探討基坑工程中旋挖灌注樁施工技術(shù)

林 釗

（山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司， 山西 太原 030012）

0 引言

現(xiàn)代化城市建設(shè)理念的深入實施創(chuàng)新了深基坑施工技術(shù)，旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)是公認的最高效、最安全、最環(huán)保的綠色施工方式。現(xiàn)代化城市的建設(shè)理念促使城市面積不斷擴大，對城市周邊的生態(tài)環(huán)境也造成了較為嚴重的負面影響。基于此，施工企業(yè)開始探尋既環(huán)保又高效的施工技術(shù)，通過多年的運用與實踐發(fā)現(xiàn)，旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)不僅有利于提升基坑工程施工效率，同時還有利于周邊生態(tài)的環(huán)保。

1 基坑工程與旋挖樁

施工企業(yè)必須以保證基坑質(zhì)量為前提開展施工作業(yè)。基坑工程是地質(zhì)工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程與巖土測試技術(shù)等相關(guān)技術(shù)工程的統(tǒng)稱。基坑工程主要包括工程勘察、支護結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工、土方開挖與回填、地下水控制、信息化施工及周邊環(huán)境保護措施等等。現(xiàn)階段，簡單高效、經(jīng)濟安全是基坑工程唯一的施工標(biāo)準(zhǔn)，最常見的一種施工方式就是放大坡開挖，但是經(jīng)常受到施工現(xiàn)場及外界因素的影響。

旋挖樁是工程術(shù)語，通常指的是由旋挖鉆機施工的樁型，又稱旋挖鉆孔灌注樁。隨著我國科研水平的不斷提升，機械化與智能化生產(chǎn)模式應(yīng)運而生，大幅度降低了施工作業(yè)時對人力資源的消耗，同時提升了土方開挖的精準(zhǔn)程度，推動開挖效率的持續(xù)提升。另一方面，由于機械化生產(chǎn)在建筑施工領(lǐng)域的不斷深入，挖鉆孔灌注樁施工對人力的需求有所減少，幫助施工企業(yè)節(jié)省了很大一筆成本開支[1]。

2 基坑工程特征與旋挖鉆施工工藝特征

基坑工程作為當(dāng)前國內(nèi)最為環(huán)保高效的工程項目之一，具有許多較為顯著的工程特征。首先，基坑工程具有較大的風(fēng)險性。所有基坑工程必須具備最基本的支護措施及設(shè)備，當(dāng)前國內(nèi)許多基坑工程的支護措施均為臨時措施。臨時支護體系的防護效果降低，其荷載、強度、變形、防滲、耐久性等方面的安全儲備較小，無法與長效支護體系相睥睨。其次，基坑工程具有明顯的區(qū)域特征。我國地形方面存在著較大差異，我們一般統(tǒng)稱為地域性差異。從建筑工程的角度分析，不同區(qū)域具備不同的地質(zhì)及水文條件，少數(shù)情況下，同一座城市的地質(zhì)與水質(zhì)也千差萬別。最后，基坑工程具備顯著的環(huán)保特征及個體特征。前文提到，受到現(xiàn)代建筑施工設(shè)計理念的影響，當(dāng)前國內(nèi)多數(shù)基坑工程均具有明顯的環(huán)保特征，相關(guān)設(shè)計人員及施工人員的環(huán)保意識相對較高。基坑工程的施工振動極有可能會引起周邊水環(huán)境的改變，同時應(yīng)力場的變動也會導(dǎo)致周圍土體變形，對相鄰生態(tài)環(huán)境能夠造成較為嚴重的消極影響。基于此，基坑工程在施工過程中需要時刻注意對周邊環(huán)境中地質(zhì)及水質(zhì)的污染與影響。

旋挖灌注樁施工技術(shù)在建筑領(lǐng)域進入新時代之后實施了優(yōu)化，較之傳統(tǒng)的灌注樁施工，其施工效率更高、施工質(zhì)量更好且環(huán)保特征顯著。隨著時間的推移，旋挖灌注樁施工技術(shù)在基坑工程中的應(yīng)用愈發(fā)頻繁，逐漸成為基坑工程施工的技術(shù)支撐。通過基坑工程對旋挖灌注樁施工技術(shù)長時間的試運行，逐漸掌握了旋挖灌注樁施工技術(shù)的多數(shù)特征。

第一，旋挖灌注樁施工技術(shù)具備環(huán)境污染小、成孔速度快以及鉆孔直徑范圍廣。當(dāng)前的基坑施工技術(shù)均需具備環(huán)保特征，并且需要保證該項技術(shù)能夠達到相應(yīng)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。因此，旋挖灌注樁施工技術(shù)循環(huán)使用泥漿，并將鉆孔方式轉(zhuǎn)變?yōu)楦沙煽鬃鳂I(yè)，最大限度上降低傳統(tǒng)循環(huán)鉆機所產(chǎn)生的噪音。另一方面，隨著機械化生產(chǎn)模式在建筑領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，旋挖鉆機的可成孔直徑達到0.6-3.2m，在中層土質(zhì)中完成一根長50 米直徑1.2 米灌注樁只需4個小時，等同于傳統(tǒng)鉆機效率的3 倍以上。

第二，旋挖灌注樁施工技術(shù)具備行走移位方便快捷、樁孔對位精準(zhǔn)的技術(shù)特征。隨著機械化生產(chǎn)的逐漸深入，當(dāng)前多數(shù)旋挖鉆機均具備履帶裝置，促使土方能夠快速達到指定位置。除了行走方便之外，旋挖鉆機的樁孔對位精準(zhǔn)，較之傳統(tǒng)的樁孔對位，現(xiàn)階段國內(nèi)使用先進儀器進行精準(zhǔn)對位，促使鉆機達到最佳的鉆進狀態(tài)。通過主機井架控制系統(tǒng)可以隨時調(diào)整機架的垂直度，以此保證鉆孔質(zhì)量[2]。

3 旋挖灌注樁施工技術(shù)

3.1 施工前的準(zhǔn)備

旋挖灌注樁在施工前需要進行兩個準(zhǔn)備工作，其一是測量放樣，其二就是鉆機就位。首先，測量放樣在實際測量的過程中應(yīng)當(dāng)遵循從整體到局部的施工原則，最終采用復(fù)測后的導(dǎo)線點實施各樁位的定位放樣。隨著施工技術(shù)的不斷精進，測量理念及其內(nèi)容隨之發(fā)生些許變動，當(dāng)前的測量放樣內(nèi)容主要包括中心樁位的放樁、圍繞中心樁位的護樁、測量該位置并標(biāo)高等等，在放樁的過程中，十字護樁與中心樁位的距離必須大于2m，同時保證埋設(shè)質(zhì)量。

其次就是鉆挖灌注樁的鉆機就位環(huán)節(jié)，為了保證樁孔能夠時刻處在鉆機的工作范圍之內(nèi)，因此施工人員必須將旋挖鉆機緩慢移動到鉆孔平臺，并且及時調(diào)整鉆機位置。另一方面，施工人員對鉆機有效工作范圍內(nèi)的環(huán)境應(yīng)進行清理，保證鉆孔工作的卸渣及其他操作的規(guī)范性。現(xiàn)階段，鉆挖灌注樁的施工要求越來越高，需將其位置調(diào)整至達到相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后即可開始自動化復(fù)位，實時調(diào)整鉆機位置，促使鉆桿、鉆頭的中心與樁位中心保持同一水平線，同時使用垂線復(fù)核。

3.2 埋設(shè)護筒

建筑行業(yè)對旋挖灌注樁施工過程中的埋設(shè)護筒環(huán)節(jié)制定出相當(dāng)高的標(biāo)準(zhǔn)，為了保證整個施工過程的安全質(zhì)量，在選擇護筒時應(yīng)當(dāng)選擇鋼制護筒，其壁厚不得小于10mm,長度不得小于2m，內(nèi)徑要比預(yù)設(shè)樁徑超出20cm。在安裝護筒的過程中，務(wù)必采用護筒驅(qū)動器進行驅(qū)動加壓下放到位，待到護筒安裝到位之后，測量護筒頂端與地面高度差異，通常情況下應(yīng)為0.3m，隨后采用護樁十字線中心復(fù)核。確保護筒頂端的中心位置與設(shè)計樁位的距離偏差不會超過5cm，且傾斜度始終保持在1%左右。埋設(shè)護筒的過程非常復(fù)雜，需要反復(fù)的核查、測量與校對，所有中心線校對完畢后才能開始實際埋設(shè)，包括鉆頭的二次對中、鉆頭中心與設(shè)計樁位中心的對中等復(fù)核工作。

3.3 泥漿制備

在旋挖灌注樁的施工過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定孔內(nèi)水位，同時采用膨潤土制成泥漿進行護壁，穩(wěn)定孔內(nèi)狀況，防止孔內(nèi)坍塌。所謂的泥漿護壁就是指利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水自身的壓力，以確保孔壁的穩(wěn)定，泥漿的比重則起到保持這種壓力差的關(guān)鍵作用。當(dāng)鉆孔內(nèi)的泥漿比重過小，泥漿護壁則失去阻擋土體坍塌的積極意義；當(dāng)鉆孔內(nèi)的泥漿比重過大，則會導(dǎo)致混凝土置換困難或者泥漿泵產(chǎn)生堵塞等問題。鉆孔中的泥漿比重出現(xiàn)異常，均會給成樁質(zhì)量帶來負面的消極影響。除此之外，應(yīng)在施工現(xiàn)場設(shè)置泥漿池，通常情況下，泥漿池的容積是鉆孔容積的1.5-2 倍，同時要充分發(fā)揮出泥漿的積極效用，對其指標(biāo)的選取具有較大影響。

3.4 排渣清孔

鉆孔完成后，施工方應(yīng)在業(yè)主、監(jiān)理、勘察及設(shè)計單位進行驗收確認后進行及時清孔。一般情況下，孔內(nèi)泥漿水位應(yīng)當(dāng)高出地下水位的1.5m 以上，結(jié)合孔位采用截齒撈砂斗進行撈砂。完成空地的清理之后即可實施換漿置換法，以此加快降低含砂率，同時有效提升驗收環(huán)節(jié)后的清孔效率。

在制作安裝鋼筋籠之前，施工人員需要首先排渣清孔。施工人員在沒有發(fā)現(xiàn)掉渣或塌孔情況下，可以直接使用旋挖鉆機清孔鉆具對孔底沉渣進行反復(fù)撈取。另一方面，采用鋼絲材質(zhì)的標(biāo)定測繩，20m 以內(nèi)測錘重2Kg，20m 以上測錘重 3Kg，測繩之上必須標(biāo)明刻度，通過測繩來測定孔內(nèi)深度及孔底沉渣的厚度，清孔工作順利開展后，孔內(nèi)泥漿指標(biāo)與孔底沉渣厚度應(yīng)完全符合相應(yīng)的規(guī)范要求。

3.5 鋼筋籠制作安裝

基本上，旋挖轉(zhuǎn)孔灌注樁施工過程中的每一個環(huán)節(jié)內(nèi)容都極其復(fù)雜，且對相應(yīng)施工設(shè)施的測量精準(zhǔn)度較高，例如鋼筋籠的設(shè)計與制作均是在施工現(xiàn)場完成，其設(shè)計要求完全依據(jù)樁長標(biāo)準(zhǔn)，此外，在安裝鋼筋籠時也需要保證其自身的垂直度。鋼筋籠的下方輕巧，以防止鋼筋籠與井壁發(fā)生碰撞，從而使鋼筋籠的外部變形。

通常情況下，鋼筋籠均需在校對后進行下放，且在鋼筋籠的周圍擺放并固定一些砼墊塊，保證保護層的均等厚度。分節(jié)制作的鋼筋籠在孔口連接時，需重視上下節(jié)鋼筋籠的垂直度，同時搭接接頭的處理也應(yīng)當(dāng)滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在鋼筋籠安裝完畢后，施工人員應(yīng)及時進行二次清孔，不斷置換泥漿，以此確保孔內(nèi)泥漿指標(biāo)和孔底成渣厚度完全貼合相應(yīng)規(guī)范要求，直到澆注水下混凝土。

3.6 灌注混凝土

灌注混凝土是旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)的最后一個施工步驟。在灌注混凝土的過程中，首先應(yīng)當(dāng)計算并控制第一批用于封底的混凝土克重，在下落的過程中，其中蘊含的沖擊力能夠?qū)⒛酀{從導(dǎo)管中成功排出，同時將導(dǎo)管的下口埋入混凝土的1m-3m 處，如果工程所需樁身較長，導(dǎo)管在混凝土中的埋設(shè)深度可以適當(dāng)加長。

埋設(shè)導(dǎo)管時所產(chǎn)生的巨大沖擊力能夠?qū)兜變Υ娴某猎M量沖開，是減少工后沉降的主要手段，同時也能有效控制樁底沉渣數(shù)量。為了防止導(dǎo)管進水，在混凝土的灌注過程中應(yīng)當(dāng)嚴格控制水灰比、灌注數(shù)量等變量因素，另一方面就是簡球、拔栓或者開閥等環(huán)節(jié)。此外，過高的技術(shù)要求促使施工人員必須在第一批混凝土灌注完畢后，及時的探測孔內(nèi)混凝土表面高度，計算出導(dǎo)管內(nèi)埋設(shè)深度，順利進行剩余混凝土的灌注。

當(dāng)混凝土的灌注開始時，施工人員應(yīng)當(dāng)連續(xù)不斷的進行灌注。在灌注過程中，為了保證灌注質(zhì)量，必須防止混凝土拌合物從漏斗頂端溢出或者從漏斗外掉入孔底。如果混凝土掉入泥漿后，泥漿會變得粘稠且易凝結(jié)，影響導(dǎo)管距離的探測。除此之外，施工人員還應(yīng)當(dāng)注意觀察導(dǎo)管內(nèi)部的混凝土下降情況及孔內(nèi)水位的升降情況，及時測量孔內(nèi)混凝土面的高度位置，以此正確引導(dǎo)導(dǎo)管的提升與拆除。

提升導(dǎo)管的過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)保證軸線始終保持豎直狀態(tài)，與兩側(cè)的距離始終對等，以此為基礎(chǔ)逐步提升。例如，導(dǎo)管法蘭掛鋼筋骨架，可通過轉(zhuǎn)動導(dǎo)管的方法，使其脫離鋼筋骨架后，再移動到鉆孔的中心位置。混凝土的灌注過程中，如若導(dǎo)管內(nèi)部的混凝土不滿或者含有空氣時，后續(xù)的混凝土應(yīng)當(dāng)徐徐灌入，盡可能避免整斗灌注。當(dāng)混凝土內(nèi)存在空氣，導(dǎo)管內(nèi)較易形成高壓氣囊，較易擠出管節(jié)間的橡皮墊，最終致使導(dǎo)管出現(xiàn)漏水問題。

灌注混凝土的注意事項較多，對施工人員的技術(shù)要求相對較高，因此這里建議采用水下灌注樁基混凝土，較之傳統(tǒng)的混凝土灌注，水下的灌注方式效率較高、質(zhì)量更高且更安全。在灌注過程中，設(shè)計樁頂標(biāo)高以下 3 米范圍內(nèi)混凝土采用插入式振搗棒進行振搗密實，以此為基礎(chǔ)，保證樁頂混凝土的灌注質(zhì)量[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進程加快，國內(nèi)建筑市場逐漸發(fā)展完善，同時促進了相關(guān)行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，旋挖樁的適用范圍相對較廣，因此成為國內(nèi)首屈一指的施工手段，無論是在軟泥、砂礫還是流砂等土質(zhì)下，旋挖樁均可順利實施，換言之環(huán)境因素對該技術(shù)的影響程度較小。旋挖樁的施工過程相對復(fù)雜，需要不斷的復(fù)核與校對，因此需要技術(shù)與現(xiàn)場的完美配合，以此保證成樁的最終質(zhì)量以及工程的順利完成。