施工作業面受限下鉆孔灌注樁設備比選及應用

宋 真 干

(1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局八0五隊，江蘇 南京 210001; 2.江蘇華東建設基礎工程有限公司，江蘇 南京 210007)

1 概述

在土質地層中成孔工效高、經濟的、方便的機械回旋鉆機在基坑支護樁施工中得到了廣泛的應用。為保持重心、移動平穩，帶動鉆具轉動的鉆盤設置在矩形框架的中部，這樣，轉盤中心與矩形框架前端、側端的距離大于1 m，即場地至少有大于1 m的施工作業面。因此，在樁位與邊界不大于1 m的場地，由于機械回旋鉆機轉盤中心到矩形框架前端、側端的距離大于1 m，無法使用機械回旋鉆機成樁。另外，因為施工作業面受限的場地承載力、施工成本或場地周邊敏感建(構)筑物的限制，也無法使用旋挖鉆機、沖擊鉆機或其他樁工機械設備成樁施工。

2 可移動鉆具履帶式鉆機

針對樁位與邊界不大于1 m導致無法使用常規鉆機成樁施工的難題，在分解機械回旋鉆機部件的基礎上，作者開發了鉆具可移動履帶式鉆機，該鉆機的特點如下：

1)鉆具可移動履帶式鉆機有3套動力系統；驅動履帶運動的柴油機，驅動鉆具轉動的電動機，驅動鉆具在導軌上沿履帶方向移動的液壓站(見圖1)。

2)驅動平移液壓缸，前推滑座，使桅桿及鉆具前移，使鉆具中心與矩形框架前端、側端的距離不大于1 m，確保在樁位與邊界不大于1 m的場地內施工。施工后，復位平移液壓缸，使桅桿即鉆具回退到矩形框架中部，使重心居中，防止移動失穩。

3)矩形框架四角安裝4個液壓支腿，在液壓站作用下，液壓支腿上下運動，確保矩形框架水平。

3 適用范圍

鉆具可移動履帶式鉆機的適用范圍如下：

1)在泥漿護壁條件下，樁直徑不大于900 mm、樁長不大于30 m。

2)土層或含有部分卵石、碎石的土層。

3)在不小于4 m的凈高下成樁作業，適用建(構)筑物室內改造加固以及附屬結構物施工。

4)利用平移液壓缸，矩形框架前端與場地邊界的最短距離為0.3 m，可在樁位與邊界不小于0.3 m的場地中進行鉆孔灌注樁施工。

4 應用案例

鉆具可移動履帶式鉆機已被應用于南京市2018G80項目DE地塊基坑支護工程的支護樁施工中。D地塊占地面積2 999.27 m2，總建筑面積約5 402.65 m2，擬建項目主要由1棟3F社區中心和1D整體地下車庫組成，±0.00絕對標高7.98 m；E地塊占地面積44 766.22 m2，總建筑面積約134 986.89 m2，擬建項目主要由7棟18F住宅、15棟4F住宅、2棟1F配電房以及1D整體地下車庫組成，±0.00絕對標高為7.38 m。

DE地塊場地表層為人工填土，覆蓋層主要由第四系新近沉積土組成，基巖為沉積巖，場地勘察深度范圍內工程地質層詳細特征如下：

①-1雜填土：色雜，結構松散，含大量混凝土碎塊、碎磚等建筑垃圾、少量塑料袋等生活垃圾，局部夾少量腐爛物，填齡約為3年，局部為新近回填土。場地內局部分布。

①-2素填土：灰褐色，主要以軟塑～可塑狀粉質粘土為主，含少量碎石，見少量植物根系，填齡大于10年。場地內局部缺失。

②-1粉質粘土：灰褐～灰黃色，軟塑～可塑，含少量鐵錳氧化物，局部夾薄層粉土，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。場地內局部分布。

②-2淤泥質粉質粘土：灰褐色，流塑，局部為軟塑狀粉質粘土，含少量腐殖質，夾薄層粉土、粉砂，具水平層里，切面光滑，稍有光澤，無搖震反應，干強度中等偏低，韌性中等偏低。場地內普遍分布。

②-2A粉土：灰褐色，稍密～中密狀，局部夾薄層粉質粘土及粉砂，粉質粘土呈低塑性，軟塑狀，粉砂呈稍密狀，該層在場地內大部分成透鏡體狀，輕微搖震反應，干強度低，韌性低。場地內局部分布。

②-3淤泥質粉質粘土與粉土、粉砂互層：灰褐色，土砂厚度比約1∶1，淤泥質粉質粘土呈流塑狀，局部為軟塑狀粉質粘土，粉土呈稍密狀，粉砂呈稍密～中密狀，含少量腐殖質，輕微搖震反應，干強度低，韌性低。場地內局部分布。

②-4A淤泥質粉質粘土—粉質粘土：灰褐色，流塑～軟塑，含少量腐殖質，夾薄層粉土、粉砂，該層在場地內成透鏡體狀，干強度低，韌性低。場地內局部分布。

②-4B粉土—粉砂：灰褐色，飽和，稍密～中密，局部夾薄層低塑性軟塑狀粉質粘土，主要成分為石英、長石，級配一般，含云母碎片，輕微搖震反應，干強度低，韌性低。場地內普遍分布。

②-5粉質粘土：灰褐色，流塑～軟塑，局部為流塑狀淤泥質粉質粘土，含少量腐殖質，夾薄層粉土、粉砂。場地內普遍分布。

②-6粉砂：灰褐色，中密～密實，飽和，局部夾薄層軟塑狀粉質粘土及稍～中密粉土，主要成分為石英、長石，級配一般，含云母碎片，干強度低，韌性低。場地內普遍分布。

④卵礫石：色雜，稍密～中密，飽和，主要成分為石英、長石，磨圓度一般，分選性較差，含50%～60%左右卵礫石，卵礫石直徑2 mm～20 mm居多，最大直徑超100 mm，局部為直徑約200 mm的塊石，以中粗砂及少量粉質粘土充填為主，偶見中粗砂富集。場地內普遍分布。

⑤-1強風化泥巖：棕紅色，巖芯風化強烈，呈“砂土”狀，手捏易碎，遇水易軟化，屬極破碎、極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。場地內普遍分布。

⑤-2中風化泥巖：棕紅色，巖芯總體呈“短柱”狀，較完整、局部較破碎，泥質膠結，巖芯強度較低，易擊碎，聲啞，浸水易軟化，屬極軟巖，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該層未揭穿，場地內普遍分布。

DE地塊基坑工程支護結構設計方案中，南北側緊靠已建成交付使用的道路，支護結構采用雙排鉆孔灌注樁，樁徑700 mm和780 mm、樁長10 m～24 m，穿越①-1雜填土、①-2素填土、②-1粉質粘土、②-2淤泥質粉質粘土、②-2A粉土、②-3淤泥質粉質粘土與粉土、粉砂互層、②-4A淤泥質粉質粘土—粉質粘土、②-4B粉土—粉砂，進入②-5粉質粘土。

在施工準備階段，圍擋制作單位進場施工景觀圍擋，圍擋基礎沿紅線往基坑內800 mm澆筑混凝土，導致雙排鉆孔灌注樁165根外排樁樁中心離圍擋基礎只有500 mm(見圖2)。而機械回旋鉆機轉盤中心與矩形框架前端距離1.1 m，轉盤中心距離矩形框架側端最小距離1.3 m，即機械回旋鉆機施工所需最小距離1.1 m，顯然用機械回旋鉆機無法滿足施工作業面寬度要求。

采用鉆具可移動履帶式鉆機，安全、高效、經濟地完成了165根支護樁，工效為2.5根/d(見圖3)。

5 結語

1)針對作業面不大于1 m導致無法使用常規鉆機成樁施工的難題，利用鉆具可移動履帶式鉆機的液壓作用，使鉆具在導軌上沿履帶方向前后移動，確保在樁位與邊界不大于1 m的場地內施工。

2)鉆具可移動履帶式鉆機的作業面高度小，能在不小于4 m的凈高下成樁作業，可適用建(構)筑物室內改造加固以及附屬結構物施工。