、清孔→灌注混凝土→提導管、拔護筒→樁身承載力和完整性檢測。

3.2 測量放線

（1）測量人員根據甲方提供的測量坐標點，結合樁位布置圖，布測準確合理的工程控制網，并根據軸線和樁位進行放線定位，并在每樁正式施工前用全站儀進行復核；樁位測設依據施工場地外的控制點采用極坐標法測設，測設角度使用全站儀，量度距離使用50m鋼卷尺。

（2）樁位定位用鋼筋扎入土中拔出后灌入雙飛粉，并插入200mm～300mm長的竹簽，竹簽上應注明樁號，以便于復核樁位和防止漏打樁。

（3）樁位軸線測放后通知監理工程師復測認可后方可進行下道工序。

（4）樁位允許偏差：單樁、條形樁基沿垂直軸線方向和群樁基礎中的邊樁為10mm；條形樁基沿軸線方向和群樁基礎中間樁為150mm。

3.3 埋設護筒

樁基定位后，根據樁定位點拉十字線釘放4個控制樁，以此為基準埋設鋼護筒，要求準確穩固，對旋挖鉆頭作業起到較好的定位導向作用。護筒選用4mm～8mm厚鋼板卷制而成，其內徑應大于鉆孔直徑100mm，長度不宜小于2.0m，上部開設2個溢漿孔。護筒埋設時，由人工、機械配合完成，主要利用鉆機旋挖斗將其靜力壓入土中，其頂端應高出地面200mm，并保持水平，護筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm；護筒埋設要保持垂直，傾斜率應小于0.5%?；靥钔翆虞^疏松的旋挖鉆孔灌注樁，護筒應加高加深，護筒下端外側采用黏土填實，從而有效保護孔口，防止坍塌。

3.4 泥漿制備

（1）泥漿的配比

深回填土層主要為素填土和雜填土，土質較疏松，容易產生泥漿滲漏，穩定性差，應通過提高泥漿比重、摻入鋸木和增黏劑來提高泥漿黏度，維持孔壁穩定。泥漿比重1.2～1.5，黏度22s～25s，含砂率小于4%，膠體率不小于95%。

（2）泥漿的制備

現場設泥漿池（含回漿用沉淀池及泥漿儲備池），要有較好的防滲能力，泥漿制備的能力應大于鉆孔時的泥漿需求量，每臺鉆機的泥漿儲備量應不少于單樁體積的兩倍。在沉淀池的旁邊設置渣土區，沉渣采用反鏟清理后放在渣土區，保證泥漿的巡回空間和存儲空間。

制備泥漿設備主要有泥漿攪拌機、水力攪拌器或回旋樁機等。

3.5 鉆機就位

旋挖鉆機進場施工時，應保證機械穩定、安全作業，必要時可在場地內鋪設能保證其安全行走和操作的鋼板或路基板。在樁位復核正確，護筒埋設符合要求，護筒、地坪標高已測定的基礎上，鉆機才能就位；鉆機定位要準確、水平、垂直、穩固，鉆機導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線應保持在同一直線。旋挖鉆機就位后，利用自動控制系統調整其垂直度。鉆機安放定位時，要機座平整，機塔垂直，轉盤（鉆頭）中心與護筒十字線中心對正，注入泥漿后，進行鉆孔（見圖1）。

圖1 旋挖鉆機示意圖

3.6 鉆進成孔

（1）根據土層情況正確選擇鉆斗底部切削齒的形狀、規格和角度，成孔前和每次提出鉆頭時，應檢查鉆斗和鉆桿連接銷子、鉆斗門連接銷子以及鋼絲繩的狀況，對磨損超標的應及時更換，并應清除鉆斗上的渣土。

（2）根據護筒標高、樁頂設計標高及樁長，計算出樁底標高，以便鉆孔時加以控制。

（3）鉆進成孔過程中，根據地層、孔深變化，合理選擇鉆進參數，及時調制泥漿，保證成孔質量。鉆進過程中應經常檢查鉆桿垂度，確?？妆诖怪?。為準確控制孔深，應備有校核后百米鋼絲測繩，并觀測自動深度記錄儀，以便在施工中進行觀測、記錄。

（4）旋挖鉆機成孔應采用跳挖方式，鉆頭倒出的土距樁孔口最小的距離應大于6m，并應及時清除，保證場地干凈整潔，利于下一步施工。應根據鉆進速度同步補充泥漿，保持所需的泥漿面高度不變，泥漿補充一般采用泵送方式。

（5）鉆進過程中必須控制鉆頭在孔內的升降速度，防止因漿液對孔壁的沖刷及負壓而導致孔壁塌方。由硬地層鉆到軟地層時，可適當加快鉆進速度；當軟地層變為硬地層時，要減速慢進；在易縮徑的地層中，應適當增加掃孔次數，防止縮徑；對硬塑層采用快轉速鉆進，以提高鉆進效率；砂層則采用慢轉速慢鉆進并適當增加泥漿比重和黏度，減小每個鉆進回次的進尺量，保證孔壁穩定。鉆進達到要求孔深停鉆后，注意保持孔內泥漿的漿面高程，確保孔壁的穩定。

（6）當鉆進至設計樁底標高時，應及時停止鉆進，提出鉆頭，并讓成孔樁靜止0.5h。此地層在0.5h之內，懸浮在泥漿中的沙礫沉淀接近80%，此時采用清孔鉆頭貼近樁底進行第一次清孔。待孔底沉渣不得大于設計要求，泥漿密度比較穩定后，方可進行下一道工序，直至第二次清孔。

3.7鋼筋籠的制作、吊放

鋼筋籠在加工場統一加工制作，運至現場進行吊放。若場地運輸困難，可在現場內加工制作。（見圖2）

（1）鋼材規格、材質、焊條型號符合設計和規范要求，進料要有材質單和合格證，鋼筋原材進場后按鋼筋的型號、直徑、長度分別進行堆放，設立識別標志。

（2）主筋接長采用焊接或機械連接，制作時在成形架上安放架立筋，按等間距將主筋布置好，用電弧焊將主筋與架立筋固定；按規定的間距纏繞箍筋，并用電弧焊或扎絲將箍筋與主筋固定。

（3）在鋼筋籠上、下端及中部每隔2m距離于同一橫截面上對稱設置四個鋼筋“耳環”，確保鋼筋籠與孔壁保持設計保護層距離。

圖2 樁身鋼筋籠吊裝示意圖

（4）鋼筋籠的吊放要對準孔位扶穩輕放、慢放，避免碰撞孔壁。下放過程中，注意觀察孔內水位情況，如有異樣，立即停止，及時檢查是否塌孔。

（5）鋼筋籠采用分節吊放時，應將其逐步接長后再放入孔內。利用先吊入孔內的鋼筋籠上部架立筋將籠體固定在護筒上，利用吊機將上節鋼筋籠臨時吊住進行兩節鋼筋籠的接長，鋼筋籠接長后需對焊縫檢查驗收，冷卻后再沉入孔內。

（6）鋼筋籠下放之前必須按設計要求計算好安置高度。鋼筋籠要順直，防止扭曲，并用吊筋、吊繩控制好安置高度，防止鋼筋籠下沉或上浮，鋼筋籠安置誤差+100mm。鋼筋籠吊放到位后用吊筋固定在護筒上，保證鋼筋籠的設計標高，同時也可防止灌注混凝土時鋼筋籠的上浮。

3.8 下導管、清孔

（1）澆注導管采用鋼質導管，根據樁徑選用內徑為200mm～350mm的導管。導管接頭選用絲口或抱箍式接頭，可加快導管接長拼裝及拆除速度。導管長度根據樁長確定，底節導管一般不短于4m，標準節導管可采用節長3m的導管，同時配備一些0.5m、1.0m、1.5m的短節導管以作長度調整。

（2）導管使用前需進行水密性及接頭抗拉試驗，檢驗其水密性及接頭強度，試驗合格后方可使用。進行水密試驗的水壓不低于孔底靜水壓力的1.3倍。

（3）導管在井口安裝。安裝時夾板應扣牢，對接前必須仔細檢查管壁及接頭絲扣、密封圈的完好情況。加密封膠圈后應涂抹黃油密封，確保導管不漏水。

（4）導管下放時，保持導管居于孔中間緩慢、小心輕放，避免磕碰鋼筋籠，以防導管提升時掛壞鋼筋籠或將鋼筋籠提起。全部下入孔內后，應放到孔底，以便核對導管長度及孔深，然后提起0.3m～0.5cm，進行二次清孔。（見圖3）

圖3 清孔示意圖

（5）二次清孔應根據不同的孔深和樁徑選擇正循環或反循環換漿法，通過泥漿循環將孔底沉渣或濃度較大的泥漿置換出來，清孔后孔底500mm以內泥漿比重應小于1.25，含砂率不大于8%，黏度不大于28s。灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指標應符合下列規定：對端承型樁不應大于50mm，對摩擦性樁不應大于100mm；對抗拔、抗水平力樁，不應大于200mm。

3.9 灌注混凝土

（1）清孔完畢后，由導管上部塞入隔水栓，塞入深度以臨近水面為準。首次灌注混凝土時，應有足夠的混凝土儲備量，確保導管首次埋入混凝土面的深度不小于1.0m～1.2m。隨著不斷地灌注，孔內混凝土面的上升，在保持導管一定埋深的情況下，隨時提升和拆卸導管，直至灌注成樁，如圖4所示。

圖4 水下混凝土灌注示意圖

（2）導管埋入混凝土深度宜為2m～6m，嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度，應有專人測量導管埋深及管內外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土灌注記錄。

（3）在灌注過程中，應始終保持導管位置居中，經常測探樁孔內混凝土面的位置，計算導管埋置深度，以便及時拆除導管，調整導管埋置深度，防止埋管過深造成鋼筋籠上浮、堵管、掛鋼筋籠等現象發生，造成質量事故；起拔導管時，應先測量混凝土面高度，根據導管埋深確定拔管節數；要勤檢查，均勻拔管，保持埋深在2m～6m，混凝土灌注到樁孔上部6m以內時，可不再提升導管，直到灌注至設計標高后一次拔出。

（4）為消除浮漿及測量誤差的影響，保證樁頂灌注質量，混凝土的灌注應比設計樁頂高出一定高度。由于深回填土層土質復雜、情況特殊，超灌高度宜控制在1.0m～1.5m，以保證樁頂混凝土完整、無松散層。在灌注將近結束時，應核對混凝土的灌入數量，準確測定混凝土面的高度，以確定混凝土的灌注高度是否正確。

（5）由于水下灌注樁經常出現樁頭浮漿太多、破除到設計標高時混凝土密實度達不到設計要求，或者是混凝土超灌高度較大，造成混凝土浪費嚴重等情況，故采用一種杯形線錘（見圖5）精確測量水下灌注混凝土高度，可有效消除以上弊病。在水下灌注樁身混凝土且混凝土未凝固時，將杯型線錘慢慢沉入泥漿面下一定的距離，此時混凝土（或泥漿）已經將杯體灌滿，在吊繩上做好記錄，然后將杯型線錘提出，檢查杯體內倒出的物體是否為混凝土（主要檢查混凝土骨料）。若為浮漿或泥漿，則重新測量，將杯型線錘沉至泥漿面下更深處后，再提出檢查，如此循環，直至杯體內的物體為混凝土時，表明杯型線錘已達到混凝土表面，從而有效控制樁頂混凝土超灌高度。

圖5 杯形線錘示意圖

1.線錘；2.杯體；3.掛鉤；4.吊繩

樁身混凝土澆筑過程中應及時留置混凝土強度試塊，每臺班或每澆筑50m3，必須留置一組標養試塊；小于50m3的樁，每根樁必須有一組標養試塊。

3.10 單樁豎向承載力及樁身完整性檢測

（1）單樁豎向承載力采用靜載荷試驗或自平衡法檢測，按總樁數1%抽取，不應少于3根。

（2）樁身質量及完整性可采用低應變動測檢驗，按不少于總樁數的30%隨機抽取，柱下三樁或三樁以下的承臺抽檢樁數不得少于1根。

（3）檢測由有資質的專業檢測機構進行。

4 結語

該工程經靜載荷及低應變檢測，達到了設計要求，驗收合格。實踐證明，旋挖鉆孔灌注樁不僅能夠保證良好的工程質量，而且就項目的工期、安全、質量、環保方面該技術優勢也非常明顯，其經濟和社會效益均取得很好的效果。隨著我國建筑事業的發展，旋挖鉆孔灌注樁在建筑樁基工程施工中的推廣和廣泛運用勢在必行。

參考文獻：

[1] 鐘延軍.淺析旋挖鉆孔灌注樁施工技術[J].科技資訊，2012年第19期

[2] 劉文龍.旋挖機鉆孔灌注樁施工技術及控制[J].山西建筑，2009年28期