旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)在建筑樁基工程施工中的運(yùn)用

彭祎清

（中國核工業(yè)華興建設(shè)有限公司，江蘇 南京 210019）

現(xiàn)階段，旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外建筑樁基工程施工中得到了廣泛運(yùn)用，具有較強(qiáng)的專業(yè)性。這種施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)期間的振動(dòng)小、扭矩大、成孔速度快、產(chǎn)生的噪音低，能夠?qū)崿F(xiàn)無泥漿循環(huán)。因此，這種技術(shù)非常適合運(yùn)用于對(duì)噪聲、振動(dòng)、泥漿污染有較高要求的建筑樁基工程。目前，國內(nèi)外從業(yè)者普遍認(rèn)為，樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量在很大程度上決定建筑安全，而選用合適的成樁技術(shù)至關(guān)重要。本文通過對(duì)旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)在建筑樁基工程中的運(yùn)用流程進(jìn)行介紹，重點(diǎn)梳理了一些細(xì)節(jié)的控制要點(diǎn)，對(duì)于全面提高建筑樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量有一定的參考價(jià)值。

1 旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)簡(jiǎn)析

旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)適用于除了基巖、漂石之外的絕大多數(shù)地層，且能夠用于包括大型立交橋、工業(yè)與民用建筑等大型建構(gòu)筑物的樁基礎(chǔ)、抗浮樁、用于基坑支護(hù)的護(hù)坡樁澆筑作業(yè)[1]。這種成樁施工技術(shù)對(duì)材料的要求如下：一是混凝土在使用前需要進(jìn)行預(yù)攪拌處理，塌落度方面的要求是介于18～20 cm 之間；和易性及標(biāo)號(hào)均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，具體的標(biāo)號(hào)應(yīng)介于C20～C50 之間。二是鋼筋方面，品種和規(guī)格均需完全符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)，負(fù)責(zé)人員應(yīng)重點(diǎn)審查合格證、復(fù)試合格報(bào)告等憑證是否齊備。三是墊塊方面，施工人員應(yīng)按照1∶3 的比例配制水泥砂漿，之后埋設(shè)20#火燒絲，完成墊塊的提前預(yù)制。在實(shí)際施工中，墊塊的制作方式不止一種，施工人員還可以使用同比例的水泥砂漿制作成輕型預(yù)制塊，或是合理使用塑料工具。

旋挖鉆孔成樁技術(shù)運(yùn)用期間，應(yīng)確保旋挖鉆機(jī)和鉆頭、泥漿泵、泥漿管、導(dǎo)管、電焊機(jī)、測(cè)繩等完全配套?，F(xiàn)階段，我國建筑樁基工程中常用的旋挖鉆機(jī)型號(hào)包括意大利生產(chǎn)的R-208，R-312，R-825，R-930 等；德國生產(chǎn)的BG-15，BG-22，BG-25 等。表1 為幾種旋挖鉆孔成樁技術(shù)運(yùn)用于建筑樁基工程時(shí)常用的鉆機(jī)型號(hào)以及各項(xiàng)性能參數(shù)?？傮w來看，旋挖鉆孔成樁技術(shù)運(yùn)用于建筑樁基工程時(shí)，對(duì)各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、機(jī)具設(shè)備的要求較為嚴(yán)格，只有如此，才能確保施工質(zhì)量。

表1 幾種常用的旋挖鉆機(jī)對(duì)應(yīng)的主要技術(shù)性能參數(shù)

2 建筑樁基工程中旋挖鉆孔成樁技術(shù)的施工流程

以南京鼓樓某商業(yè)樓工程為例，本工程采用全逆作法施工技術(shù)，地上6 層、地下5 層采用一柱一樁方案，見表2。如表2 所示，采用了旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)進(jìn)行樁基施工，灌注樁的數(shù)量為71個(gè)，長度為19～30 m，直徑1 000～1 600 mm 不等。在樁基施工中，借助旋挖鉆孔成樁的方式，使得樁端部深入到中風(fēng)化層，需要做好地面標(biāo)高的準(zhǔn)確判斷。

表2 成樁具體參數(shù)

2.1 前期的準(zhǔn)備工作

2.1.1 不同零部件的功能區(qū)分

旋挖鉆孔成樁技術(shù)在運(yùn)用前，施工人員必須提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。比如為鉆機(jī)配備多個(gè)零部件時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意不同零部件的適用范圍[2]。具體而言：一是鉆桿。常用的鉆桿分為傳動(dòng)件伸縮式圓鉆桿以及伸縮式方鉆桿，前者可以進(jìn)一步劃分為機(jī)鎖式鉆桿、摩阻式鉆桿、多鎖式鉆桿。施工人員需要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，選擇合適的鉆桿。二是鉆斗?？煞譃榈组_式、半合式、稍定式鉆斗，以底開式最常見，可進(jìn)一步分成單底蓋式和撈砂雙層底式。三是斗齒?？煞殖尚ㄐ?、彎角齒套共兩種模式。其中，楔形斗齒的切削角介于35～55°之間，該范圍的切削角較小，主要適用于鉆進(jìn)軟土層；彎角齒套斗齒的切削角較大，介于60～70°之間，主要適用于鉆進(jìn)硬土層。四是導(dǎo)管和測(cè)繩。導(dǎo)管一般是鋼材料導(dǎo)管，規(guī)格分為200，250，300，350 等。施工人員在使用前，必須確認(rèn)導(dǎo)管的密封性是否處于良好狀態(tài)，還應(yīng)確認(rèn)鋼導(dǎo)管是否已經(jīng)采用厚壁絲扣完成有效連接。對(duì)測(cè)繩的要求是，必須保證標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)十分牢固且繩體的伸縮性必須盡可能低。

2.1.2 施工作業(yè)條件的判定

1）施工人員應(yīng)對(duì)工程圖紙、地質(zhì)資料進(jìn)行全方位了解，技術(shù)工程師必須做好技術(shù)交底工作。通常情況下，旋挖鉆孔成樁作業(yè)對(duì)場(chǎng)地的平整度有極高的要求，地耐力的最低值應(yīng)達(dá)到100 kPa。此外，施工人員在選定施工樁點(diǎn)后，應(yīng)該以樁點(diǎn)為圓心，在半徑5 m 的范圍內(nèi)設(shè)置三維立體無障礙區(qū)（對(duì)應(yīng)的地面、空中區(qū)域均應(yīng)沒有任何障礙）。

2）現(xiàn)場(chǎng)管理人員應(yīng)根據(jù)工程的需要，科學(xué)選擇供水管道，同時(shí)還應(yīng)保證配電質(zhì)量。

3）確定鉆頭、鉆桿、鋼絲長度時(shí)，施工人員需要考慮的要素是地層條件。若地層整體的硬度較高，則優(yōu)先選擇機(jī)索式；若地層整體的硬度較低，則應(yīng)首選摩阻式鉆桿。鋼絲繩長度的確定一般遵循如下原理：首先確定鉆孔深度，其次確認(rèn)旋挖鉆機(jī)的高度。將深度與高度參數(shù)相加后，額外增加15～20 m，最終值便是鋼絲繩的合理長度。

4）完成設(shè)備、工具的選擇后，施工人員應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)是否存在障礙物進(jìn)行嚴(yán)格檢查。其中，最重要的檢查內(nèi)容是：施工區(qū)域空中是否存在高壓輸電線，地下是否埋設(shè)電纜。除此之外，如果發(fā)現(xiàn)枯井、防空洞、地下管道、暗溝等，施工人員需要做好標(biāo)識(shí)工作，或是予以拆除，從而使施工現(xiàn)場(chǎng)符合旋挖鉆孔成樁作業(yè)的需求。

2.1.3 施工工藝的確定及注意事項(xiàng)

在滿足施工要求及各部位節(jié)點(diǎn)控制工期的前提下，合理規(guī)劃抗拔樁的施工程序，盡可能顧及到各單位施工場(chǎng)地、施工用電的要求，合理進(jìn)行資源配置。本項(xiàng)目場(chǎng)地特點(diǎn)為狹長地塊，分為A 區(qū)、B 區(qū)兩個(gè)地塊，且形狀不規(guī)則，總長190 m 左右，最窄處寬度20 m 左右，故一柱一樁施工時(shí)，場(chǎng)地需進(jìn)行多次規(guī)劃布置。同時(shí)本項(xiàng)目工期緊，為了避免其他分項(xiàng)工程施工干擾，確保一柱一樁按期完成，通過精心組織，合理規(guī)劃，科學(xué)布局，分為A、B 兩個(gè)施工區(qū)域進(jìn)行類流水施工（見第108 頁圖1），具體施工如下。

圖1 項(xiàng)目實(shí)拍平面圖

階段一：一柱一樁施工前的準(zhǔn)備籌劃階段，完成標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、場(chǎng)地平整、施工道路硬化、泥漿系統(tǒng)場(chǎng)地硬化等臨建施工；完成鋼筋加工系統(tǒng)、泥漿水電系統(tǒng)的建設(shè)及水鉆機(jī)、旋挖機(jī)等大型機(jī)械的拼裝調(diào)試。

階段二：B 區(qū)鋼管柱施工，計(jì)劃開始正式施工為2020 年7 月17日，于2020 年9 月17 日完成，B 區(qū)共計(jì)25 根一柱一樁。

階段三：A 區(qū)待地連墻基本完成后（計(jì)劃），布置施工后臺(tái)（泥漿箱、泥漿管道、制漿系統(tǒng)、鋼筋平臺(tái)等），施工A 區(qū)剩余46 根一柱一樁。

圖2 為旋挖鉆孔成樁施工的流程圖。施工期間的注意事項(xiàng)為：一是選擇位置并安裝鉆機(jī)時(shí)，要求地耐力至少達(dá)到100 kPa，且鉆機(jī)履盤坐落的位置必須保證平整度（傾斜坡度必須低于3°）[3]。一旦場(chǎng)地的平整度不足，鉆機(jī)在運(yùn)行期間便會(huì)出現(xiàn)功率損失，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鉆機(jī)重心較高，極其容易出現(xiàn)傾斜位移，進(jìn)而引起安全事故。二是在樁基位置確定后，施工人員應(yīng)使用兩根直線或鋼管，將之設(shè)置成垂直狀態(tài)，在樁基點(diǎn)位相交。在此基礎(chǔ)上，施工人員還應(yīng)做好標(biāo)識(shí)并確保標(biāo)識(shí)在整個(gè)施工期間均不會(huì)消失。三是對(duì)準(zhǔn)樁位。施工人員應(yīng)調(diào)整旋挖鉆機(jī)的桅桿，令其呈現(xiàn)“鉛錘”的狀態(tài)。之后應(yīng)當(dāng)調(diào)整鉆斗或螺旋鉆頭，使其正對(duì)樁位。

圖2 旋挖鉆孔成樁施工流程圖

2.2 護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)

護(hù)筒的埋設(shè)作業(yè)一般在十字控制樁確定后方可開始。具體的作業(yè)流程為：施工人員應(yīng)使用鉆機(jī)開孔鉆進(jìn)，一直到設(shè)計(jì)深度后停止，之后進(jìn)行護(hù)筒埋設(shè)。對(duì)護(hù)筒提出的要求見表3。作業(yè)期間的注意事項(xiàng)為：施工人員應(yīng)在護(hù)筒頂部的位置周圍，使用粘土進(jìn)行填埋，之后進(jìn)行夯實(shí)處理，確保護(hù)筒底部坐落在穩(wěn)定性較高的土層上。完成護(hù)筒埋設(shè)作業(yè)后，施工人員還應(yīng)使用水準(zhǔn)儀，將高程牽引到護(hù)筒頂部后做好標(biāo)注。

表3 護(hù)筒相關(guān)控制要素及對(duì)應(yīng)的參數(shù)

2.3 泥漿的制作

旋挖鉆孔成樁施工期間，使用泥漿的性能指標(biāo)見第109 頁表4。制作流程為：在施工現(xiàn)場(chǎng)使用泥漿攪拌機(jī)制作，首先加入適量清水并計(jì)算體積，不斷攪拌過程中，逐量增加膨潤土和NaOH 溶液。整體攪拌時(shí)間必須超過3 min。如果泥漿的性能不達(dá)標(biāo)，施工人員可以根據(jù)實(shí)際情況，加入外加劑（失水劑、重晶石粉等），達(dá)到增大泥漿比重的目的。

表4 旋挖鉆孔成樁施工期間使用的泥漿的性能指標(biāo)

2.4 鉆孔施工

旋挖鉆孔施工的流程為：一是將鉆頭著地，按照施工計(jì)劃鉆進(jìn)；二是在鉆斗內(nèi)裝滿土、砂后，將鉆頭提升至地面，且在該過程中應(yīng)動(dòng)態(tài)關(guān)注地下水位的變化情況；三是繼續(xù)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，將鉆斗內(nèi)的土全部卸掉，之后使用鏟車及時(shí)運(yùn)送到指定地點(diǎn)；四是將鉆斗的活門關(guān)閉，之后將鉆機(jī)轉(zhuǎn)回孔口，逐漸下落鉆斗，繼續(xù)鉆進(jìn)。如果鉆進(jìn)至以黏性土為代表的軟土層時(shí)，除了使用較長的斗齒、齒間距較大的鉆斗外，施工人員在提鉆后還應(yīng)對(duì)底部切削齒進(jìn)行檢查，務(wù)必將齒間沾染的黏性土全部清除，及時(shí)更換鋒利程度下降的斗齒。如果鉆進(jìn)硬土層時(shí)，應(yīng)更換直徑較小的鉆斗，首先鉆出一個(gè)小孔，之后使用大直徑鉆斗進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。

2.5 混凝土灌注成樁作業(yè)

鉆孔作業(yè)、鋼筋籠、導(dǎo)管下放作業(yè)結(jié)束后，施工人員應(yīng)做好隱蔽檢查工作。之后立刻進(jìn)行混凝土澆筑成樁作業(yè)。初始的混凝土灌注量要求為：確保導(dǎo)管下端埋入混凝土面下至少0.8 m。之后根據(jù)實(shí)際情況，將導(dǎo)管的埋深控制在2.0～6.0 m 之間，在混凝土面上升的過程中，同時(shí)注意提升導(dǎo)管。在灌注作業(yè)結(jié)束時(shí)，應(yīng)確?；炷撩娉^設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高30～50 cm，實(shí)際施工過程中可略微超過設(shè)計(jì)值至100～120 cm，避免樁頭質(zhì)量受損。

3 結(jié)束語

總體來看，旋挖鉆孔成樁技術(shù)運(yùn)用于建筑樁基施工時(shí)具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)——不僅可以顯著提高施工效率，還可以確保樁基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在實(shí)際施工期間，要求現(xiàn)場(chǎng)工作人員必須充分了解各個(gè)作業(yè)區(qū)域的地質(zhì)條件，在具體施工時(shí)嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)流程，以達(dá)到對(duì)多個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量進(jìn)行強(qiáng)化控制的目的。除此之外，在施工的各個(gè)階段還應(yīng)該注意檢查，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決各類問題，從根本上確保建筑樁基工程的質(zhì)量，全方位提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。