建筑樁基施工中旋挖鉆孔成樁施工技術應用研究

孫少輝

（蘭州新區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投資集團有限公司，甘肅 蘭州 730314）

樁基是保證建筑整體安全和穩(wěn)定的重要構件。在樁基施工中，首先要進行挖孔工作，旋挖鉆孔成樁技術就是利用旋挖鉆機筒式鉆頭旋轉開挖，將切削下來的土裝入筒式容器內(nèi)。當鉆頭觸地時旋轉開鉆，直到容器裝滿后提起鉆頭卸土，再旋挖施鉆，循環(huán)往復，直到完成設計的鉆孔尺寸。這種施工技術操作簡便、自動化程度更高，近年來受到各施工企業(yè)的青睞。

1 旋挖鉆孔成樁施工技術的應用優(yōu)勢

1.1 施工效率高

旋挖鉆孔是利用旋挖機鉆頭底部斗齒旋轉切削土體，然后將土壓入容器內(nèi)，等填滿后再統(tǒng)一卸土。與傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁相比，提高了施工效率、縮短了施工時間、減少了施工步驟。

1.2 提高灌注樁的承載力

首先，由于旋挖機旋挖成孔工藝特殊，不需循環(huán)泥漿護壁，只需靜壓泥漿護壁即可，因此，一般采用膨潤土、纖維素、火堿等材料配制泥漿，不會形成太厚的泥皮，而且旋挖鉆頭不斷上下往復也使孔壁變得更加粗糙，增加了樁基與土體之間的咬合力，使樁基更加穩(wěn)固。其次，旋挖鉆孔能夠形成平底孔底，有利于提高樁端阻力。綜合以上因素，可使旋挖成孔灌注樁的承載力比傳統(tǒng)鉆孔灌注樁提高10%～20%。

1.3 適應范圍廣

由于旋挖鉆機設備一般采用履帶式底盤，與地面接觸面積較大，分散在各個支撐點上的壓力相對較小，因此，不會因地質軟弱而影響鉆孔設備使用。旋挖鉆機適用于黏性土、砂性土、強度不高的風化巖等土體，不需要太大的工作面即可完成鉆孔成樁施工，這是其他鉆孔灌注樁施工工藝難以比擬的。

2 案例概況

以某地新建住宅為例，共新建13棟住宅，其中9棟21層、4棟32層，屬于典型的高層建筑項目，承載力要求較高，工程場地以黏性土為主，基于此，為有效滿足工程對樁基的要求，決定采用旋挖鉆孔成樁施工技術。但當?shù)匾责ば酝翞橹鳎@頭鉆入黏土層后，由于黏性較大，會造成鉆頭堵塞，土體可能會粘黏到鉆頭上掉入孔內(nèi)。因此，旋挖鉆頭選擇短螺旋鉆頭，且在鉆頭底部配備兩扇只可向容器斗內(nèi)開啟的合葉門，當鉆頭鉆進時，斗齒切削土體，通過合葉門把切削下來的土體壓入容器斗內(nèi)，斗裝滿提起鉆頭時，斗的合葉門會在土體的重力下關閉，防止土體掉落，適合黏性土地質施工。具體施工流程如圖1所示。

圖1 旋挖鉆孔成樁施工流程

3 旋挖鉆孔成樁施工技術的應用

3.1 施工準備

在正式施工之前，首先要清理施工場地，如拔除植物、清理雜物、填補坑洼等，為后續(xù)的樁基施工打下基礎。根據(jù)施工設計圖進行放樣測量，確定施工位置，誤差控制在±5mm以內(nèi)，確認無誤后，施工設備進場。根據(jù)工程現(xiàn)場實際情況，選用寶峨BG25C型號的旋挖鉆機，該鉆機適用范圍廣、扭矩大，配合適合黏性土的短螺旋鉆頭，能有效滿足本工程的施工要求。

3.2 泥漿制備

本工程場地以黏性土為主，并有一定數(shù)量的砂土，在旋挖過程中容易造成土體失衡。為應對松軟的土體地質條件，保證樁基內(nèi)部的壓力穩(wěn)定，一方面，應選擇旋挖鉆孔技術；另一方面，應充實泥漿的配置。泥漿配置對旋挖鉆孔成樁施工的總體質量有重要影響，需要起到有效的支撐作用，防止施工過程中土體坍塌。但也不能加入過多的泥漿，否則會造成泥漿泵堵塞，影響后續(xù)的混凝土灌注，因此，必須選擇適合的材料、科學的配比。本工程選用黏土粉和Na-CMC增稠劑作為泥漿配置的主要材料，并在施工前進行反復試驗，確定配比參數(shù)，以達到預期效果。

3.3 護筒埋設

在旋挖成孔施工中，護筒主要是為了防控孔壁坍塌，起到定位和鉆孔保護的作用，因此，必須進行護筒埋設施工，這也是旋挖成孔施工的重要環(huán)節(jié)。一般來說，護筒的半徑要比樁徑大5cm，為了保證剛度，本工程選用鋼制護筒。首先將旋挖鉆筒鉆入土層，再將護筒埋入土層，護筒的埋入方向必須與地平線垂直。

3.4 鉆孔施工

鉆孔前應先檢查地面是否平整，以保證旋挖鉆機設備的平穩(wěn)放置。鉆頭接觸地面時，應小鉆速緩速鉆入土層，再逐漸加速，垂直方向施鉆。在鉆孔過程中實時監(jiān)測，確保不會出現(xiàn)傾斜，并隨時調(diào)整。如果出現(xiàn)空洞坍塌，需要暫停施工，分析是否鉆速、鉆頭等原因所致，并采取措施改進，將孔內(nèi)的泥渣吸出，填平孔洞，調(diào)整方案后重新鉆孔。如果坍塌面積較大，應將護筒等已設置的部件全部取出，回填后按新方案重新施工。

3.5 清孔

雖然本工程采用的旋噴鉆頭下方加有合葉門開閉，以防止泥渣掉入孔內(nèi)，但在鉆孔后還要進行清孔，以保證旋挖鉆孔成樁施工質量。清孔應進行兩次：

（1）首次清孔。鉆孔施工完成并檢查合格后，進行首次清孔，以鉆機換泥漿的方式進行，使沉渣厚度、泥漿稠度、泥漿含砂率都達到要求后撤出鉆機。

（2）二次清孔。待鋼筋籠安裝完畢，封孔導管后進行二次清孔，清孔方案如圖2所示。

圖2 旋挖鉆孔清孔示意圖

清孔時，首先向孔內(nèi)注入優(yōu)質泥漿，然后送風清孔，待清孔結束后，先關機再停水。風量的大小也要嚴格控制，本工程施工的導管直徑是25cm，送風量為20m3/min。送風任務由1臺空壓機完成，風壓的計算公式如下：

式中，P——風壓，Pa；

H——風管口入水深度，m。

在清孔過程中，因為鉆孔的深度比較深，中途最好停頓一下，待懸浮的鉆渣沉淀后再繼續(xù)送風清孔。

3.6 鋼筋籠制作及安裝

為了有效保證樁基的穩(wěn)定性和堅固性，鋼筋籠的組成材料要求具有比較高的品質，并且要經(jīng)過規(guī)范的質檢工序，對鋼筋材料的尺寸、硬度等進行全面質檢，及時挑出質量不達標的鋼筋加以更換。如果出現(xiàn)表面質量問題，如銹跡、油漬等需要處理干凈，表面彎曲需按照設計尺寸調(diào)直等。鋼筋籠按照設計尺寸下料制作，但也有可能出現(xiàn)與孔位高度不匹配的情況，需要進行焊接處理，焊接后應處理焊接口，以保證強度和表面質量，避免影響樁基質量。如果主筋較多，那么，焊接時可采用交錯點焊的方法來處理。鋼筋籠按照設計要求安裝焊接，在焊接后進行質量檢測，合格后進行吊裝施工。吊裝時選擇兩點吊裝法，在骨架中心偏上的部分取吊點一，在骨架之下的部分取吊點二。吊裝到指定位置后垂直緩慢下放，速度不能過快，防止鋼筋籠扭轉。如果出現(xiàn)扭轉，要及時調(diào)整再繼續(xù)下放。

3.7 混凝土澆筑施工

為了保證混凝土強度，混凝土澆筑前需反復試驗，設計出最佳的配合比，以配置混凝土材料。水泥等級要超過42.5MPa，并具有理想的和易性、坍落度等指標，這就需要通過施工前的試驗確定施工方案。在混凝土拌和站統(tǒng)一配制。為了保證混凝土材料在初凝前送到現(xiàn)場，必須提前規(guī)劃好交通路線，避免交通擁堵。關注天氣，不要在陰雨天進行。混凝土配制完成并檢驗合格后，及時送到施工現(xiàn)場，進行連續(xù)不間斷地混凝土灌注。灌注用的導管要求內(nèi)壁光滑，相連接的導管直徑相同并緊密連接，連接的位置不能有縫隙，防止?jié){液外溢。通常每段導管的長度是2～3m，根據(jù)實際樁孔深度進行拼接，每段導管的長度盡可能相同。拼裝導管時注意控制中心軸，不能出現(xiàn)軸位偏移超過10cm的情況，本工程要求最大偏移不超過5cm，嚴格保證施工精度要求。導管拼裝完成后送入旋挖樁孔內(nèi)進行混凝土灌注，注意導管不可觸碰鉆孔底部，距底部大約30cm。為了避免導管因混凝土灌注出現(xiàn)晃動，需要用絲扣接頭處理連接端口。

在混凝土灌注施工中，為了防止鋼筋籠被灌注的混凝土托起，需要用孔口吊筋固定鋼筋籠的上端，而且灌注時間不可太長，當孔內(nèi)灌注的混凝土逐漸上升并接近鋼筋籠時，應適當放緩灌注速度。孔內(nèi)混凝土面超過鋼筋籠底部大約1～2m后，適當將導管提升。當灌注臨近結束時，因此時壓力會降低，混凝土上升可能會比較困難，可適當在鉆孔內(nèi)加入水來稀釋漿液，并通過泥漿物將一些沉淀物抽出去，再繼續(xù)灌注直至達到設計高度為止。

4 旋挖鉆孔成樁施工中的質量控制措施

本工程按照以上施工方案逐步完成施工，但在施工過程中存在一些問題影響施工質量，需要采取一些質量控制措施來防控質量缺陷問題，主要包括以下幾點。

4.1 鉆孔深度

在第一個孔旋挖鉆完后，要檢查鉆孔深度是否符合設計要求，如不符合設計要求，需調(diào)整旋挖設備參數(shù)直至達到設計尺寸，然后根據(jù)調(diào)整參數(shù)進行樁孔的旋挖施工。

4.2 塌空的處理

施工中出現(xiàn)塌孔可能與旋挖機參數(shù)、孔壁支撐泥漿性能等有關。需要調(diào)整參數(shù)，并在泥漿中追加黏性材料。此外，在鉆孔施工過程中，應盡量減少與孔壁的接觸，避免破壞孔壁泥漿。

4.3 孔徑尺寸的問題

孔徑大小不僅與灌注樁施工有關，而且與護筒、鋼筋籠都存在緊密聯(lián)系。如果孔徑過小，就會影響后續(xù)這些構件的安裝，鉆孔時不用必須與設計尺寸一模一樣，因為土層會收縮，所以，實際旋挖鉆孔時可稍微擴大孔徑，及時通過性能理想的泥漿保護孔壁。

4.4 樁體收縮、孔洞以及斷樁的問題

灌注樁質量與澆筑環(huán)節(jié)直接相關，必須合理控制灌注量、掌握成樁時間，并在施工前反復試驗確定最佳施工參數(shù)。鋼筋籠方面主要是加強焊接質量的控制，拼裝鋼筋的鏈接位置，焊縫要處理平整、堅固，鋼筋籠應套上保護罩，避免澆筑時受到干擾。在澆筑過程中要注意檢查質量，施工結束后全面驗收，發(fā)現(xiàn)斷樁時應及時接樁。堵管也是混凝土澆筑中常見的質量缺陷，應增加振搗次數(shù)，灌注前檢查管道是否通暢、管道壁是否平整等，合理設計混凝土參數(shù)，連續(xù)灌漿。

5 結語

綜上所述，本工程應用旋挖鉆孔成樁施工技術，工期提前9天完成，經(jīng)驗收質量均達到標準，合格率為100%，施工期間未出現(xiàn)質量缺陷問題。可見，應用旋挖鉆孔成樁施工技術能有效保證施工進度，滿足工程對樁基的質量要求，具有推廣應用價值。