關于旋挖成孔灌注樁成孔質量問題的相關探究

葉文付

摘要：旋挖樁采用的直接旋挖鉆斗取土方式，不但提高了成孔的質量，還提高了鉆孔的工作效率，是目前被國際建筑行業廣泛使用的一種鉆孔灌注樁施工工藝。

關鍵詞：重慶地區；旋挖樁；施工質量

中圖分類號：TU753.3文獻標識碼：A 文章編號：1674―3024（2016）07―181―02

前言

由于人工挖孔樁存在施工過程中人員安全得不到有效保障和施工效率低下等弊端，已被限制淘汰，而機械成孔樁將成為目前樁基的主要類型。現結合我公司在重慶市巴南區承建施工的陽光100-嘉道·獅子山花園群體別墅項目工程，針對重慶地區塊碎石高填方的山地地質條件，如何預防旋挖成孔灌注樁成孔常見質量問題以及有效提高特殊地質條件下該類型樁基成孔質量做一探究。

1 旋挖成孔灌注樁成孔常見質量問題

1.1 孔壁坍塌

（1）存在淤泥、軟土、砂、砂土、雜填土、卵石等較松散的地質層及卵石、砂礫石等強透水地層，回填土地層、回填碾壓不到位、回填土顆粒較大、回填時間較短等。

（2）孔內水位不夠。

（3）成孔速度過快，水流快速向鉆孔空隙流過沖刷孔壁；上提鉆斗時產生負壓。

（4）地面上重型機械重力和作業振動，土層自重影響。

（5）泥漿的配合比和性能不能滿足施工要求。

（6）鋼筋籠安放時使泥膜和孔壁破壞。

1.2 鉆頭掉落、鉆頭底板脫落

（1）鉆進時孔壁坍塌或進尺太長。

（2）機械操作失誤或孔口塌陷使鉆頭掉入。

（3）施工中鋼絲繩拉斷或提鉆時受阻。

（4）鉆進扭矩過大，造成鉆桿斷裂，提引器或連接銷損壞。

1.3 不進尺

其原因可能為鉆進過程中遇到堅硬的卵石層、漂石、基巖或鉆頭被粘土粘滿打滑等。

1.4 孔底沉渣過多

（1）清孔不徹底，工序質量控制不到位。

（2）鋼筋籠吊放碰刮孔壁，泥石坍落孔底。

（3）待灌時間過長，造成泥石沉底而未采取二次清孔措施。（4）測量沉渣厚度的孔底標高不統一。

1.5 孔垂直度偏差

（1）旋挖鉆機作業時穩定性差。

（2）地面軟硬不均或軟弱。

（3）土層中夾有大的孤石等硬物， 土層呈斜狀分布等情形。

2 旋挖成孔灌注樁成孔質量施工技術控制措施

2.1 孔壁控制措施

（1） 對松散易塌土層設置適當埋深的護筒。

對于重慶地區地表存在松散的地層或卵石層，可采用2節或3節護筒連接在一起。旋挖鉆機靜漿護壁鉆孔工藝中，護筒直徑一般為100～300cm， 護筒長度由施工地質和所用泥漿確定。當護筒長度較大時，護筒直徑為100cm，此時整孔防塌孔任務主要由護筒完成。當有不密實的沙層、砂卵石層需要泥漿保護孔壁時，護筒直徑為300cm，其主要目的是減小液面變化，從而減少壓力變化對孔壁的擾動。護筒必須不易撕裂、變形和不漏水， 長度較長和直徑大的護筒壁厚較厚； 長度小于2m（含2m）、直徑小于1.2m（含1.2m）護筒管壁可以稍薄。此外，護筒在進行現場設置時，應根據施工圖上的樁位坐標和現場測量控制點，測放出樁位并作明顯標記，在樁位中心拉十字線拴樁固定。將鉆頭中心對準樁位中心旋轉鉆進。鉆進到與護筒長度相同的深度時，將護筒吊入孔內，用十字線校正中心，四周用黏土填平夯實。護筒埋設固定后，由測量人員復測護筒中心和護筒頂標高，符合精度后方可成孔鉆進。

（2）及時補充護壁泥漿使孔內水位始終高出護筒底1～2m。泥漿的主要成分：水、膨潤土、堿、羧甲基纖維素（CMC）、水解聚丙烯酰胺（PHP）、鐵鉻木質素磺酸鈉鹽（FCLS）、重晶石、堵漏劑等。膨潤土為泥漿膠體的主要成分，它具有密度低、粘度好、失水量少、泥皮薄、穩定性強、固壁能力高、潤滑效果好、造漿性能好等優點，其摻量為用水量的6%～8%。對于施工場地地下水位高的情況， 應采用靜態泥漿護壁的方法來施工。泥漿密度對護壁效果很關鍵，施工中必須根據工程地質情況合理選取泥漿的技術指標。

（3）控制鉆頭升降速度。一次鉆進深度不宜太大，也應保持較慢的速度，同時提鉆時應該做到緩慢、均勻，以免產生負壓。鉆頭提升速度宜控制在0.6m/s以內， 下降速度宜控制在0.8m/s以內。

（4）其他重型機械盡量避免在施工區附近行走，廢渣及時清運。

（5）將低標號混凝土回填灌注，待混凝土初凝后再次鉆進成孔。

（6）鋼筋籠搬運和吊裝時應防止變形，下放過程中避免碰撞孔壁。

（7）盡量縮短待灌和灌注時長。

2.2 鉆頭掉落和鉆頭底板脫落的防治措施

（1）回填土旋挖鉆進。根據回填土組成顆粒和塊徑的大小可分為兩類，第一類為粘性土，同時含有砂和碎石（粒徑小于20mm）；第二類是大塊石、大混凝土塊、磚塊和瓦片等建筑垃圾，其中含有一些粘性土、碎石等。

第一類回填土鉆進中要求鉆齒能快速有效地嵌入碎石土縫隙，同時使用“犁耙”的鉆進方式把碎石土掃進筒內。鉆進時要低轉速、大扭矩，防止泥漿高速沖刷孔壁。嚴格控制單斗進尺深度，嚴禁冒鉆現象發生。提放鉆頭盡量緩慢勻速，防止鉆頭刮碰孔壁，保護泥皮，避免塌孔。鉆進過程中要密切關注樁孔周圍地表，注意周圍是否發生松動或塌陷。

第二類回填土大塊石、大混凝土塊、磚塊和瓦片等建筑垃圾棱角分明，容易和鉆具的筒壁建立一定的摩擦力；粘土也有一定的粘性和膠結性，最適合使用截齒筒鉆鉆進，如圖1所示。

此類回填土，骨架顆粒含量大且交錯排列，呈密集連續接觸，導致鉆齒無法切入到石塊的孔隙中， 易出現打滑或鉆桿跳動現象。要慢轉速鉆進，用主卷揚鋼絲繩吊著鉆桿，用齒具撥動塊石。

（2）泥巖地層的旋挖鉆進。泥巖是由粒度<0.005mm的陸源碎屑和巖土礦物組成的巖石。此類巖石強度較高，適合用壓入破碎的鉆進方式。目前常用的破碎式鉆齒只有B47H齒，如果泥巖脆性大強度高，可直接使用B47H齒，但最好的方法是把B47H齒焊接在齒上，如圖2所示。

（3）卵石地層的旋挖鉆進。重慶地區地處長江和嘉陵江交匯處，很多地方都分布著卵石地層。卵石的粒徑大于20mm小于200mm，其充填物一般為無膠結性質的細砂、粗砂等。此類卵石層和上述第一類回填土的鉆進方法相同， 護壁需要使用高粘度、高比重泥漿加粘土護壁，如圖3所示。

（4）淤泥地層的旋挖鉆進。淤泥地層表現出的流塑狀態導致旋挖鉆機在該地層施工的時候非常容易出現縮頸、吸鉆、塌孔的現象。對于中大直徑的樁孔，鉆頭選用土層雙底撈砂斗；對于直徑小的孔可采用單開門雙底土層撈砂斗； 鉆進具有一定粘性的淤泥質土也可選擇帶有流水孔的直螺旋鉆頭。不論選擇何種鉆具在淤泥層施工， 都應該盡量增加或加大鉆頭的流水孔，以防止鉆進過程中由于鉆頭上、下液面不流通而導致鉆底負壓過大形成吸鉆。

（5）將鉆頭及廢渣遠離孔口放置。

（6）提鉆時注意卷揚壓力表，發現壓力突變時及時調整方向。

2.3 不進尺情況的控制

打滑不進尺時，調整斗齒角度為60°，可采取往孔內投入石塊、更換截齒鉆頭或螺旋鉆頭等處理辦法。如遇堅硬卵石層、基巖、漂石等情況可更換或改造鉆頭， 可改用全截齒旋挖鉆斗，并重新安排刀具角度、形狀、排列方向。

2.4 孔底沉渣控制

（1）選擇合適的旋挖鉆孔機型及鉆具。先對將要工作的樁

類型、樁身長度、口徑大小及數量有充分了解。一般來說，旋挖鉆機機型的選擇和樁身長度和樁徑大小有必然的關系。在多款機型都能滿足工程使用要求時，盡量選擇輸出扭矩低的機型。

鉆桿的選擇要依照施工地質情況進行分析， 鉆桿按加壓方式主要分成三種： 摩擦鉆桿、機鎖鉆桿和機鎖摩擦混合鉆桿。鉆具種類很多，而對于不同的地質，有些還得根據施工工藝現場改造。在黏土層中施工時，可采用摩擦加壓式鉆桿+雙底撈砂鉆斗；黏土質礫層中施工時，可采用機鎖加壓式鉆桿+雙底入巖鉆斗。

（2）泥漿循環清孔時間不少于30min。

（3）用清底鉆頭進行第一次處理，并測定成孔深度。二次清孔可采用泵升法，利用灌注導管接上專用接頭，然后用抽水泵進行反循環排渣。

（4）垂直緩放鋼筋籠，沉渣與孔深量測部位要一致，一般是孔中心。

（5）加大混凝土的初次灌注量，以提高對孔底的沖擊力，但其作用有局限性。混凝土澆筑前，采用泵升法進行排渣；若沉渣厚度小于50cm，可采用水泵進行濁水循環，使沉渣浮起達到規范要求，隨即澆筑混凝土。

（6）成孔后盡量縮短下鋼筋籠的時間， 以防孔底沉渣太多。

2.5 孔垂直度控制

（1）施工現場應夯實平整。

（2）遇到孤石地層、硬層及不均勻地層成孔時應鉆速放慢。

（3）鉆孔垂直度偏斜時可提鉆上下反復掃鉆； 如糾正無效應局部回填粘土至偏孔處0.5 m以上重新鉆進。

3結束語

總而言之，旋挖成孔灌注樁技術具有安全高效、適用范圍廣、技術相對成熟等特點，被譽為“綠色施工工藝”，是替代落后工藝的人工挖孔樁的先進工藝。目前，旋挖鉆機正向著智能化、模塊化、環保節能、高可靠性、高效性等方面發展，故必須深化加強旋挖成孔灌注樁施工成套技術的研究，以保證施工質量，提高施工效率。

參考文獻：

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