3米直徑鉆孔樁擴底施工技術

中鐵大橋局集團海外工程分公司 湖北武漢 430050

摘要：本文主要介紹了鉆孔樁擴底施工方法。該方法是把按等直徑鉆孔方法形成的樁孔鉆進到預定的深度，換上擴孔鉆頭后，撐開鉆頭的擴孔滾刀刀刃使之旋轉切削地層擴大孔底，成孔后放入鋼筋籠，再灌注混凝土形成擴底樁以獲得較大承載能力的施工方法。該方法成樁的根限承載力比沒有擴大的灌注樁的根限承載力有較大幅度的增長，具有承載力高、經濟和社會效益明顯優點。

關鍵詞：鉆孔樁；灌注樁；擴底

1.工程概況

本工程為鉆孔樁基礎施工，主要工作內容為Ф3.0m鉆孔灌注樁施工，底部擴底，擴底直徑為4米及4.5米兩種。施工場地為新填海區，地質情況從上向下依次為沙層（中密粉沙）、沖積土層、黏土層、沙層（粗砂、中砂）、黏土層、強風化層、巖層。巖層為花崗巖，巖層面為-28.26m至-61.22m之間?？碧缴疃葹?7m至80m，均入巖7.5米左右。

2施工流程

3.0m鉆孔樁采用南車400型旋挖鉆及KTY-4000A型鉆機成孔；平整場地后，先采用旋挖鉆機鉆進至地面以下15米位置，之后用KTY-4000A鉆機鉆進至樁底，下擴底鉆進行擴底工作，擴底到位后清孔，之后下鋼筋籠，再下水下灌注導管二次清孔，采用水下導管灌注樁基混凝土。

2.1樁位放樣

在控制點上采用全站儀直接將樁中心放樣到地面上，并拉“十字”交叉線對樁位進行標識。

2.2臨時套管制作與埋設

3米鉆孔樁臨時套管采用24mm鋼板卷制，內徑比設計樁徑大20cm，長度為18.0m，比地面高出30～50cm，以保證孔內泥漿面高出地下水位。

以設計樁樁位中心為圓心，在地面挖出比臨時套筒直徑大70cm的圓，清理后將護筒在坑中垂直對位，埋設好護筒。利用250t履帶吊及YZ230型液壓振動錘插打，用兩臺全站儀監測確保垂直度，傾斜度應控制小于5‰。

2.3泥漿

泥漿指標應達到：清孔時為1.08～1.12，粘度18～22s，含砂率小于0.5%，膠體率不低于98%，PH值8～10。鉆孔過程中須定時對泥漿的各項指針進行檢查并做記錄。

2.4鉆樁機械

鉆孔樁施工主要選用南車400旋挖鉆機和KTY-4000A型回旋鉆機配六翼型擴底鉆頭。

2.5等直徑鉆孔

采用旋挖鉆機從臨時套管頂鉆孔15米深度，之后用回旋鉆機鉆孔至設計樁底標高：

（1）鉆機就位

鉆機位置場地平整、表層鋪填碎石壓實，混凝土預制板墊平地面，保證樁機不下陷且能正常作業。鉆機就位前由測量人員確認護筒偏位及傾斜度合格后開始安放樁機。鉆機就位后鉆頭中心和樁中心應對正準確，誤差控制在2cm內。鉆頭中心與護筒頂面中心和底面中心的偏差不得大于5cm；鉆桿傾斜率小于0.5%。

（2）旋挖鉆鉆進

鉆孔采用泥漿護壁成孔。泥漿采用膨潤土、純堿以及纖維素混合而制，在泥漿池中用攪漿機將泥漿攪拌好后，泵入孔內，旋挖鉆均勻緩慢鉆進。

（3）回旋鉆機鉆進

鉆機組裝就位，其底座應水平、穩定，鉆架中心與鉆機轉盤中心的聯機應與鉆盤垂直，鉆頭、鉆桿中心和樁徑中心在一鉛垂在線，保證孔位正確，鉆孔順直。就緒后，將鉆頭提離泥面約30cm，打開供風閥門使泥漿循環，待泥漿循環正常后，啟動鉆機開始慢速到中速鉆進。鉆壓、鉆速根據地質情況確定。

（4）成孔質量檢查

鉆孔至設計孔底標高，經監理檢查簽認后拆除鉆機。

2.6擴孔施工

采用KTY-4000A型旋轉鉆機配擴底鉆頭反循環對孔底擴大到設計直徑：

（1）擴底前配合準備工作

測量鉆機所成孔底標高是否滿足設計要求，計算已成孔孔深，根據孔深及擴底鉆頭高度配置相應長度的旋轉鉆機鉆桿；檢查孔內泥漿指針，并配置適用于反循環鉆孔用的新鮮泥漿；復核已成孔中心，以便新鉆機對位，并對地面基礎重新布置；檢查擴底鉆頭直徑及磨損情況，對損壞的刀頭進行更換；旋轉鉆機對位下放擴底鉆頭并連接鉆桿，保證鉆桿中心與已成孔中心偏差小于2cm；檢查壓風機風管、反循環出漿管和泥漿回流溝槽。

（2）擴底鉆頭

基巖擴底鉆頭是施工嵌巖擴底灌注樁的關鍵，應根據現場的工藝性試驗，確定鉆頭的形式、刀頭、鉆機的扭矩等，例如MRR型基巖擴底鉆頭，其基本結構為下開式，對稱雙翼，中心管為四方結構。

擴底時，將鉆頭下入孔底，并對孔底加壓，使擴孔翼張開，并保證有一定壓力作用于孔壁上。收縮時只需提升鉆具，鉆頭離開孔底后，在其自重作用下即可完全回收。

擴底鉆頭的中心軸是一個行程為50公分的油缸，油缸與擴底鉆頭六臂之間采用連桿相連，當油缸下行，通過連桿使液壓擴底鉆頭六臂伸張，下行35公分就可使擴底鉆六臂伸張到4.5米，進而采用油缸下行的行程來掌控擴底的大小程度，液壓擴底鉆頭六臂都布有滾刀，每臂3把12寸滾刀，以剝落巖層進行擴底。液壓擴底鉆頭的中心軸油缸的下行不是采取上配重塊來加壓，而是直接采取液壓傳動，使鉆頭六臂伸張擴底，液壓擴底鉆頭有一個單獨的泵房，以提供擴底鉆頭伸張的壓力。

擴底順序為：1、先將擴底鉆頭放到孔底，并將鉆頭上高壓油管綁在鉆桿上接到鉆機平臺上的液壓轉換器上，鉆頭放到孔底前應將孔底清干凈，以免影響判斷油缸下行的行程；2、再將液壓轉換器的固定不轉部位的油管接口接到專用泵房；3、量好開擴前鉆機提升油缸原始位置，以控制擴底鉆中心軸油缸下行的行程；4、開始擴底，將擴底鉆的泵房的溢流閥調到8-11Mpa即可。

基巖擴底鉆頭可采用正、反循環和無循環施工。采用反循環擴孔底時，破碎的巖屑無論其顆粒大小，都能迅速排出，孔底清潔。采用正循環擴底時，小顆粒巖屑可隨泥漿排出鉆孔，大塊巖屑仍留在孔內，由于破碎面在孔壁周圍，不會造成重復破碎，但由于孔底泥漿中的巖屑增加，對鉆頭的沖蝕磨損將會增大。無循環施工時，破碎的巖屑將全部留在孔內，擴底結束后再一次性清孔。

2.7清孔

終孔后即開始一第次清孔，并應注意及時清理，不能停歇過久。同時注意保持孔內水頭，防止坍孔清孔時利用鉆機的泥漿循環系統，通過換漿進行清孔。即將鉆頭提高距孔底15～20cm，鉆機慢速空轉，保持泥漿正常循環，持續換漿直到排出泥漿的含砂率與換入泥漿的含砂率接近且含砂率<2%，孔底沉渣厚度滿足設計要求后停止清孔。

安放鋼筋籠及導管后進行第二次清孔，二次清孔采用高壓射漿氣舉反循環清孔輔以泥漿分離器清理沉渣。

2.8灌注砼

為保證擴底樁的混凝土灌注質量，初灌量應保證埋管不少于1m，導管底口至擴底樁底部的高度不得大于0.4m，經計算，直徑為3m的擴孔樁底，4m擴底和4.5m擴底部分分別需要20方和24方混凝土，因此我們選用直徑3M的漏斗來保證混凝土的初灌量，保證初始埋深不少于1m。8方料下灌后，兩車8方料就位，開始拔球，連續向漏斗加入24方混凝土，完成初始灌量，然后連續進行灌注。灌注結束前，采用撈樣筒撈取混凝土樣確定混凝土面高度達到設計要求。

3.總結

鉆孔擴底灌注樁是一種比較新的施工方法，它是對鉆孔灌注樁的一種改進和創新。當樁身直徑相同時，擴底樁比非擴底孔樁能大大提高單樁承載力；在保證單樁承載力相同時，擴擴樁比非擴孔樁能減小樁徑或縮短樁長避免穿過某些復雜地層，節省時間和材料；當基礎總承載力一定時，采用擴底樁可減少樁的數量，節省投資。具有承載力高、經濟和社會效益明顯優點。

參考文獻：

[1]《鉆孔灌注樁設計與施工》，張忠亭、丁小學著，中國建筑工業出版社；

[2]《建筑樁基技術規范》，中華人民共和國住房和城鄉建設部，中國建筑工業出版社；

[3]《鉆孔擴底灌注樁施工新工藝》，王旭惠、何建平，《華東地質學院學報》（1997.01）

作者簡介：

李旭東，男，1984.05，漢族，甘肅省蘭州市，本科，現有職稱：工程師，研究方向：橋梁工程。