長螺旋鉆孔灌注樁技術(shù)要點(diǎn)分析

馬志超

廣東省珠海工程勘察院 廣東 珠海 519000

1 引言

長螺旋鉆孔灌注樁是一種地基處理方法，它結(jié)合了螺旋鉆孔和灌注樁的優(yōu)點(diǎn)。長螺旋鉆孔灌注樁是通過旋轉(zhuǎn)螺旋鉆頭，將土壤逐漸挖掘出來，形成一個孔洞。然后，在孔洞中灌注混凝土或其他灌注料，使其充滿整個孔洞。灌注料在凝固后形成一個堅固的樁體，增加地基的承載力，它可以在不同類型的土壤中進(jìn)行鉆孔[1-3]。灌注樁是一種通過將混凝土灌注到鉆孔中來加固地基的方法。長螺旋鉆孔灌注樁將這兩種方法結(jié)合起來，通過在鉆孔過程中同時進(jìn)行灌注，可以有效地加固地基。施工過程：長螺旋鉆孔灌注樁的施工過程包括以下幾個步驟：（1）鉆孔，使用鉆機(jī)和螺旋鉆頭進(jìn)行鉆孔，根據(jù)設(shè)計要求確定孔的深度和直徑；（2）清孔，在鉆孔過程中，需要及時清理孔內(nèi)的土壤和巖石碎屑，保持孔洞的清潔；（3）灌注，在鉆孔完成后，使用泵車將混凝土或其他灌注料注入孔洞中，同時使用振動棒進(jìn)行振搗，確保灌注料充實并排除氣泡；（4）樁頂處理，在灌注料凝固后，對樁頂進(jìn)行修整和處理，使其符合設(shè)計要求。

圖1 長螺旋鉆孔灌注樁施工示意圖

長螺旋鉆孔灌注樁在地基處理中有廣泛的應(yīng)用[4-5]。它可以用于建筑物、橋梁、碼頭等工程的地基加固。該方法可以提高地基的承載力和穩(wěn)定性，減少地基沉降和變形，從而保證工程的安全和穩(wěn)定。此外，長螺旋鉆孔灌注樁還可以用于處理復(fù)雜地質(zhì)條件下的地基問題，如軟土地基、淤泥地基和巖石地基等。長螺旋鉆孔灌注樁在軟基應(yīng)用方面具有很大的優(yōu)勢。軟基是指土壤的承載力較低，容易發(fā)生沉降和變形的地基。長螺旋鉆孔灌注樁可以通過在軟基中鉆孔并灌注混凝土來增加地基的承載力和穩(wěn)定性。它可以有效地改善軟基的工程性質(zhì)，提高地基的承載能力，減小地基沉降和變形的風(fēng)險[6]。因此，在軟基處理中，長螺旋鉆孔灌注樁是一種常用的地基加固方法。除以上外，長螺旋鉆孔灌注樁還常用語水利工程，如長螺旋鉆孔灌注樁可以用于水利工程中的堤壩加固、渠道修復(fù)等；基礎(chǔ)工程：長螺旋鉆孔灌注樁可以用于各種基礎(chǔ)工程項目，如機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)加固、管道的支護(hù)等。環(huán)境工程：長螺旋鉆孔灌注樁可以用于環(huán)境工程中的土壤污染治理、地下水位控制等。

總的來說，長螺旋鉆孔灌注樁是一種簡便有效的地基處理方法，具有施工方便、承載力好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。隨著科技的不斷進(jìn)步，長螺旋鉆孔灌注樁的施工技術(shù)和設(shè)備將會不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，未來的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)將主要集中在提高施工效率和質(zhì)量、減少對環(huán)境的影響等方面。

2 長螺旋鉆孔灌注樁應(yīng)用現(xiàn)狀

長螺旋鉆孔灌注樁其發(fā)展歷程可以追溯到20世紀(jì)80年代。最初，長螺旋鉆孔灌注樁主要應(yīng)用于橋梁和高層建筑的基礎(chǔ)處理中。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，長螺旋鉆孔灌注樁逐漸被廣泛應(yīng)用于各種建筑工程中。

目前，長螺旋鉆孔灌注樁已經(jīng)成為一種常見的地基處理方法，特別適用于土質(zhì)條件較差或需要較高承載力的工程。它具有施工速度快、成本低、施工過程中對周圍環(huán)境的影響小等優(yōu)點(diǎn)，因此受到了廣大工程師和建筑師的青睞。

長螺旋鉆孔灌注樁的現(xiàn)狀是不斷發(fā)展和創(chuàng)新的。隨著科技的進(jìn)步，新的材料和設(shè)備被應(yīng)用于長螺旋鉆孔灌注樁的施工中，以提高施工效率和工程質(zhì)量。此外，對長螺旋鉆孔灌注樁的研究和應(yīng)用也在不斷深入，以滿足不同工程的需求和要求?？偟膩碚f，長螺旋鉆孔灌注樁在地基處理領(lǐng)域的地位和應(yīng)用前景是非常廣闊的。

3 長螺旋鉆孔灌注樁技術(shù)要點(diǎn)

長螺旋鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)如下[7-8]：（1）螺旋鉆孔的操作步驟：a. 首先，確定鉆孔位置和孔徑尺寸，并標(biāo)記在地面上；b. 使用螺旋鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，根據(jù)設(shè)計要求控制鉆孔深度和直徑；c. 鉆孔過程中，要注意控制鉆孔的垂直度和水平度，以確?？妆诘拇怪倍群涂讖降臏?zhǔn)確性；d. 鉆孔完成后，清理孔內(nèi)的雜物和泥漿，確?？變?nèi)干凈。（2）灌注樁的材料選擇：a. 灌注樁的主要材料包括水泥、砂、石子和水；b. 水泥的選擇應(yīng)符合設(shè)計要求，常用的有普通硅酸鹽水泥和高性能混凝土；c. 砂和石子的選擇應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)范要求，以保證灌注樁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。（3）灌注過程：a. 在鉆孔完成后，將灌注管插入孔內(nèi)，確保管口與孔底接觸；b. 開始灌注過程，將預(yù)先配制好的水泥漿注入灌注管中，同時進(jìn)行振搗以排除氣泡；c. 灌注過程中，要控制灌注速度和壓力，以確保灌注樁的質(zhì)量；d. 灌注完成后，等待一定時間，使灌注樁充分凝固和硬化。

圖2 長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

根據(jù)作者經(jīng)驗，為了保證長螺旋鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量，應(yīng)注意以下事項：

（1）鉆孔位置和孔徑的確定要根據(jù)設(shè)計要求和土質(zhì)條件進(jìn)行合理選擇，確保灌注樁的穩(wěn)定性和承載力。

（2）在進(jìn)行螺旋鉆孔時，要注意控制鉆孔的垂直度和直徑，避免出現(xiàn)偏斜或孔徑過大的情況。

（3）鉆孔過程中要及時清理孔內(nèi)的泥漿和碎屑，保持孔壁的清潔，以提高灌注樁的質(zhì)量。

（4）灌注樁的材料選擇要根據(jù)設(shè)計要求和土質(zhì)條件進(jìn)行合理選擇，常用的材料包括水泥、砂漿、礫石等。

（5）在進(jìn)行灌注過程中，要控制灌注速度和灌注壓力，確保灌注材料充分填充鉆孔，避免出現(xiàn)空洞或松散的情況。

（6）灌注完成后，要及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保持灌注樁的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4 長螺旋鉆孔灌注樁常見問題及對策

根據(jù)作者多年經(jīng)驗，長螺旋鉆孔灌注樁在施工過程中容易出現(xiàn)孔壁坍塌、孔底殘留虛土、孔底積水等問題?，F(xiàn)將以上問題分析和防治措施列舉如下：（1）長螺旋鉆孔灌注孔壁坍塌：這常見于樁位土質(zhì)不好場地，或是場地的地下水較豐富的工程，由于孔壁土體支撐力不夠易導(dǎo)致孔壁坍塌。為防止出現(xiàn)孔壁出現(xiàn)坍塌，一般可在開挖前應(yīng)充分掌握現(xiàn)場土質(zhì)情況，盡量錯開樁位開挖，縮短每節(jié)高度隨時觀察土體松動情況，在適當(dāng)時機(jī)可采用砌磚，鋼板樁、木板樁封堵等措施，該操作應(yīng)注意時間和時機(jī)要緊湊，盡量不留間隔空隙，避免坍孔。（2）長螺旋鉆孔灌注樁孔底殘留虛土：在長螺旋鉆孔灌注樁成孔以及修邊時，往往易產(chǎn)生虛土、碎磚殘留在孔底。這會嚴(yán)重影響灌注的承載力和穩(wěn)定性。為避免產(chǎn)生過多殘留土，在施工過程中應(yīng)注意觀察，特別是鋼筋籠放置前后應(yīng)仔細(xì)檢查孔底，清除虛土雜物，在必要時可用水泥砂漿或混凝土進(jìn)行封底。（3）孔底積水：在地下水較豐富且?guī)r層透水性較好的場地，鉆孔過程中可能出現(xiàn)下水滲出較快或雨水流入現(xiàn)象，當(dāng)抽排水效率不高或不及時，易出現(xiàn)孔底積水現(xiàn)象。為避免孔底積水現(xiàn)象出現(xiàn)，在開挖過程中可在孔底施作集水坑，并布設(shè)下潛式抽水泵進(jìn)行排水。若孔內(nèi)有少量積水，可調(diào)整首盤混凝土配比，盡量降低水灰比，保證混凝土呈較干狀態(tài)。當(dāng)孔底內(nèi)存在大量積水，同時存在排水困難的情況下，則應(yīng)使用導(dǎo)管水下澆筑混凝土的方法，確?；炷翝仓|(zhì)量。（4）鋼筋籠扭曲變形：如鋼筋籠加工制作時點(diǎn)焊數(shù)量不夠、焊接質(zhì)量不高時，同時未采取支撐加強(qiáng)鋼筋措施，則鋼筋籠在運(yùn)輸、吊裝時易產(chǎn)生變形、扭曲等現(xiàn)象。為避免鋼筋籠扭曲變形，鋼筋籠加工應(yīng)在專業(yè)平臺上進(jìn)行，焊接時加強(qiáng)主筋與箍筋點(diǎn)的焊接數(shù)量，在鋼筋籠吊運(yùn)時，應(yīng)設(shè)置支撐，并保證鋼筋籠起吊過程中盡量保持豎直，使其平穩(wěn)地放入樁孔中保持良好骨架形態(tài)。

5 樁體質(zhì)量的影響因素與優(yōu)化措施

長螺旋鉆孔灌注樁的效果受到多種因素的影響，包括土層性質(zhì)、孔徑和灌注樁的設(shè)計參數(shù)等。下面是一些常見的影響因素和相應(yīng)的優(yōu)化措施：

1. 土層性質(zhì)：不同土層的物理和力學(xué)性質(zhì)會對長螺旋鉆孔灌注樁的效果產(chǎn)生影響。例如，軟弱土層可能導(dǎo)致灌注樁的承載力不足，而堅硬土層可能導(dǎo)致鉆孔困難。為了優(yōu)化效果，可以根據(jù)土層性質(zhì)選擇合適的灌注樁類型和設(shè)計參數(shù)。

2. 孔徑：孔徑的大小會直接影響長螺旋鉆孔灌注樁的承載力和變形特性。較大的孔徑可以增加樁體的承載能力，但也會增加施工難度和成本。因此，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的孔徑選擇。

3. 灌注樁的設(shè)計參數(shù)：灌注樁的設(shè)計參數(shù)包括樁徑、樁長、灌注混凝土強(qiáng)度等。這些參數(shù)會直接影響灌注樁的承載力和變形特性。為了優(yōu)化效果，需要根據(jù)工程要求和土層條件進(jìn)行合理的設(shè)計參數(shù)選擇。

總之，通過綜合考慮土層性質(zhì)、孔徑和灌注樁的設(shè)計參數(shù)等因素，并采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，可以提高長螺旋鉆孔灌注樁的效果。

6 長螺旋鉆孔灌注樁發(fā)展趨勢

長螺旋鉆孔灌注樁的研究進(jìn)展主要包括以下幾個方面：

（1）施工技術(shù)和設(shè)備的改進(jìn)：隨著科技的不斷進(jìn)步，長螺旋鉆孔灌注樁的施工技術(shù)和設(shè)備得到了不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。例如，引入自動化設(shè)備和智能化控制系統(tǒng)，提高施工效率和質(zhì)量。

（2）材料的研究和應(yīng)用：長螺旋鉆孔灌注樁所使用的材料也在不斷研究和應(yīng)用中。例如，研究新型的灌注樁材料，以提高其承載力和抗震性能。

（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化：長螺旋鉆孔灌注樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計也是研究的重點(diǎn)之一。通過優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，可以提高灌注樁的承載力和變形性能。

（4）監(jiān)測和評估技術(shù)的發(fā)展：為了確保長螺旋鉆孔灌注樁的質(zhì)量和安全性，監(jiān)測和評估技術(shù)也在不斷發(fā)展。例如，利用傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)對灌注樁進(jìn)行實時監(jiān)測，以及開展灌注樁的性能評估研究。

總體而言，長螺旋鉆孔灌注樁的研究進(jìn)展主要集中在提高施工技術(shù)和設(shè)備、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計、研究新型材料以及發(fā)展監(jiān)測和評估技術(shù)等方面。這些研究的目標(biāo)是提高長螺旋鉆孔灌注樁的施工效率、質(zhì)量和安全性。

7 小結(jié)

長螺旋鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)和局限性如下，優(yōu)點(diǎn)可歸納如下：（1）長螺旋鉆孔灌注樁施工簡便，不需要大型設(shè)備和復(fù)雜的施工工藝；（2）灌注樁的承載力和抗震性能較好，適用于各種土質(zhì)條件下的建筑工程；（3）灌注樁的施工過程中不會產(chǎn)生大量的土方回填，對環(huán)境影響較小。

長螺旋鉆孔灌注樁的局限性可歸納以下3點(diǎn)：（1）長螺旋鉆孔灌注樁的承載力受到土層性質(zhì)和孔徑等因素的影響，需要進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計和施工控制；（2）灌注樁的施工過程中需要使用大型機(jī)械設(shè)備，對施工條件有一定要求；（3）長螺旋鉆孔灌注樁的成本較高，適用于一些對承載力和抗震性能要求較高的工程。

展望未來，長螺旋鉆孔灌注樁的發(fā)展方向和研究重點(diǎn)可能包括以下幾個方面：（1）提高灌注樁的承載力和抗震性能，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計參數(shù)和施工工藝；（2）開展長螺旋鉆孔灌注樁在特殊土質(zhì)條件下的應(yīng)用研究，如軟土地區(qū)、高巖土地區(qū)等；（3）探索長螺旋鉆孔灌注樁與其他地基處理方法的結(jié)合應(yīng)用，提高整體地基處理效果；（4）開展長螺旋鉆孔灌注樁的可持續(xù)性研究，包括材料的選擇和回收利用等方面。

總之，長螺旋鉆孔灌注樁作為一種有效的地基處理方法，在未來的發(fā)展中還有很大的潛力和研究空間。