旋挖鉆孔樁機及干取土成孔法在工程中的應用探討

陳樂凡

（廈門市東區開發有限公司，福建 廈門 361000）

1 旋挖鉆孔機干取土成孔法施工工藝

旋挖鉆孔樁機就是在基礎建筑工程施工過程中的施工機械，在橋梁工程、市政工程、地基基礎工程中廣泛應用。由于旋挖鉆孔樁機屬于新型灌注樁技術，目前國內外并沒有統一的施工標準。我國目前對旋挖鉆孔機的工藝主要是通過底部筒式鉆頭回轉破碎巖土，直接樁入到鉆頭內部，利用鉆孔機提升樁置和伸縮樁置將筒內的土不斷排出，如此循環往復達到鉆進的目的。

旋挖鉆孔機干取土成孔法施工工藝除了成孔過程不同于鉆、沖孔灌注樁，施工過程中無水無泥漿作業，混凝土澆筑工藝不同外，其他步驟基本相同，就不再累述。

2 工程實例

廈門集美新城某項目基坑支護工程:該項目為多層結構，總建筑高度為22.75米，因而采用筏板基礎。致使基坑開挖深度部分達到7 米，屬于深基坑范圍。而因項目場地狹小，西北及東南側基坑邊3 米內均有使用中建筑物，出于安全、工期等方面考慮，西北及東南側各采用一排旋挖樁基（每樁深度約14.5 米），作為支護樁，成樁開挖后上部澆筑冠梁及噴錨基坑支護。

地質情況：場地原始地貌類型屬于海灣淺灘，原為養殖魚塘，因而場地上層為雜填土層及粉質黏土層。土層中存著一定上層滯水，場地地下水位年變化幅度約為1.0～2.0m。

該工程旋挖樁基均采用了干取土成孔法工藝。成樁效果良好，一臺機械，僅五天完成48 根樁基施工，在地下室施工過程中，整體基坑支護效果良好，監測數據顯示整體基坑側向位移未超過23mm，單日最大位移不超過1.14mm；基坑豎向位移未超過9mm，單日最大豎向位移不超過0.3mm，完滿完成預期目標。現項目已完工并交付使用。

2.1 孔壁坍陷

造成原因：孔壁坍陷的主要原因有場地內存在4～6 米回填土層土質較松散，成孔后待灌時間過長引起的。

處理措施：在松散易坍的土層中，適當埋深護筒，并用粗顆粒土回填護筒外側周圍，回填密實用粘土密實填封護筒四周，在吊裝或搬運鋼筋籠的過程中，最主要的就是確保移動平穩，避免發生孔壁碰撞的情況而導致鋼筋籠變形。在鋼筋籠安放時一定要對準孔位，此時應該由施工人員輔助安裝。鋼筋籠焊接時一定要盡可能縮短存放時間。并控制混凝土的灌注時間，在保證施工質量的情況下，盡量縮短灌注時間。

2.2 鉆孔偏斜

造成原因：地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形。

處理措施：先將場地夯實平整，進入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石時，鉆速要打慢檔。另外隨時關注鉆桿垂直度，確保對混凝土的灌注時間進行合理控制，盡量縮短灌注時間，提高施工的整體質量。

2.3 樁孔中有地下水

造成原因：回填土中含殘積水及少量地下水

處理措施：放慢掘進速度，使鉆頭在慢速旋挖過程中自造的泥漿對孔壁起到一定穩定作用。預先設置泥漿池，終孔后采用泵吸反循環抽漿的方式進行清孔，采用水下混凝土灌注法進行混凝土澆筑。

2.4 縮頸：即孔徑小于設計孔徑。

造成原因：塑性土膨脹。

處理措施：采取大于等于4d 的隔孔施工工藝，減少縮頸發生概率。出現時，采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。待孔徑穩定后用重錘將孔內的虛土夯實，并加快成樁速度。

3 旋挖鉆孔機及干取土成孔法工藝的優缺點

3.1 優點

（1）施工速度快

旋挖樁機施工的過程中，主要通過底部活塞式的筒轉頭對破碎的沿途進行快速的收集，直接在鉆斗內部將泥土提升至地面無需將巖土攪碎，直接利用泥漿將雜質排出，這樣就可以顯著提高鉆進的速度。旋挖樁機施工的效率要遠超過鉆沖孔樁機的施工效率。

（2）施工精度高

在實際鉆進的過程中，整個旋挖樁機都能夠與電腦軟件相連接，通過軟件操作能夠對樁深度垂直度、鉆進壓和鉆筒內樁土料等相關的數據參數進行合理控制，確保鉆進的精度得到大幅度提高。

（3）節能環保

由于整個旋挖樁機施工所需要的泥漿數量比較少，在施工的過程中，通過泥漿能夠增加孔壁的穩定性，還能夠直接利用清水代替泥漿，極大的減少了泥漿的使用量，從而有效避免對周圍環境造成的破壞，旋挖樁機鉆進過程中不需要泥漿就能夠直接將雜土外排，也可以降低泥漿運輸的成本。

（4）可實現自行走，移機便捷

整個旋挖鉆孔機具有履帶，能夠根據電腦的質量實現快速移動，但是要確保施工場地的承載力符合旋挖樁機的自重要求。

（5）機械化程度比較高

在旋挖樁機施工期間，完全不需要人工對鉆桿進行拆除和組樁，也不需要對泥漿的清渣情況進行監督，這樣就可以節省大量的人工費用。

（6）無需固定力電源

從目前來看，幾乎所有的旋挖樁機的主要動力來源是自身的柴油發動機。在施工現場，在施工時如果現場停電或者沒有電動力來源也能夠進行正常運轉。不需要對電纜的托運和布設，有效提高施工現場的安全性。

（7）單樁承載力比鉆孔灌注樁高

整個旋挖樁機主要是通過筒底的絞刃切土形成鉆孔，整個孔壁非常的粗糙由于不需要泥漿清孔處理，在成樁之后樁體與土體的結合程度也更強，所以其承載能力要顯著增加。

3.2 缺點

（1）噪音較大，旋挖筒設計尚有所缺陷，鉆頭提起棄土時，仍需抖動鉆頭，使土從筒中掉落，產生噪音較大。

（2）機械消耗較大，坎巖能力不足。旋挖樁機靠鉆頭筒底角刃土成孔，對角刃消耗較大，該角刃為特種鋼材，單齒費用較高，如遇坎巖則消耗更快，相較沖、鉆孔樁，坎巖能力略為不足。

（3）自重大，對場地要求非常高

由于目前旋挖樁機的自重都是在70t 左右，履帶與地面接觸面積為7.0m，要想保證旋挖樁機的順利運轉，必須保證地基的承載力在100kPa 左右.如果填土地區表面沒有進行硬化或者換填處理或者在施工期間降水量比較大，很容易導致土地的承載力不足，無法幫助旋挖樁機快速移動，白白浪費了旋挖樁機的機械優勢。

（4）孔壁護壁較差

由于旋挖樁機的鉆進過程，主要通過桶底切土鉆進，導致孔壁的護壁性能受到嚴重干擾。在軟土地基實際施工的過程中，很容易引發坍塌縮進等問題，所以必須要積極控制懸挖樁機的鉆進速度，盡量做到多轉少鉆，保證護壁性能得到控制。在軟土地基施工時，要保證循序漸進的鉆進，不能夠因為追趕進度而擴大鉆進的深度。

（5）須多工序配合作業。

旋挖樁機由于其結構和制造工藝的特點，在成孔之后鋼筋樓的安裝和混凝土的灌注無法自動完成，必須要與其他的起重機械相互配合挖孔。利用其他運輸車將棄土運出施工場地，不然會因為廢土堆積過多而影響旋挖樁機的施工效果。

（6）軟土孔隙容易產生負壓

在旋挖樁機鉆進的過程中，由于其與土體的接觸面積超過了普通樁機，所以在鉆進期間非常容易產生巨大的壓力，孔隙的穩定性和縮進效果也會受到嚴重影響。

（7）施工過程短期投入過高

由于旋挖樁機的施工速度非常快，所需要的資料也非常多需要大量的配套設施才能夠順利施工，這樣就導致短期施工投入非常多。施工企業自身必須要根據工程項目的特點進行分析，確保工程項目的實際經濟效益得到有效增強。

4 結論

總而言之，旋挖樁機作為全新的鉆孔灌注樁施工技術，在未來的建筑行業應用范圍會不斷提升，但從目前來看，最主要的就是根據旋挖樁機的主要優點和劣勢進行分析，結合工程項目的實際條件進行綜合應用，確保旋挖樁機的高效優勢得到充分發揮，盡量避免旋挖樁機的劣勢。