濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工方法

劉曉榮

（山西省原平市水利局，山西 原平 034100）

1 鉆孔施工原理

旋挖鉆成孔是通過旋挖鉆機的液壓系統及自重給底部帶有活門的筒式鉆頭或旋轉式鉆頭加壓，使得鉆頭在負荷載作用下通過鉆桿的旋轉使其旋轉破碎土層并鉆入土層，再直接將土旋挖裝入鉆頭內，打開鉆頭或螺旋式鉆頭將其提出到孔外，打開鉆頭底部封蓋或通過鉆桿帶動螺旋鉆頭內的鉆渣。這樣循環往復，不斷地取土、卸土，直到鉆到設計深度。

在天然狀態下，濕陷性黃土垂直節理發育，層理不明顯，豎起方向承壓能力較強，具有直立性。在樁基鉆孔過程中，鉆孔孔壁徑向主要承受主動土壓力和圓拱支撐力，正是由于黃土的直立性和圓拱支撐力的共同作用，平衡了主動土壓力，而使鉆進過程和成孔后孔壁不變形、不坍塌，為干孔作業創造了條件。同時，干孔作業在成孔過程中不采用泥漿護壁，而是鉆頭在慢慢旋挖過程中通過對孔壁的擠密，回旋鉆在孔壁表面形成自造的穩定薄層并對孔壁起到一定的穩定作用，使得在濕陷性黃土地區旋挖鉆干法成孔灌注樁能夠實現近60 m的鉆進深度。

2 施工特點

濕陷性黃土旋挖鉆成孔灌注樁施工具有成孔速度快、效率高的特點。平均鉆進速度為10 m/h，采用干孔作業，避免樁周圍濕陷性黃土層或遇水失去強度而坍塌，影響孔壁形成規則的螺旋狀，能大大提高成孔灌注樁樁周的摩擦力，進而增加摩檫樁的承載力。這種方法充分利用濕陷性黃土干燥狀態下的直立性，鉆進過程中成孔后無需護壁，對施工現場無泥漿污染，節約水資源。旋挖鉆可以行走，這種方法具有鉆孔就位移位速度快，利用其自身動力，不需要外接電源，噪聲小，設備性能好，且具有電腦坐標定位及顯示鉆孔垂直深度，鉆臂能自動拉升的特點，與普通鉆機相比，縮短了裝卸鉆桿的時間。此施工方法適用于干旱少雨地區，地下水位以上地質條件的鉆孔灌注樁施工，鉆孔深度≤60 m，樁徑≤180 cm。

3 施工工藝及操作要點

3.1 工藝流程

定樁位—埋設護筒—鉆機就位—鉆孔—測孔深—下探孔器測孔徑—成孔質量驗收—進入成樁工序。

3.2 施工要點

（1）場地平整。為了保證鉆機就位穩定，鉆孔位置準確，首先要把旋挖鉆機就位處地基強夯密實，并將施工現場平整，以方便旋挖鉆機、裝載機、吊車、砼罐車等施工設備順利進出現場。施工場地保證達到“三通一平”。

（2）測量。開工前應對全部樁基坐標點進行復測，測量儀器應按規定進行檢驗，合格后方可使用。測量其他地面高程，應根據施工需要定出施工平臺高程。準確測出樁基中心位置，設置十字護樁。護筒埋設好后再復測樁位。

（3）鉆機對中。履帶式旋挖鉆帶有自動行走系統，可行走就位對中，完后設置并鎖定樁基中心相對坐標，設定樁基中心護筒頂面坐標為（0，0，0），并輸入旋挖電腦系統，用全站儀復核鉆桿垂直度。

（4）護筒的埋設。護筒一般用10～12 mm的鋼板制作而成，其內徑大于樁徑的200～400 mm，護筒高2～2.5 m，在鉆頭上安裝擴孔器對樁位進行預開挖后，把護筒壓入土里，使得護筒中心與樁設計中心一致，偏差≯5 cm，傾斜偏差≯1%，護筒頂面高程應高出地面0.3 m。

（5）樁基放樣。當護筒埋設完成后，在開鉆前先復核樁基位置，必須滿足規定偏差要求。

（6）鉆孔。①先復核鉆桿的垂直度是否滿足要求，剛開始旋挖鉆進時，在護筒刃腳處低擋慢速鉆進，使刃腳處有牢固的護壁。當鉆到刃腳下1 m后，可按土質情況以正常速度鉆進。遇到異常地質情況時，放慢鉆進速度以加強護壁效果，挖出的棄渣清理到指定位置。若筒式鉆頭與樁內壁過于緊密，在提升過程中，下部易產生較大的負壓力作用，導致“吸鉆”現象的發生。改進方法是，在筒臂加焊兩塊雙曲面鋼板或在筒頂增設導流孔，對稱布置，這樣就不宜發生縮頸現象了。②每鉆入2 m或地層有變化時，應從鉆筒取樣查明土質情況并做好記錄，再與設計資料核對。③樁基在旋挖鉆進中要對樁位進行復測，在孔深20 m、40 m，及終孔時，檢查垂直度、孔徑各一遍，及時調整鉆頭直徑。④成孔檢測：樁基成孔后，用檢孔器檢測中心位置、孔徑，用筒式鉆頭清除孔底沉渣，并測孔深（用鋼尺復核測繩）。

（7）鋼筋籠制作及安裝。①先對施工圖中各種規格的鋼筋長度、根數進行認真復核，再對圓鋼筋盤條調直，保持表面潔凈、平直，對鋼筋應搭棚保管，并將其放至在地勢高且地面干燥的露天場地，必要時加蓋篷布，按圖和規范要求加工、焊接鋼筋。②鋼筋籠安裝前，應檢查其是否滿足規范要求，每節籠應有3個吊點，以防其在吊安過程中局部發生變形。孔口焊接采用搭接焊，避免碰掛孔壁及塌孔現象發生。③安檢測管：檢測管安裝在鋼筋籠內側，按設計要求分布，安裝要平順、牢固，用套管焊接密封，不漏漿，其長度≯20 cm，檢測管下端用3 mm厚的鋼板焊接密封，上端用塑料帽封閉。

（8）灌注混凝土。澆筑混凝土前應檢查配合比，拌和應嚴格按實驗室提供的配比進行，并檢查計量系統的準確性，出盤塌落度控制在180～220 mm，每10～20 m3測定一次，做現場記錄。首批混凝土應滿足導管埋置深度。連續澆筑如同普通鉆孔灌注樁的要求一樣。接著進行樁基無損檢測，然后進行承臺、系梁施工。

4 施工質量控制及標準

鉆孔灌注樁質量控制執行《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041—2000）和《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2004）。

鉆孔前注意保護護筒埋設正確，確保場地平整、鉆機水平不傾斜；在鉆孔過程中采取減壓鉆進，孔底承受的鉆壓不超過鉆桿、鉆錐和壓塊重力之和的60%，以避免出現斜孔、彎孔和擴孔現象。成孔后，經檢驗合格，及時安裝鋼筋籠、灌注混凝土，如因故不能及時灌注的，要對開口進行認真覆蓋，防止地面水流入孔中，造成孔壁塌陷，影響成樁質量。

5 結束語

旋挖鉆干法成孔灌注樁施工方法是汲取了各種成孔工藝的優勢而發展起來的一種新型施工工藝，從鉆機、鉆桿及鉆頭的安裝、拆卸及使用上，提高了機械化程度，減輕了勞動力強度，節約了大量的人力，從而加快了工程進度，從鉆機就位、埋設護筒，至開始鉆進只需30 min左右，對于濕陷性黃土，其平均鉆進速度8～10 m/h，是一般沖擊鉆進尺速度的10～15倍。從工藝上看，它代替了截水介質成孔取土工藝，大大減少了泥漿的需求和排放，取土隨出隨運，以節省場地，方便其他作業施工，同時還節約了運輸費、水費、電費、混凝土費用，降低了施工成本，該工藝噪聲小、震動小，現場整潔，減少了環境污染，成孔質量優良，使用于各種土層，尤其對直立性較好、遇水濕陷的濕陷性黃土采用旋挖鉆干法成孔灌注樁施工方法成孔，效果更為明顯。