鉆孔灌注樁施工技術(shù)的現(xiàn)狀分析

侯琳 李競克

【摘要】鉆孔灌注樁自問世以來，廣泛應(yīng)用用于工業(yè)建筑、高層樓宇、水利水電及橋梁碼頭等工程建設(shè)中。同時，在這些工程實(shí)踐活動中，鉆孔灌注樁的設(shè)計理論和施工技術(shù)也在不斷發(fā)展和完善。鉆孔灌注樁是通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。其類型繁多，各有優(yōu)缺點(diǎn)。因此我們通過分析各種類型的鉆孔灌注樁施工特點(diǎn)從而確定鉆孔灌注張的未來發(fā)展方向。

【關(guān)鍵字】樁 施工 現(xiàn)狀 發(fā)展

根據(jù)目前實(shí)際中運(yùn)用情況，常用的鉆孔灌注樁的類型有沖擊成孔灌注樁、正（反）循環(huán)鉆成孔灌注樁、潛水鉆成孔灌注樁、長螺旋鉆孔灌注樁和旋挖成孔灌注樁等。

一、沖擊成孔灌注樁

沖擊成孔灌注樁是利用沖擊鉆機(jī)成孔的，沖擊鉆機(jī)是一種比較傳統(tǒng)的鉆進(jìn)機(jī)具，依靠沖擊錘進(jìn)行沖砸，掏渣筒掏渣，上下往復(fù)沖擊將土石劈裂、砸碎，部分被擠入孔壁之內(nèi)，普通泥漿護(hù)壁。適用于常見的所有填土層、粘土層、密實(shí)砂層、圓礫層及角礫復(fù)合夾層，但在大漂石、卵石層及微風(fēng)化地層中進(jìn)尺緩慢，且沖擊錘容易損壞。而且，在松散且厚度較大的砂層中鉆進(jìn)時容易塌孔，主要原因是沖擊鉆進(jìn)時孔內(nèi)泥漿比重不均勻，上部小下部大，掏渣筒掏渣后孔內(nèi)水位降低產(chǎn)生水位差造成塌孔。

沖擊成孔灌注樁具有地層適應(yīng)范圍廣、施工速度快、場地環(huán)境要求小、造價較低等特點(diǎn)。但同時沖擊鉆勞動強(qiáng)度大，泥漿循環(huán)要設(shè)立泥漿回流池占地大，產(chǎn)生的泥漿不易外運(yùn)，施工震動噪音大，環(huán)境評價差。

二、回旋鉆孔灌注樁

回旋鉆孔灌注樁是利用回旋鉆機(jī)成孔的，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是一種在我國應(yīng)用時間最長、范圍最廣、市場保有量最大的成孔機(jī)具，該種鉆機(jī)除在卵、礫石層鉆進(jìn)較為困難外，在其它各種常見地層均有良好的適用性。回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁根據(jù)排渣方式的不同分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種，反循環(huán)又細(xì)分為泵吸、氣舉、孔底泵送（射流）三種。在素土層、粘土層及砂土層常采用正循環(huán)，在卵石層、砂卵石夾層、巖石層及孔底清渣常采用反循環(huán)。根據(jù)地層不同，鉆頭可采用不同形式，特別是在鉆進(jìn)堅硬巖石層時需配置滾刀鉆頭或牙輪鉆頭，回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的鉆孔直徑可達(dá)2～5m，深度可達(dá)百米。

正（反）循環(huán)鉆成孔灌注樁具有應(yīng)用范圍廣、護(hù)壁效果好、成孔質(zhì)量高，施工無震動、無噪音、機(jī)具操作方便、造價較低等特點(diǎn)。但此種鉆孔灌注樁施工速度慢且僅適用于單一粘性土、砂土、卵石土層中，在多種土層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，遇軟硬土層過渡地層，因成孔垂直度僅靠鉆桿及鉆頭自重來保證，遇軟硬土層過渡地層時，鉆頭和鉆桿會偏向軟弱土層方，導(dǎo)至樁基成孔彎曲，無法保證樁基施工質(zhì)量。同時施工現(xiàn)場用水量大、泥漿排放量大，擴(kuò)孔率較難控制，又很難在卵石、漂石、基巖上施工，特別是在堅硬地層中進(jìn)度緩慢，施工成本直線上升。

三、潛水鉆成孔灌注樁

潛水鉆成孔灌注樁利用潛水轉(zhuǎn)機(jī)成孔，潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔，注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外。

該種鉆孔灌注樁適用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、砂礫夾層、軟質(zhì)巖層等地層。鉆機(jī)以潛水電動機(jī)作動力，工作時動力裝置潛在孔底，電動機(jī)防水性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)時升溫較低，過載能力強(qiáng)，耗用動力小，鉆孔效率高，施工成本低。但潛水鉆機(jī)不適用于碎石土層、超過10cm的卵礫夾層、卵石地層及基巖施工，且成孔時采用泥漿護(hù)壁，易造成現(xiàn)場泥濘，采用反循環(huán)鉆孔時，如土體中有較大石塊，則容易卡管并易導(dǎo)致樁側(cè)土層和樁尖土層松散，使樁徑擴(kuò)大灌注混凝土灌注超量。

四、長螺旋鉆孔灌注樁

長螺旋鉆孔灌注樁成孔屬干作業(yè)、非擠土灌注樁范疇，是用長螺旋鉆孔機(jī)的螺旋鉆頭在樁位處就地切削土層，被切土塊鉆屑隨鉆頭旋轉(zhuǎn)，沿帶有螺旋葉片的鉆桿上升，自動排出孔外的成孔方法。

長螺旋鉆孔灌注樁適用于各類填土、粘性土、粉土、粉質(zhì)砂土、碎石類土，具有震動小、噪聲低、不擾民、鉆進(jìn)速度快、無泥漿污染、樁身質(zhì)量好、地層的適應(yīng)性強(qiáng)、造價低等特點(diǎn)，并且根據(jù)需要，調(diào)整壓力，樁徑范圍在0.3～1.2m之間可調(diào)，鉆孔深度一般為10～35m。但長螺旋鉆機(jī)不適宜大粒徑卵石、卵礫夾石層、漂石地層施工，樁底不能入巖，一般樁徑較小，單樁承載力低，并且機(jī)身龐大、自重大，運(yùn)輸成本高。

五、旋挖成孔灌注樁

旋挖成孔灌注樁是近年來發(fā)展最快的一種新型樁基成孔施工方法，它通過鉆桿和鉆斗的旋轉(zhuǎn)，以鉆斗自重并加液壓作為鉆進(jìn)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、卸土和泥漿置護(hù)壁，反復(fù)循環(huán)而成孔。

旋挖成孔灌注樁適用于各類粘土、粉土、密實(shí)砂土、淤泥質(zhì)土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地層，借鉆具自重和鉆機(jī)加壓力，耙齒切入土層，在回轉(zhuǎn)力矩的作用下鉆斗同時回轉(zhuǎn)配合不同鉆具，適應(yīng)于干式（螺旋）、濕式（回轉(zhuǎn)斗）的成孔作業(yè)。目前，旋挖鉆機(jī)的最大鉆孔直徑為3m，最大鉆孔深度達(dá)120m（主要集中在40m以內(nèi)），最大鉆孔扭矩620kNm。旋挖成孔的施工方法具有施工質(zhì)量可靠、成孔速度快、成孔效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，大大縮短了工期，廢漿少，低噪音，污染小保護(hù)了環(huán)境，克服了機(jī)械成孔時孔底沉淤土多、樁側(cè)摩阻力低、泥漿管理差的缺點(diǎn)，極大地提高了施工質(zhì)量。但其缺點(diǎn)是對于厚度較大的松散砂層在鉆進(jìn)時易塌孔，在卵石含量較大的卵石層鉆進(jìn)時速度慢，不適用于堅硬巖石層入巖施工。旋挖鉆機(jī)施工速度快，成孔質(zhì)量高，一次投入費(fèi)用較大，施工設(shè)備龐大，移動困難，施工成本高，能耗大。

鉆孔灌注樁常見問題

○1坍孔；

○2鉆孔偏斜；

○3卡鉆；

○4掉鉆；

○5擴(kuò)孔及縮孔；

○6灌注過程中導(dǎo)管進(jìn)水；

○7灌注過程中導(dǎo)管堵塞；

○8水下澆注混凝土灌注質(zhì)量事故；

○9樁頂空心；

○10鋼筋籠上浮。

結(jié)語：

目前，鉆孔灌注樁的類型很多，每一種鉆孔灌注樁都有其各自的使用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際施工的過程中，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)類型的選擇需要綜合分析各項技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同一地層采用不同類型的鉆孔灌注樁，施工效率、消耗的成本和環(huán)境影響都存在顯著差異，而鉆孔灌注樁施工成本的高低在一定程度上會直接影響整個項目的建設(shè)成本。

通過對現(xiàn)存的常用鉆孔灌注樁的研究對比和樁基施工過程中問題的分析，發(fā)現(xiàn)了各種類鉆孔灌注樁都在一定程度上存在自己的劣勢，因此，鉆孔灌注樁施工設(shè)備和工藝的改進(jìn)，對在保證施工質(zhì)量、提高施工進(jìn)度、減少問題出現(xiàn)和返工的同時，控制好成本，減低對周邊環(huán)境的影響都具有十分重要的意義。