復雜地質及周邊環境條件下樁基成孔機械選擇

在建筑物基礎施工中，樁基成孔的質量直接決定整個樁基工程質量。然而樁基鉆孔機械的選擇對于樁基成孔的質量以及樁基的整體質量有著重要的影響，特別是在復雜地質和特殊施工周邊環境中樁基成孔設備的選取就顯得尤為重要。隨著我國城鎮化的進程不斷的加快，在城鎮棚戶區改造工程中新建或改建基礎設施的項目日趨增多，但在這些區域施工，對樁基成孔施工機械的選擇卻有眾多的限制因素，因此對于此類條件下鉆孔機械的分析和選擇，具有重要的工程現實意義。

1 工程概況

貴州省某縣城市棚戶區改造配套基礎設施建設項目（K0+320 橋）位于縣城城區小河東路，縣實驗中學旁，項目距離附近的居民區及學校不足100m，施工周圍環境較為復雜，對施工產生的震動和噪音要求嚴格。該橋梁工程，道路等級為城市支路，設計速度20km/h，橋面寬度為20m，橋梁基礎設計采用機械成孔灌注樁，樁身為C30 鋼筋混凝土，樁基分類為嵌巖端承樁，樁長30m，樁徑為1.2m，樁基數量為24 根。

擬建場地起止點地貌共劃分為5 個小地貌單元：①侵蝕堆積緩斜坡沖溝地貌；②為浸蝕堆積緩斜坡凹地形地貌；③為浸蝕堆積緩斜坡地貌；④為河流一級階地地貌；⑤為河床地貌。根據地勘資料顯示，由上至下各土層為：人工填土（Q4ml）、稍密卵石（Q4al+pl）、淤泥質粘土（Q4al+p）、強風化玄武巖（T1f）和中風化玄武巖（T1f）。結合鉆孔中水位的觀測，場地下伏基巖富水性較強，地下水豐富。綜合地勘資料，該工程地質條件較為復雜對樁基成孔較為不利。

2 樁基鉆孔機械選擇

2.1 本項目鉆孔機械的選擇影響因素

鉆孔灌注樁具有噪聲小，對周邊環境影響小，施工樁徑大，承載能力高等特點，因此應用十分廣泛。但是鉆孔灌注樁的工程質量事故頻率卻遠高于其他成樁方法。機械的選擇要根據不同的地質條件，各個地區區域性的通用習慣來決定。

各種成孔機械有其各自的適用性[1]，不同的鉆孔機械成孔直徑不同，鉆孔深度也不同，適應鉆進的土層也各有所長，如表1 所示。本樁基工程項目離學校和民房較近，且民房結構性能較差，對振動敏感性強，不適宜采用振動過大的成孔機械，其次有較深的淤泥層和粒徑較大的卵石層，地質條件較為復雜和特殊，樁基成孔條件較差容易發生垮孔、卡鉆等鉆孔事故，甚至會造成后續樁基產生斷樁等嚴重樁基質量事故，造成巨大的經濟損失。

表1 主要鉆孔機械的特點

因此沖擊鉆孔機械不能使用。根據地勘資料鉆孔區域卵石土層深度范圍在5.6～27.7m，粒徑范圍在20～60mm，且卵石層上土層為碎石土，則旋挖鉆機以及不能采用。淤泥質黏土層分布厚度為14.30～18.30m，地下水位較高，造成長螺旋鉆機不能使用。鉆孔區域存地下水位以上深度范圍，故反循環鉆機不能使用。結合施工經驗以及地勘資料中卵石土層厚度及粒徑和淤泥質土深度，綜合考慮決定采用潛水電鉆機械成孔。

2.2 采用潛水電鉆成孔原理及特點

潛水電鉆利用潛水電鉆機構的密閉電動機帶動鉆頭在泥漿中高速旋轉切割土體，同時用泥漿泵輸送高壓泥漿，泥漿從鉆頭底部射出與切碎的土體顆粒混合，遵循正循環方式，泥漿從孔底自下而上攜帶切碎的土體顆粒從孔口溢出，將泥渣排出。

潛水電鉆機設備整體體積較小，質量較輕，在施工場地移動靈活，故障率低且維修方便，同時具備鉆孔深度大、成孔精度較高、鉆進過程中擴孔率低，施工噪音低，無振動影響等優點，特別適用于地下水位較高的各類軟硬土層。

2.3 成孔效果及樁基質量

采用潛水鉆機進行鉆孔避免了沖擊鉆機振動較大的缺點，同時也解決了旋挖鉆機、反循環鉆機，正循環鉆機以及長螺旋鉆機不能適用的土層。從潛水鉆機成孔的效果來看，鉆孔沒有出現鉆進困難，卡鉆等事故，成孔精度高，鉆進速度較快，成孔質量高。采用潛水鉆機成孔，比較順利完成樁基施工，經相關檢測單位利用樁基超聲波檢測儀器進行檢測，檢測結果顯示樁基質量較好，均為I 類樁，詳細情況如表2 所示。

表2 部分樁基檢測數值

3 結語

本文依據樁基成孔項目工程實例，以項目施工的周邊特殊環境和樁基鉆孔的土層地質情況為前提條件，通過分析對比各種成孔機械的性能指標和適用范圍，結合限制性因素，最終確定采用潛水鉆機進行樁基成孔施工。根據樁基施工的成孔效果以及樁基檢測質量報告結果，選用潛水鉆機成孔機械的方案是合理的。對于類似工程施工條件下的樁基成孔機械選擇具有一定的參考意義。