旋挖鉆孔灌注樁施工實踐

王詩祥 劉利萍

（淮河水利委員會治淮工程建設管理局 蚌埠 233001）

1 概述

1.1 工程概況

淮河防汛調度設施工程位于蚌埠市宏業(yè)路與東海大道交叉口東北側，建筑面積20533m2，地下一層，地上分別由7層、15層和120m高的通訊塔組成，框架—剪力墻結構。設計采用鉆孔灌注樁基礎，樁徑為800mm，總樁數為159根，以進入⑤層強風化巖層大于500mm控制鉆孔深度約28.0m，有效樁長24.0m左右，設計單樁極限承載力標準值為5200kN。

1.2 工程地質條件

該建筑物場地土層分布如下：

a.①層。粉質粘土、粘土，棕黃色，稍濕—濕，硬塑。含鐵錳質結核，局部含砂礓。層厚4.8～5.1m，平均層厚5.0m。中壓縮性。

b.②層。粉土，黃色，濕，中密。局部含砂礓。層厚2.4～2.8m，平均層厚2.6m；層底高程16.18～16.54m。中—低壓縮性。

c.③層。粉質粘土、粘土，灰黃色，棕黃色，濕，硬塑、局部可塑。含鐵錳質結核和砂礓。該層土體結構各向分布有大量穩(wěn)定的孔隙結構，周圍有補給水源；層厚15.80～18.80m，平均層厚17.3m。中壓縮性。

d.④層：混合花崗巖殘積土或全風化物，為中粗砂、砂礫石和粘質粉土的混雜物；層厚0.9～3.2m，平均層厚1.6m。灰白色、黃色，中密，可塑。

e.⑤層：混合花崗巖強風化，棕黃色、夾灰白色，結構大部分破壞，風化裂隙很發(fā)育；層厚3.0～8.0m，平均層厚5.5m。用手可捏碎。

f.⑥層：混合花崗巖中等風化，灰白色，結構部分破壞，風化裂隙發(fā)育；用手捏不碎。該層未鉆穿。

2 工程特點與鉆孔機械選擇

分析本工程的特殊結構型式、成孔技術條件、工期及場地環(huán)境等特點如下：

a.由于該建筑結構的立面高差變化大，豎向荷載分布不均，控制建筑物的不均勻沉降尤為重要，對單樁沉降量及沉降差控制要求高。

b.成孔深度約28.0m，且要求進入⑤層強風化巖大于500mm，控制泥皮和沉渣厚度對單樁沉降量尤為重要。

c.工程工期緊，要求30日內完成159根樁。另外，場地自然地面標高比設計室外標高低1.3m左右，現場急需2萬m3土方回填。如采用傳統鉆孔工藝必然有大量的泥漿渣外運，不但費用高且易造成環(huán)境污染，同時會增加外購回填土的費用。

針對上述特點，在招標選擇承包單位和施工機械過程中，對傳統鉆孔工藝與先進的旋挖成孔工藝進行了論證比較，選擇了一家擁有意大利進口的土力R—516型旋挖鉆孔機械的承包單位。

3 旋挖鉆孔灌注樁施工

該工程采用1臺土力R—516型鉆機施工，其施工工序與傳統鉆機相似，主要工序如下：

a.測量定位。根據規(guī)劃控制坐標點定位出軸線及各樁位點，考慮到場地內有鉆機、混凝土罐車的輾壓行走，在測放樁位時，用D25鋼管在樁位點處打入40cm深孔，孔內充填白灰，并埋入500mm長φ8鋼筋定位。經碾壓過的樁位，在開孔前進行復驗。

b.鉆機就位、下護筒。對樁位進行復驗后，自樁中心引出4個控制點，便于對護筒進行校驗。鉆機行走就位后，吊起護筒自旋入土，校驗對中，對鉆機鉆進深度進行調零，進行鉆桿垂直度校正。

c.鉆孔。根據土層變化情況，采用短螺旋、旋挖鉆頭鉆孔，約1.5h后開始入巖，確定入巖深度滿足要求后，終止鉆進并測量孔深。該工程單樁成孔深度在27.44～28.70m之間，平均成孔時間約3h。

d.鋼筋籠制作安裝。根據設計要求，鋼筋籠長度須根據各樁實際入巖深度進行控制，其長度在20.4～24.0m左右，制作難度較大，采用分兩節(jié)制作后，根據入巖界面孔深情況現場拼裝焊接成型，在籠身中間部位綁3根長10m的毛竹加固。

在接近終孔前，16t吊車就位，終孔后采用特制自動平衡滑道吊鉤系統將鋼筋籠一次吊裝就位，并復測沉渣厚度。整個吊裝過程均控制在40min內完成。

e.下導管、水下混凝土灌注。采用250mm雙螺紋方扣接頭導管，根據孔深進行配管，按導管距孔底30～50mm控制，采用16t吊車安裝，并復測沉渣厚度，下導管完成時間均控制在40min內。

混凝土罐車運至孔口，在隔水栓和料斗準備就緒后，直接放入料斗進行初灌與正常灌注。混凝土灌注完成時間控制在1h內。

正常施工情況下，成樁時間自開始鉆孔至水下混凝土灌注完畢需5h20min左右。平均每天成樁5.5根，在要求的工期內順利完工，充分體現了旋挖鉆孔灌注樁的高效率。

4 成樁質量檢測成果分析

4.1 成樁質量檢測成果

經復核，樁位、樁徑和垂直度偏差均滿足圖紙和規(guī)范要求；檢測混凝土灌注前孔底沉渣厚度在0～70mm間，平均沉碴厚度為40mm，滿足設計和規(guī)范要求不大于100mm的標準，實測混凝土灌注前的孔底泥漿性能指標均滿足規(guī)范要求。

現場對3根工程樁承載力進行了靜載荷試驗，單樁極限承載力標準值均不小于6500 kN（未做至極限），并仍具備承載潛力，其對應的單樁沉降量均小于7.5mm，對應單樁設計承載力的沉降量均小于4.0mm。所有工程樁樁身完整性檢測全部合格。

4.2 檢測成果分析

旋挖鉆孔工藝的先進性為樁位、樁徑和垂直度的控制提供了可靠的技術保證。現場檢測沉渣厚度是僅采用制備泥漿護壁、未進行任何正反循環(huán)清孔工序情況下的實測數據，說明針對該工程土層采取制備泥漿護壁取得了良好的成孔效果。

靜載荷試驗成果說明旋挖鉆孔灌注樁施工質量完全達到該工程的預期控制目標，由于旋挖鉆孔工藝的孔壁泥皮薄、沉渣厚度易于控制，能有效改善單樁的承載性能和變形指標，這對確保成樁質量至關重要。

5 施工工藝特點分析總結

結合該工程施工實踐，從鉆機設備性能和成孔機理等方面分析，可以看出旋挖鉆孔灌注樁施工技術具有以下技術優(yōu)勢：

a.成孔機理科學實用。旋挖鉆機成孔的工作原理是用短螺旋鉆頭或旋挖斗，由機鎖式鉆桿和動力鉆頭提供多達200kN的掘進力及強大的扭矩，直接將土或砂礫等鉆渣旋轉挖掘，然后快速提出孔外，根據土層情況可以用干法、清水或自制泥漿護壁鉆孔，一般不需采用正反循環(huán)清孔。鉆進過程中鉆斗不斷提放并刮擠井壁，使成孔更規(guī)則。

b.結構體系先進可靠。旋挖鉆機采用履帶底盤結構，行走自如；平行連桿機構加三角支撐結構系統，穩(wěn)定性好；柴油動力系統，動力強勁；鉆桿、鉆頭與液壓控制系統均采用計算機輔助設計，液壓控制和電器系統采用“總功率變量＋恒功變量＋負荷傳感系統＋電液伺服控制”等先進的結構和控制系統，確保旋挖鉆機性能穩(wěn)定可靠。

c.適應范圍廣。旋挖鉆機配套的短螺旋鉆頭、旋挖鉆斗等鉆具適合粘土、砂礫層、卵石層、中風化巖石層、凍土層等地層施工，尤其是鉆機結構件牢固可靠、抗沖擊能力強、動力鉆頭能提供超大扭矩，適合高原的凍土地層和普通鉆機無法鉆進的卵石層施工。靈活的行走系統、先進的鉆架支撐結構、液壓控制桅桿水平折放技術、鉆架對地垂直的情況下可改變工作半徑等特性非常適合城市狹窄場地施工。

d.高效環(huán)保。旋挖鉆機行走就位快速準確，其機鎖式鉆桿與連接式鉆桿相比伸縮自如，強大的動力系統確保其旋挖取土與小功率鉆頭擾動、泥漿循環(huán)攜渣工藝相比成孔速度快，且一般不需進行清孔工序，其效率優(yōu)勢特別明顯。

旋挖工藝在不需要泥漿支護的土層，可實現干法施工，即使在特殊地層需制備泥漿護壁的情況下，鉆削中的泥漿也消耗低并可重復使用，這使污染源大大減少，進而降低了施工成本，也改善了施工環(huán)境，尤其在城市施工中，這一點非常重要。而傳統泥漿護壁工藝的渣土中仍有大量泥漿，其運輸存放清理費用高，污染性大。

6 結語

有“綠色施工工藝”之稱的旋挖鉆孔灌注樁工藝與傳統鉆孔灌注樁相比具有明顯的先進性、實用性、高效環(huán)保的優(yōu)勢，在我國基礎設施工程建設中具有廣闊的應用前景。