旋噴及旋挖處理復雜地質樁基礎應用研究

胡正新（湖南省第五工程有限公司，湖南　株洲　412000）

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旋噴及旋挖處理復雜地質樁基礎應用研究

胡正新（湖南省第五工程有限公司，湖南株洲412000）

本文以某工程為例，闡述說明旋噴、旋挖處理復雜地質樁基礎的應用成功研究，工程因人工無法開挖到設計持力層（中風化），而通過專家論證，通過旋噴，旋挖的處理在施工工藝與施工組織上進行改進和優化。成功處理了出現殘積中砂層后土質遇水流動性增大的問題，該方案采用旋噴樁對殘積中砂區工程樁周邊進行穩定性加固，穩固殘積中砂不流失，確保旋挖樁成孔。試驗與研究結果對今后在類似工程具有重要在借鑒和指導意義。

旋噴樁旋挖樁；殘積中砂區；水下澆筑混凝土

1　引言

該工程開工后現場實際挖到15m再不能開挖出現危險。根據本次勘察的結果，結合附近已建建筑物的基礎施工經驗，通過專家方案論證，最后是采用旋噴和旋挖處理，旋噴處理后也出現坍孔現象，最后采用泥漿護壁，水下澆筑混凝土。本文著重敘述了旋挖樁的關鍵工序：成孔、清孔與放鋼筋籠及澆筑混凝土協調配合（縮短作業時間）以及旋噴樁關鍵工序：如何控制水泥漿液比重與注射壓力值及拔管的速度和水泥用量。

2　工程概況

湖南警察學院教學樓工程樁基施工，根據現場開挖及鉆探情況E～K軸交1～6軸出現殘積中砂層，此層土質遇水流動性大，施工人員站在上面往下陷，根本無法施工。根據現場補勘情況，4#孔從48.67～39.17m深9.5m為殘積中砂層；6#孔53～41m深12m為殘積中砂層；17#孔48.9～44.6m深4.5m為殘積中砂層；19#孔47.7～38.8m深8.9m為殘積中砂層；38# 孔48.58～42.18m深6.4m為殘積中砂層；39#孔50.57～44.75m 深6m為殘積中砂層，殘積中砂層最深達12m。中風化持力層最深為4#孔標高為31.97m，樁孔深將達到32～34m深。

3　施工工藝流程及要點控制

3.1工藝流程（圖1）

3.2操作要點

（1）場地平整。將旋挖鉆機位置夯實、現場整平，以便旋挖鉆機、起重機、混凝土攪拌車出入施工現場。施工現場水、電、路三通，達到施工要求。

（2）測量定位。開工前對圖紙提供的所有樁基坐標進行復核，準確測量確定樁基中心位置；護筒埋設后應復核樁位，設置十字護樁。

圖1　聯合施工工藝流程圖

（3）鉆機就位對中。

（4）埋設護筒。護筒內徑大于樁徑30～40cm，護筒高200～250cm，用旋挖鉆機將護筒壓入土層中，使護筒中心與樁設計中心一致，中心偏差不大于5cm，傾斜度偏差不大于1%，護筒頂面標高高于地下水位1.5～2.0m并高出地面0.3m。

（5）樁基位置復核放樣。開鉆前復核樁基中心坐標及平面位置。

（6）泥漿池、沉淀池開挖及泥漿調制。

①泥漿池、沉淀池開挖。施工前選定泥漿池及沉淀池的位置，泥漿池低于沉淀池，泥漿經過沉淀后流入泥漿池，以便循環利用。泥漿池的體積為井孔體積的1.5倍，沉淀池體積大于井孔體積。

②泥漿調制。由于本工程黏土中含有大量高嶺土，雨水極易造成塌孔。根據現場對膨潤土和優質黏土不同泥漿性能及使用效果對比分析，本工程采用優質黏土進行造漿，泥漿性能如下：相對密度1.08～1.1，粘度（s）（CMC）18～22，含砂率（%）＜2。

（7）旋挖鉆鉆孔。

①用全站儀或經緯儀復核鉆桿垂直度，開始旋挖鉆進。在護筒刃腳處，宜低擋慢速鉆進，使刃腳處有牢固的護壁；鉆至刃腳下1m后按土質以正常速度鉆進；通過粉砂層時放慢鉆進速度，進尺速度不超過3m/h，增加鉆機空鉆循環圈數，以加強護壁效果。

②每鉆進2m或地層變化處，應從鉆筒取樣查明土質與設計資料核對。

③在旋挖鉆進過程中對樁位進行復測，進入中風化層時（埋深20m左右），用檢孔器或超聲波檢測儀進行樁孔垂直度和孔徑的檢測，以便及時調整鉆頭直徑。

（8）泥漿稠度調整。沖擊鉆施工過程中對孔壁的擾動較大，需要增大泥漿比重。沖擊鉆成孔泥漿性能如下：相對密度1.20～1.40，粘度（s）（CMC）16～22，含砂率（%）8～4。進入中風化巖層后鉆進阻力增大，當不適于繼續鉆進時停止鉆進，測量泥漿性能各項指標，嚴格控制泥漿相對密度。

（9）沖擊鉆機就位。用千斤頂頂起支架，使起重滑輪、鉆頭與護筒中心在同一垂直線上，以確保鉆機的垂直度。

（10）正常鉆進。沖擊鉆機鉆進應遵循先慢后快的原則，同時在鉆進過程中隨時監測泥漿指標，及時補充清水調整泥漿稠度，確保泥漿護壁質量。鉆進過程中如遇到溶洞發生漏漿時，應及時回填片石及黏土，然后繼續小沖程鉆進，將黏土、片石混合物逐步擠壓密實，直至穿越溶洞區域。完成成孔作業后，及時清孔并進入下一道工序。

4　旋挖成孔

4.1測量放線定位

根據圖紙樁心坐標，測放出各樁樁位，定出各樁位中心點，拼裝好樁架就位，以雙向十字線控制樁中心。開鉆前必須先校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。在施工過程中還須經常檢測鉆具位置有無發生變化，以保證孔位的正確。

4.2成孔

待旋噴完成后，采用旋挖機按1500直徑進行旋挖到持力層干成孔。

4.2.1施工方法

場地平整及鉆機就位。鉆機平臺處必需碾壓密實。進行樁位放樣，將鉆機行駛到要施工的孔位，調整桅桿角度，操作卷揚機，將鉆頭中心與鉆孔中心對準，并放入孔內，調整鉆機垂直度參數，使鉆桿垂直，同時稍微提升鉆具，確保鉆頭環刀自由浮動孔內。旋挖鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，并在操作室內有儀表準確顯示電子讀數，當鉆頭對準樁位中心十字線時，各項數據即可鎖定，勿需再作調整。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。

4.2.2鉆進過程

當鉆機就位準確后即開始鉆進，鉆進時每回次進尺控制在60cm左右，剛開始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監控垂直度，如有偏差及時進行糾正。操作人員隨時觀察鉆桿是否垂直，并通過深度計數器控制鉆孔深度。當旋挖斗鉆頭順時針旋轉鉆進時，底板的切削板和筒體翻板的后邊對齊。鉆屑進入筒體，裝滿一斗后，鉆頭逆時針旋轉，底板由定位塊定位并封死底部的開口，之后，提升鉆頭到地面卸土。開始鉆進時采用低速鉆進，主卷揚機鋼絲繩承擔不低于鉆桿、鉆具重量之和的20%，以保證孔位不產生偏差。鉆進護筒以下3m可以采用高速鉆進，鉆進速度與壓力有關，采用鉆頭與鉆桿自重磨擦加壓，150MPa壓力下，進尺速度為20cm/min；200MPa壓力下，進尺速度為30cm/min；260MPa壓力下，進尺速度為50cm/min。

4.2.3清 孔

鉆進到設計孔深后，將鉆斗留在原處機械旋轉數圈，將孔底虛土發盡量裝入斗內，起鉆后仍需對孔底虛土進行清理。一般用沉渣處理鉆斗（帶擋板的鉆斗）來排出沉渣，若沉淀時間較長，則應采用水泵進行濁水循環。

5　效果分析

本工程在樁基施工中選用了SR-65型旋挖鉆機和CK2200型沖擊鉆機進行施工，其在不同土層進尺對比分析如表1所示。

表1　旋挖鉆機和沖擊鉆機在不同土層平均進尺分析（單位：m/h）

采用旋挖鉆機成孔土層平均進尺速度為1000cm/h，灰巖層鉆進速度緩慢、代價較高，并且不適合在有溶洞發育的部位施工；采用沖擊鉆機施工能夠適應各種復雜地質條件下的樁基成孔，但成孔周期長、效率低下。兩種機械的聯合應用，在本工程樁基成孔作業中做到了優勢互補，效果顯著。旋挖鉆機與沖擊鉆機聯合成孔，汲取了兩種設備各自的優點，同時彌補了單獨使用旋挖鉆機和沖擊鉆機的缺點和不足，大大提高了施工效率，為工程節約了成本，縮短了樁基施工工期，取得了明顯的經濟和社會效益。

6　結束語

綜上所述，旋噴樁應用技術較為成熟，旋挖樁是近幾年才推廣使用的一種較先進的樁基施工工藝。旋噴、旋挖處理復雜地質樁基礎應用的研究在國內外始終是一個熱點，地質條件、施工方案及施工環境等多種因素綜合作用的結果，本文提到的施工工藝在適用性和經濟性上均有良好的效果，在類似地質情況下樁基成孔施工中有著指導、借鑒作用。

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胡正新（1981-），男，工程師，本科，主要從事建筑施工、項目管理工作。

TU753.3

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2095-2066（2016）13-0175-02

2016-3-28