旋挖鉆機在施工泥漿護壁鉆孔樁時樁位偏差的控制

郭軍海

（武漢地質勘察基礎工程有限公司，武漢 430050）

灌注樁按照成孔方法分為泥漿護壁鉆孔樁、套管成孔灌注樁、干成孔灌注樁和人工挖孔樁4種方法，其中泥漿護壁鉆孔樁是灌注樁中應用最廣的一種方法，該方法施工的機械很多，包括旋挖鉆機、正反循環回轉鉆機、潛水鉆機、鉆擴機、全套管鉆機和全葉螺旋鉆孔機等。其中旋挖鉆機是目前鉆孔灌注樁施工的主流設備，適合泥漿護壁和干作業成孔灌注樁，該設備具有裝機功率大、輸出扭矩大、軸向壓力大、機動靈活和施工效率高等特點，適應我國大部分地區的土壤地質條件。本文僅對旋挖鉆機在施工泥漿護壁鉆孔樁時樁位偏差產生的原因進行分析，提出相對的改進措施，確保樁位偏差竣工驗收時該項指標符合設計及規范要求。

1 旋挖鉆進施工工藝簡介

旋挖施工泥漿護壁鉆孔樁的施工工藝除成孔過程不同于鉆、沖孔灌注樁外，其他工藝完全相同。該設備施工主要優點有：施工速度快；施工精度比較高，施工過程中樁深度、垂直度、鉆壓和鉆筒內裝土容量等均可以通過機身電腦控制；噪聲??；可自行行走，移機方便；機械化程度比較高；無須提供動力電源；適用地層廣泛等。旋挖鉆孔樁施工工藝流程如圖1所示。

圖1 旋挖工藝施工流程圖

2 樁位偏差的定義

樁位偏差是指在設計院提供的樁基礎施工平面圖中，標注了每一根樁位的位置，技術人員或測量人員通過總平圖中提供的坐標，結合施工平面圖，利用CAD軟件或其他測量軟件，可以求出每一根樁位的理論坐標（設計坐標），而在實際施工過程中或竣工測得的樁位坐標與理論坐標的差值，即可理解為坐標偏差，但這種坐標差值的偏差值大小及偏差方向可能與樁基施工平面圖中的縱橫軸線并非總是重合，實際測量坐標系統的縱橫軸方向與樁基平面圖中縱橫軸線的方向并非總是一致。竣工圖中樁位偏差的方向和數值大小的確定，常用的方法是把實測的坐標值標注在樁基礎平面（AUTOCAD）電子平面圖中，然后沿設計坐標縱橫軸方向垂直進行量取，即可求得樁位偏差值，實際施工時樁位的控制，可以用坐標偏差值進行控制，但在繪制竣工圖時，測量人員和技術人員應懂得坐標偏差和樁位偏差的區別。

3 旋挖施工工藝中樁位偏差產生的原因和注意事項

旋挖工藝施工的主要步驟包括場地平整、測量放線、護筒埋設與定位、成孔、鋼筋籠制安、清孔、混凝土灌注成樁及最后的開挖驗收等，而造成樁位偏差的原因主要包含在測量放線、護筒埋設與定位、成孔、鋼筋籠制安及開挖驗收中，下面將對這幾個步驟中影響樁位偏差的原因進行逐一分析，并提出解決辦法。

3.1 測量放線

在測量放線開始時，需注意以下事項，可減少樁位偏差的發生。

3.1.1 測量儀器的準備

所有測量使用的儀器如全站儀和RTK接收機等必須在規定的檢定期內（一般為1年），超出檢定期限的應及時進行檢定，未經檢定或不在檢定期限的儀器嚴禁使用，減少由于儀器誤差帶來的測量影響。

3.1.2 測量人員的準備

樁基施工中，測量放線的工作比較單一，樁基施工單位的測量人員往往是一些非專業的技術人員，因此必須對技術人員進行培訓后才能上崗，每個項目的測量人員必須相對固定，確保測量放線的精度和速度。

3.1.3 測量數據的復核及導入

樁基施工測量前，必須收集建筑總平面定位圖、樁基礎平面布置圖，同時在樁基平面圖中對所有樁基進行樁編號，檢查紙質版樁基平面圖主要軸線尺寸是否與電子版一致，檢查總平藍圖中標注軸線交點標注坐標是否與在AUTOCAD軟件中查詢的坐標一致，在AUTOCAD軟件中將樁基礎定位平面圖中通過平移及旋轉等命令，將電子版坐標與紙質版坐標完全對應一致，即可在軟件中直接點取獲得各樁位坐標，最后按全站儀要求格式對獲取坐標進行保存，再對坐標數據由2人以上進行復核后上傳導入至全站儀，確保不因測量數據輸入錯誤導致樁位偏差或放線錯誤現象產生。

3.1.4 測量放線過程在測量放線過程中，有幾個細節需要重點注意：

（1）無論是全站儀，還是RTK，利用其對中桿測量時，一定要將對中桿的圓氣泡居中后，再進行測量，可以減少樁位放線誤差，初學者應盡可能使用帶支架的對中桿進行測量，同時要定期對中桿的垂直度進行校正。

（2）對建設方提交的控制點，一般要求不少于3個，且保證能夠互相通視，復測時一般以其中一點為測站點，距離較遠的另一點為后視點進行定向（長邊定向）后實施坐標反測，并填寫控制點復核情況表，待上部單位進場后進行控制點的移交工作。

3.2 護筒的埋設與定位

旋挖工藝中，護筒埋設的準確與否，直接關系到成樁后樁位偏差的大小，護筒不僅起防止地表土坍塌的作用，對樁位的定位也起著非常重要的作用，護筒埋設完畢后其中心位置是否準確，將直接影響下一道工序成孔對樁位偏差的控制。根據相關規范，對護筒設置有下列要求：

（1）護筒應采用壁厚（大于1 cm）的鋼板制作，應有足夠的剛度和強度，上部應設置溢流孔，下端外側應采用黏土填實。

（2）護筒內徑比設計樁徑大200 mm的形狀規則的鋼圓護筒，一般采用鉆機埋設，為防止下壓時護筒變形，必須采用厚壁的護筒，尤其在護筒頂部應再綁上一層鋼板，使其厚度加大，保證護筒在埋設過程中，不發生變形。

（3）護筒的長度選擇應根據地層情況而定，一般應大于雜填土的埋深，進入穩定土層。

（4）護筒上應標出樁位，護筒的埋設方法一般有2種，既四點十字線中心法（如圖2所示）和兩點距離交會法（如圖3所示），或是這2種方法的組合。

圖2 四點十字線中心法

圖3 兩點距離交會法

（5）在旋挖班組人員根據第一次放樣點位進行護筒埋設完畢后，測量人員必需對護筒中心位置進行二次復核，護筒中心與孔位中心偏差不應大于50 mm；護筒的垂直度偏差不宜大于1/100。復核方法為采用木方或鋼筋定位架放置在護筒上，重新放樣出樁位，用鋼尺檢查實際護筒中心與二次放樣點的偏差。

3.3 成孔

護筒埋設完畢且經過復核后，在泥漿自備完成后，旋挖鉆機即可開始成孔工作，該工序在進行的過程中，施工人員容易忽視且必須注意的問題有如下幾點。

（1）由于旋挖鉆機的護筒內徑比設計樁徑大200mm，一些操作手在開孔時有個錯誤觀念，就是只要鉆頭放在護筒里就行，省去了將鉆頭中心再次對準護筒中心的步驟，從而導致樁位偏差產生，正確做法是護筒在埋設完畢后，利用油漆在護筒上做出標記，采用四點十字線中心法恢復測量點中心，再利用護筒中心對準十字線中心點后，再進行成孔工作，也可采用兩點距離交會法，通過校核鉆桿底部與鉆斗相連接的插方來控制鉆桿的中心位置，且該復核工作必須反復進行，直至施工到設計樁頂標高以下2 m左右。

（2）成孔過程中，操作人員往往過分相信鉆機自帶的調垂系統，但任何一臺旋挖鉆機在使用過程中隨著年限增加，設備磨損加重，鉆桿與動力頭之間的縫隙加大，鉆機自帶的調垂系統往往精度會下降，那么在鉆機使用過程中，必須采用全站儀從2個垂直方向，對鉆桿的垂直度進行監控，確保鉆桿的垂直度在1%之內。

（3）成孔過程中，不注意成孔的速度，無論什么地層，一味快速鉆進，就會導致樁位偏差發生。正確做法應是根據不同的地層，如軟弱交接層、深厚砂層、孤石和堅硬地層等，選擇旋轉合適的鉆頭，控制好鉆速和轉速，保證成孔時鉆桿不發生傾斜。

3.4 鋼筋籠安置

竣工樁位中心在最終驗收時，是以鋼筋籠的中心來作為樁位中心的，所以在鋼筋籠下置過程中，應盡量保證鋼筋籠中心與成孔后的孔位中心一致，要做到這點，在進行鋼筋籠下置過程中，必須注意以下事項：

（1）鋼筋籠制作時，不僅要控制好鋼筋籠的直徑（允許偏差應控制在±10 mm），同時應按設計和規范要求在鋼筋籠上設置保護墊塊，保護墊塊的作用，不僅能防止鋼筋籠緊貼孔壁，防止鋼筋外露，使鋼筋在混凝土中銹蝕，起不到受力的作用，而且能起到固定鋼筋籠的中心位置，防止樁位發生偏差的作用。實際進行鋼筋籠安放時，操作人員往往忽視這個步驟，不下或者漏下保護塊。

（2）鋼筋籠在起吊和轉運時，不能放在地上進行拖拽，避免鋼筋籠發生變形。在安裝入孔時，必須采用“扁擔架”的形式保證鋼筋籠起吊后的垂直度，在下置過程中，當發生下置不暢時，必須將鋼筋籠提起，重新掃孔，不得強行墩放，從而導致樁位偏差的出現。

（3）鋼筋籠全部安裝入孔后應固定于孔口，固定鋼筋籠時采用2根吊筋、2根插桿對稱固定，嚴禁只使用1根吊筋或1根插桿固定，確保鋼筋籠入孔后的垂直度。

3.5 樁位竣工偏差驗收

在基坑土方開挖完畢后，樁基樁頭鑿至樁頂標高后，即可進行樁位偏差驗收，樁位偏差驗收時，應注意以下問題：

（1）為避免場內控制點因土方開挖發生位移，影響測量精度，竣工測量時必須再次從場外將原始控制點引測至場地內，用新的場內控制點進行測量，以確保樁位偏差驗收的精度。

（2）驗收樁位偏差時，必須用卷尺從縱橫2個方向上先找出鋼筋籠的中心，作上標記，再用全站儀或RTK對該中心標記進行測量，不可憑肉眼目測估算樁位中心。

4 項目介紹

4.1 項目概述

武漢某樁基工程2號樓項目2017年5月開始施工，樁基礎形式采用鉆孔灌注樁，4層地下室，成孔方式采用泥漿護壁旋挖成孔，施工機械為2臺徐工XR-280旋挖鉆機，樁徑900 mm不等，樁數183根樁，工期50 d，項目夜間22：00—6：00不能施工，單機工作效率2根/d。該項目工期緊，樁基測量放線采用傳統的全站儀配合極坐標法進行測量放線，投入1個測量班組，共計3人，施工過程中嚴格按照前述步驟開展測量放線工作。

4.2 驗收結論

（1）根據GB 50202—2018《建筑地基基礎工程施工質量驗收標準》要求，對于D＜1 000 mm的泥漿護壁鉆孔樁，樁位允許偏差要求不大于70 mm+0.01H（H為樁基施工面至設計樁頂的距離，即空孔深度），該項目H約為20 m，偏差要求允許小于等于270 cm，該項目樁位偏差檢測數量按100%進行樁位偏差檢測。

（2）該項目由甲方委托第三方檢測機構某省建筑工程質量監督檢驗測試中心進行驗收檢測，該測試中心提供的樁位偏差檢測，其樁的實際中心是按鋼筋籠中心進行量取，而非按照樁頂混凝土中心量取，樁位偏差檢測采用彈線后利用卷尺測量的方法進行。根據該測試中心提供的2號樓樁位偏差檢測報告，共計檢測183根，其中176根樁樁位偏差值小于100 mm，7根樁樁位偏差值超過100 mm，最大偏差為Z2-73號樁，偏差達230 mm，小于允許值270 mm，偏差結果均符合規范及設計要求。

5 結束語

樁位偏差是泥漿護壁樁竣工驗收時一項重要的驗收指標，對驗收結論起著舉足輕重的作用，要保證在驗收階段該項指標不超限，符合規范和設計要求，就應在樁基礎施工準備和實施的各個關鍵環節勤加注意，并嚴格控制，增強測量人員的工作責任心。當然受一些客觀原因的影響，樁位偏差這項指標在采取合理措施后，可以得到有效的控制，但不可能完全杜絕超偏現象發生，一旦發現樁位偏差超限，必須及時上報建設單位，通知設計單位出具變更處理意見。