劉 安 民

(和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 左權(quán) 032600)

旋挖樁干法成孔施工工藝及質(zhì)量保證措施

劉 安 民

(和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 左權(quán) 032600)

介紹了旋挖成孔的工藝類型，闡述了旋挖樁干法成孔方式的施工工藝，從坍孔處置、縮孔和彎孔處置、混凝土澆筑等方面，提出了施工質(zhì)量保證措施，指出旋挖樁具有成孔速度快、成樁質(zhì)量好、環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)。

旋挖鉆機(jī)，干法成孔，灌注樁，混凝土

鉆孔灌注樁是我國(guó)樁基施工中應(yīng)用最為成熟的技術(shù)之一。旋挖樁是鉆孔灌注樁的一種，其具有成孔速度快、成樁質(zhì)量好、施工噪聲小、環(huán)境污染少、施工工期短等特點(diǎn)，得到了我國(guó)公路建設(shè)者的廣泛認(rèn)可，被認(rèn)為是一種先進(jìn)的綠色施工工藝。目前，該技術(shù)在我國(guó)很多省市得到了廣泛應(yīng)用，取得了可觀的效益。

1 概述

旋挖鉆孔灌注樁，一般指由旋挖鉆機(jī)施工的樁型(見圖1)，簡(jiǎn)稱為旋挖樁。適用于各種土質(zhì)層和砂類土、碎(卵)石土或中等硬度以下基巖的橋墩樁基施工。

常見的旋挖鉆頭有螺旋鉆頭(見圖2)、旋挖斗(見圖3)、筒式取芯鉆頭、擴(kuò)底鉆頭、沖擊鉆頭、沖抓錐鉆頭、液壓抓斗和擠石鉆頭。應(yīng)根據(jù)不同的地層選擇適用的鉆頭類型。

旋挖鉆機(jī)的成孔速度最快能達(dá)到1 m/min。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在相同的地層中，旋挖鉆機(jī)的成孔速度是轉(zhuǎn)盤鉆機(jī)的5倍～10倍。與傳統(tǒng)成孔方式相比優(yōu)勢(shì)顯著，可有效保證施工進(jìn)度，節(jié)省工期，減少施工投入。

選擇使用旋挖樁工藝，施工中基本無噪聲、無振動(dòng)、無地面隆起或側(cè)移，對(duì)環(huán)境影響很??；適應(yīng)性強(qiáng)，可穿越各種土層，甚至可以嵌入基巖；施工設(shè)備簡(jiǎn)單輕便，能在較低的凈空條件下設(shè)樁；技術(shù)成熟，成樁質(zhì)量好。

旋挖成孔工藝類型有四種，分別是干孔鉆進(jìn)、造壁鉆孔、全護(hù)筒鉆進(jìn)、靜漿護(hù)壁鉆進(jìn)四種。選擇采用旋挖樁時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，選擇適用的成孔方式。干式或清水鉆進(jìn)工藝主要適用于一些粘結(jié)性較好的土層，在鉆進(jìn)中無需進(jìn)行泥漿護(hù)壁。在土質(zhì)松散或有地下水分布的土層，由于鉆進(jìn)中孔壁不穩(wěn)定特別容易出現(xiàn)坍塌，則必須采用泥漿護(hù)壁工藝進(jìn)行鉆進(jìn)作業(yè)。

2 干成孔方式施工工藝

在某工程中，設(shè)計(jì)的樁基穿過的土層上部較為松散，以回填土層和粉砂巖為主，且施工場(chǎng)地地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。經(jīng)施工方綜合考慮地質(zhì)條件、工程設(shè)計(jì)和施工工期等要求，決定使用旋挖鉆孔灌注樁技術(shù)，成孔方式為旋挖鉆機(jī)干法成孔，如圖4所示。

按照設(shè)計(jì)和施工要求，不同的土層應(yīng)使用不同的鉆進(jìn)鉆頭。在本次施工中，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，決定使用旋挖斗鉆頭在回填土層中進(jìn)行鉆進(jìn)，使用旋挖撈砂鉆頭進(jìn)行清孔。使用旋挖截齒桶鉆進(jìn)行嵌巖段的鉆進(jìn)，使用旋挖螺旋鉆頭進(jìn)行局部砂巖部位的鉆進(jìn)。

1)施工準(zhǔn)備。主要是平整施工場(chǎng)地和確保鉆機(jī)安全就位施工。在正式施工前，將場(chǎng)地雜物進(jìn)行清除。為防止鉆機(jī)發(fā)生沉陷等，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行碾壓處治，確保其強(qiáng)度能有效保證鉆機(jī)安全。合理設(shè)計(jì)場(chǎng)地的布局，做到通道通暢，應(yīng)利于鉆渣外運(yùn)和鉆機(jī)轉(zhuǎn)場(chǎng)，確?；炷帘盟偷目旖?。旋挖鉆機(jī)和其他機(jī)具應(yīng)準(zhǔn)時(shí)入場(chǎng)，各設(shè)備安全就位后，進(jìn)行鉆機(jī)鉆頭中心是否和樁中對(duì)應(yīng)一致的校核，要求將誤差控制在2 cm以內(nèi)。

2)埋置鋼護(hù)筒。為防止鉆進(jìn)中出現(xiàn)的地表層大面積塌孔現(xiàn)象，應(yīng)采用人工挖坑的方式在樁位點(diǎn)進(jìn)行護(hù)筒埋置。合理選擇護(hù)筒，采用的護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑大100 mm，其他指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

護(hù)筒埋設(shè)完畢后，應(yīng)使用粘土將護(hù)筒與坑壁之間的空隙進(jìn)行填埋并壓實(shí)，其頂面應(yīng)比地面高20 cm～30 cm。同時(shí)，進(jìn)行護(hù)筒傾斜度檢測(cè)，應(yīng)將其偏差控制在1%以內(nèi)。

進(jìn)行護(hù)筒埋深控制，其目的在于有效確保鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中的豎直度。在粘性土中，護(hù)筒的埋深應(yīng)控制在4 m以上。在砂土中，護(hù)筒的埋深應(yīng)控制在8 m以上。

3)鉆孔。當(dāng)鉆機(jī)就位準(zhǔn)確后開始鉆進(jìn)，在剛開始鉆進(jìn)時(shí)，要低速鉆進(jìn)，放斗要穩(wěn)，提斗要慢，以確?？孜粺o偏差。鉆進(jìn)護(hù)筒以下3 m后即可高速鉆進(jìn)。

在孔口段(一般是5 m～8 m段)的鉆進(jìn)中，對(duì)鉆進(jìn)的垂直度應(yīng)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)出現(xiàn)的偏差應(yīng)及時(shí)采取糾偏措施。應(yīng)建立鉆進(jìn)過程的定時(shí)檢測(cè)制度，按制度要求進(jìn)行鉆孔施工記錄的填寫。

4)清孔。鉆頭鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，為將孔底虛土盡量裝入斗內(nèi)，鉆斗應(yīng)留在原處旋轉(zhuǎn)數(shù)圈。清理孔底時(shí)，沉渣的清理一般是使用沉渣處理鉆斗排出，在進(jìn)行混凝土澆筑前，為有效減少樁底沉渣厚度，可將裝滿混凝土的大方量漏斗快速放下，利用重力沖擊來壓縮樁底浮渣的厚度。

5)鋼筋籠制作和安裝。在鋼筋加工平臺(tái)進(jìn)行鋼籠加工，焊接好的鋼籠應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)中，鋼籠進(jìn)行起吊和移位而產(chǎn)生的變形應(yīng)予以考慮。對(duì)存放鋼籠的場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行處置，確保其堅(jiān)實(shí)平整。

利用吊機(jī)將鋼籠整體吊裝到孔內(nèi)。下放時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位，鋼籠應(yīng)順直且緩慢下放，禁止強(qiáng)行下放。防止傾斜、彎折或碰撞孔壁。下放困難時(shí)，應(yīng)查明原因并處理后繼續(xù)下放。

6)聲測(cè)管安裝。在鋼籠加工的同時(shí)按設(shè)計(jì)要求的根數(shù)進(jìn)行聲測(cè)管安裝，并使用加強(qiáng)筋將其對(duì)稱焊接在鋼筋籠內(nèi)側(cè)。應(yīng)確保安裝好的管內(nèi)無異物，為避免灌注中混入混凝土漿，各節(jié)段連接處應(yīng)使用膠帶封合密實(shí)。安裝好的聲測(cè)管使用灌水實(shí)驗(yàn)檢查無誤后封閉兩端。

7)導(dǎo)管連接。為防止發(fā)生漏漿，導(dǎo)管各節(jié)段的連接處應(yīng)使用橡膠密封圈進(jìn)行密封。在進(jìn)行灌漿前，應(yīng)使用氣泵進(jìn)行導(dǎo)管的水密承壓試驗(yàn)確認(rèn)其不存在漏水現(xiàn)象。導(dǎo)管底部應(yīng)距離孔底一定距離，一般控制在30 cm左右。

8)二次清孔。將排氣管插入導(dǎo)管內(nèi)，其底部應(yīng)與導(dǎo)管底部具有一定距離，一般是在2 m左右。將壓縮空氣從排氣管底部噴出，經(jīng)過多次循環(huán)后，達(dá)到將孔內(nèi)沉淀、鉆渣排出的目的?？芍苯邮褂每瘴眠M(jìn)行清渣，該法用于孔深不足10 m時(shí)較多。

9)混凝土灌注成樁。當(dāng)孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)要求后，即可開始進(jìn)行混凝土的導(dǎo)管灌注作業(yè)。灌注作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行，不得無故中斷。為使得樁頂下樁身的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，灌注樁的頂面應(yīng)比設(shè)計(jì)的高，該高度差一般控制在30 cm～100 cm左右。在灌注過程中，專人實(shí)時(shí)進(jìn)行混凝土面上升高度的觀測(cè)，并做好灌漿記錄。隨著混凝土面的上升，應(yīng)逐節(jié)進(jìn)行導(dǎo)管拆除。

為確保樁身質(zhì)量，應(yīng)采用隔樁法施工，相鄰樁混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%及以上即可。

3 施工質(zhì)量保證措施

在施工中，應(yīng)采取有效措施，確保施工的質(zhì)量。對(duì)出現(xiàn)的坍孔、斜孔等情況，應(yīng)停止鉆進(jìn)，采取措施后方可繼續(xù)施工。

1)坍孔處置。當(dāng)坍孔發(fā)生在鉆進(jìn)中時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找原因并采取有效的處置措施。對(duì)坍孔不嚴(yán)重的，一般采取原地回填搗實(shí)后繼續(xù)鉆進(jìn)方式，也可以采用加深護(hù)筒埋深后繼續(xù)鉆進(jìn)方式。當(dāng)坍孔嚴(yán)重時(shí)，則必須將原孔回填密實(shí)后重新進(jìn)行鉆進(jìn)。還可以采用在發(fā)生坍孔的樁基周圍一定距離對(duì)稱鉆孔進(jìn)行水泥砂漿壓灌后繼續(xù)鉆進(jìn)的方式，這主要適用于松散的填土層或是石塊含量大的土層。

2)縮孔和彎孔處置。對(duì)在鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)的彎孔縮孔現(xiàn)象，可通過掃孔來有效解決，即使用鉆頭在彎(縮)孔處上下反復(fù)多次掃孔，通過擴(kuò)大孔徑來確保鉆洞正直。對(duì)于探頭石等障礙物將鉆頭擠向一側(cè)導(dǎo)致的嚴(yán)重彎孔，則需要將小片石或卵石與粘土拌合均勻后，將其回填到偏孔處，待其自然沉降密實(shí)后繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)的方式。

3)埋鉆和卡鉆處置。使用干法成孔過程中，當(dāng)一次進(jìn)尺太多時(shí)，則特別容易出現(xiàn)埋鉆。在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆頭底蓋合龍不好時(shí)，其自動(dòng)打開則容易導(dǎo)致出現(xiàn)卡鉆。還有就是碎石掉落導(dǎo)致的卡鉆，這種情況在碎石地層中出現(xiàn)的較多。

對(duì)出現(xiàn)的埋鉆或卡鉆不可以強(qiáng)行啟動(dòng)鉆機(jī)。當(dāng)遇到埋鉆或卡鉆時(shí)，鉆頭周圍所形成的側(cè)阻力是很大的，強(qiáng)行啟動(dòng)則容易導(dǎo)致鉆桿扭斷、動(dòng)力頭損壞等。首先，應(yīng)采取有效措施保持孔內(nèi)壓力以防止孔壁坍塌，再根據(jù)形成埋(卡)鉆的原因采取對(duì)癥措施逐步消除鉆頭周圍的側(cè)阻力。

4)混凝土澆筑。為確保成樁質(zhì)量，混凝土澆筑過程中不得出現(xiàn)停頓。在澆筑過程中，樁身密實(shí)是不能通過振搗來實(shí)現(xiàn)，其主要是通過混凝土的自重壓密和流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，則進(jìn)行混合料的配合比、坍落度等指標(biāo)控制就成為確保樁身密實(shí)的關(guān)鍵。

5)遇到流砂、淤泥時(shí)的措施。對(duì)出現(xiàn)的不嚴(yán)重的流砂、淤泥，應(yīng)通過穩(wěn)定液護(hù)壁來提高孔壁穩(wěn)定性，將鉆進(jìn)速度降低后繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)即可，當(dāng)遇到比較嚴(yán)重的流砂時(shí)，采用較多的方法是在流砂段使用鋼護(hù)管將孔壁穩(wěn)定，等澆筑混凝土上升面超過流砂段以上后，再迅速拔出鋼護(hù)管。使用該法的缺陷在于增加了工程成本。

4 結(jié)語

旋挖灌注樁是具有自動(dòng)化操作技術(shù)的鉆孔設(shè)備，成孔速度快，成樁質(zhì)量好，是一種綠色樁基施工工藝。其工效是普通回旋鉆機(jī)的1倍。同時(shí)，能夠適用不同的地質(zhì)工程，使地域限制對(duì)樁基施工的影響降至最低。缺陷在于旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)昂貴，施工成本較高，這是影響旋挖樁廣泛應(yīng)用的最主要因素。

隨著技術(shù)的發(fā)展，施工成本將進(jìn)一步降低，特別是高速公路建設(shè)向中西部地區(qū)的擴(kuò)展，旋挖樁在我國(guó)具有極大的應(yīng)用和發(fā)展前景。

[1] 李成芳，熊啟東，孔凡林.旋挖成孔灌注樁在松散高填方地基中的應(yīng)用[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2010(6)：108-109.

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[3] 章新安，譚向軍.多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁干法成樁施工技術(shù)[J].山西建筑，2006，32(13)：76-77.

The construction technology and quality assurance measures of rotary digging pile dry dry-boring

Liu Anmin

(HeyuHighwayConstructionManagementOffice,Zuoquan032600,China)

This paper introduced the process types of rotary digging pore forming,elaborated the construction technology of rotary digging pile dry-boring methods,from the slumping hole disposal,shrinkage cavity and curved hole disposal,concrete pouring and other aspects,put forward the construction quality assurance measures,pointed out that the rotary digging pile had rapid pore forming,good piling quality,small environmental pollution and other advantages.

rotary digging pile rig,dry-boring,bored pile,concrete

2015-10-12

劉安民(1965- )，男，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)36-0045-02

TU473.1 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A