旋挖樁機成孔（擴孔）代替人工挖孔樁技術在工程中的應用

一、工程概況

本工程位于廣州市區，總建筑面積63070m2的住宅樓，地上28層，地下3層，基坑深13.8m，基坑底標高為-5.2m。工程基礎樁采用78根Ф1300樁、54根Ф1400樁和42根Ф1800樁，樁端持力層為微風化砂質泥巖或中、微風化粉砂巖，巖石天然單軸抗壓強度要求≥7.0MPa。地質勘探采用一樁一鉆，其中典型地質剖面如圖，設計樁長約為7m～13m，設計成孔方法為人工挖孔。

人工挖孔樁機具設備簡單，無噪音，無震動，成孔直觀，質量可靠等優點，特別是在擴大頭的樁基施工中，可以彌補機械施工的一些不足。但人工挖孔樁勞動強度較大，作業環境較差，單樁施工速度較慢，尤其是安全性較差。

由于本工程工期比較緊，微風化巖面比較高，如果采用人工挖孔樁勢必使工期滯后，一旦人工無法下挖而需要無聲爆破時，爆破產生的震動可能會危及周邊的民房。且在基坑南側有一條直達基坑底的施工便道，加上基坑底處于中、強化巖面上，為旋挖樁機進行機械成孔（擴孔）提供便利條件。經綜合考慮擬采用旋挖樁機成孔（擴孔）代替人工挖孔樁，配合人工清孔。

二、旋挖樁成孔施工工藝流程（如圖1）

圖1

三、施工技術要點

1.施工放樣：場地平整硬化，施工放樣采用全站儀，放樣前仔細復核施工圖紙樁位坐標，由測量人員現場放樣、自檢合格后，報監理工程師驗樁位。本工程基礎樁施工之前，即在基坑土方開挖完成后立即在基坑底鋪300mm厚的6%水泥石粉緩沖層進行封底硬化處理后便于旋挖樁機進行行走施工，故在基礎樁施工之前，對樁位范圍的硬地石粉層進行破除后再用人工運至場區內的土方臨時堆放點。

2.鋼護筒埋設：根據現場實際情況，在孔口2m深度內為巖層時，可不埋設鋼護筒。當孔口2m深度內為流砂或淤泥等軟土時，測量定位埋設鋼護筒，護筒外徑略大于孔樁直徑，護筒埋入地面以下大于1.0m，上端高出地面約20～30cm，周圍回填粘土并分層夯實，以防止泥漿從孔口或護筒底流向孔內。

3.挖泥漿池、泥漿拌制（干成孔作業時該項可省略）

(1）泥漿池選擇在樁位附近地勢較洼處，尺寸約3000×5000×2000mm（長×寬×深），并在四周用土筑堤以防止泥漿污染，泥漿經凈化后可循環利用。

(2）泥漿原料要求：泥漿一般選用塑性指數大于25、小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土，漿用泥漿密度計測試泥漿相對密度在1.1～1.2之間，在易坍塌的砂層中成孔，泥漿相對密度應控制在1.25～1.30之間；含砂率小于2%，旋轉粘度計測試泥漿粘度在18～25S之間。

4.樁機就位

根據施工圖及測量控制網資料，按“從整體到局部的原則”進行樁基的位置放樣，并會同有關人員對軸線、樁位進行測量復核，并作出復核記錄，經復核確認樁位的軸線正確無誤，并做好地下管線物探工作后方可埋設護筒。

樁位移機，檢修合格后，在確保樁機底工作面能承受樁機自身重量時可開始調整樁機平整度及垂直度，鉆桿中心對準樁位可開鉆。旋挖鉆機配備電子控制系統可顯示并調整鉆桿的垂直度，同時在鉆桿的兩個側面均設有垂直度儀，在鉆進過程中有專人觀察兩個垂直度儀，隨時指揮機手調整鉆桿垂直度。通過電子控制和人工觀察兩個方面來保證鉆桿的垂直度，從而保證了成孔的垂直度。

5.成孔

開始鉆進時先輕壓慢轉，后逐漸加大轉速和轉壓，逐漸鉆孔過程中根據地質情況控制進尺速度：由硬地層鉆到軟地層時，可適當加快鉆進速度；當軟地層變為硬地層時，要減速慢進；在成孔后容易縮徑的地層中，應適當增加掃孔次數，防止縮徑；對硬塑層采用快轉速鉆進，以提高鉆進效率；砂層則采用慢轉速慢鉆進并適當增加泥漿比重和粘度。必須按要求測試進、出口泥漿指標,發現超標及時調整。

6.擴孔

當旋挖樁機挖至預定深度后換為擴底鉆頭開始擴底。首先緩慢下放鉆頭，避免鉆頭與孔壁相刮蹭，在下放鉆頭至孔底時輕微加壓，記下此時的下放深度；然后緩慢加壓，低速鉆進直至達到擴底行程；最后繼續多鉆5～10圈以利于保證孔底形狀。擴底完成后上提鉆頭，在上提的過程中不能硬提，如遇卡滯等現象要正反轉幾圈緩慢上提，直到擴底鉆頭提出孔外。

7.終孔檢查和清孔

在鉆進過程中做好沖進記錄，終孔時利用沖進的深度計算孔底標高，以及孔底到護筒的高度，并利用測繩進行復核，當旋挖鉆孔（擴孔）達到設計標高，經終孔檢查后，即進行清孔。清孔前先用吊車協助將孔口鋼護筒（做法詳見附圖）埋放在樁孔口位置, 護筒外徑同孔樁直徑，安放后孔口鋼護筒應高出原土面50mm, 護筒埋入地面以下1.5m，鋼護筒周圍回填粘土并分層夯實，以防止泥漿從孔口或護筒底流向孔內。然后用50 T履帶吊車再吊放清渣鋼護筒下放至樁孔底，并及時抽干樁底地下水，再用毒氣探測儀及活體動物（例小鳥）先行探測井下是否存在有害毒氣，氣體檢測為合格后，工人才能從清渣鋼護筒下到樁底進行清渣。清孔后井底標高應比設計樁底標高低約30cm范圍內。工人在清孔過程中應不斷往井下送風以稀釋井中可能存在的有害氣體。清孔時不斷量測沉渣頂面到護筒的高度，計算孔底沉渣的厚度，直到孔底沉渣符合設計及技術規范的要求，要進行多點量測，防止孔底局部沉渣過厚。

清孔是旋挖鉆樁機械成孔（擴孔）的施工質量是否得到保證的重要環節，通過清孔確保樁孔的質量指標、擴大頭幾何尺寸、孔底沉渣厚度等符合樁孔質量要求。故在工人清孔完成后，實行三級驗收制度。先由班組長對樁孔的成孔尺寸、孔底沉渣進行自檢合格后，再由質量員下井驗收合格且拍照取證后再報監理驗孔，由監理驗孔合格再拍照取證后才能進入下一工序的施工。

8.鋼筋籠制作及安裝

(1）鋼筋籠制作：鋼筋籠各部位尺寸下料應嚴格符合設計要求，焊接牢固，單面焊長度10d，雙面焊長度5d。為保證兩節鋼筋籠對接時在35d范圍內有接頭的受力鋼筋面積占總面積不大于50%，應按一長一短放置。加強鋼筋自樁頂下1.40m起每隔2m焊接在主筋內側，鋼筋籠的主筋凈保護層不小于70mm（制作時加耳環，保證保護層厚度）。分段制作的鋼筋籠，其長度以8～12m為宜。如果鋼筋籠總長度不超過15米、場內滿足吊機作業時，則在加工場直接按一節加工成形、一次吊裝。

(2）鋼筋籠安放

安放鋼筋籠前應先回拔鋼護筒，吊運時應采取措施防止扭轉、彎曲。安裝鋼筋籠時，應對準孔位，吊直扶穩，緩慢下沉，避免碰撞孔壁。鋼筋籠下沉到設計位置后，應立即固定，防止移動。吊放時采用φ10鋼筋做為吊筋。吊放鋼筋籠時注意不能碰撞孔壁，防止坍孔，并防止泥土等雜物帶入孔內。鋼筋籠綁扎好后整體吊放，吊入后校正軸線位置，并牢固定位。為避免在灌注砼時發生浮籠現象，在鋼筋籠主筋處對稱插入兩條鋼管頂住加勁箍，護筒面橫穿一條鋼管并插入護筒面吊環，把兩條鋼管用扣件扣死。

9.樁身混凝土的灌筑

(1）當樁孔內滲水量不大（＜1m3/h，或積水厚度＜50mm）時，采用C30普通混凝土灌注法。 挖孔樁灌筑混凝土前，再次測量孔內虛土厚度，超過要求應進行清理?；炷僚渲撇捎昧讲淮笥?0mm石子，水泥用425號普通或礦渣水泥，采用普通商品混凝土,坍落度為10～12cm。混凝土下料采用串桶，深樁孔用混凝土導管。混凝土應連續分層澆灌，每層澆灌高度不得超過1.5m.大直徑挖孔樁應分層搗實，第一次澆灌到擴底部位的頂面，隨即振搗密實，再分層澆筑樁身，直至樁頂，浮漿高度控制在30cm之內。

(2）當樁孔內滲水量過大（>1m3/h）時，采用水下混凝土灌注法,采用C30水下商品混凝土，坍落度為18～20cm?；炷料铝喜捎忙?0cm的鋼導管，管底距樁底25～40cm。在導管頂部裝設漏斗，漏斗頸部安裝帶吊鉤的圓形鋼板塞，臨時封堵導管口。漏斗內盛足夠數量的砼后用鋼絲繩吊起鋼板塞，同時迅速不斷地向漏斗內灌注砼，在重力作用下，砼沖開鋼板活塞且在導管周圍攤開將導管埋住。浮漿高度控制在80cm之內。

10.當樁距小于2.5倍樁徑或小于4.5米時，必須采用跳挖辦法進行施工，待其中一條樁樁芯混凝土強度達70%，方可進行相鄰樁施工。

四、旋挖樁主要質量技術保證措施

1.灌注樁的質量標準：

① 灌注樁用的原材料和混凝土強度必須符合設計要求和施工規范的規定。

② 成孔深度必須符合設計要求。

③ 實際澆注混凝土量嚴禁小于計算體積。

④ 澆筑后的樁頂標高及浮漿的處理必須符合設計要求和施工規范的規定。

2.砼配合比選用：

砼配合比設計必須符合設計要求和水下砼的各項技術指標，砼配合比設計和有關試驗報告由砼試驗部門提供，符合要求方可采用。

3.旋挖鉆孔樁成孔：

① 樁機就位要嚴格對中，保證樁機垂直下沖。

② 在鉆進過程中應隨時檢查鉆頭、鉆具的磨損、變形和開裂等情況，當出現上述情況時時應及時更換或作維修后才能繼續使用，防止意外事故發生。

③ 鉆孔過程中根據土層類別、孔徑大小、沖孔深度及供漿量來確定相應的鉆進速度。

④ 為了保證成孔的垂直度，機上操作手還要經常對鉆機進行水平測量，以保證鉆機處于水平狀態下工作。

⑤ 鉆入巖層時，要按規定及時取巖樣，取出巖樣裝入尼龍膠袋存放好備查，并詳細記錄入巖情況，終孔時要會同現場監理及有關人員驗孔，符合終孔要求后迅速清孔，盡快灌注水下砼。

4.鋼筋籠制安：

① 制作場地要平整，制作時先將主筋和加勁箍焊接好形成骨架，然后焊接螺旋筋。鋼筋籠在運輸和起吊過程中，要在鋼筋籠上每隔3～4m裝上可拆卸的十字形臨時加勁架，以防止變形。

② 對在運輸、堆放和起吊過程中發生變形的鋼筋籠，必須修復后才可使用。

5.水下混凝土灌注：

① 導管壁厚為3mm，直徑為300mm，直徑制作偏差不得超過2mm，采用無縫鋼管制作。導管的分節長度為1.5m、2.0m，底管長度為≥4m；

② 導管使用前應進行試拼；

③ 駁接導管時，每節導管的駁接口必須加上止水密封橡膠圈，駁接導管時，要擰緊駁接螺帽，保證灌注水下砼過程中，導管不出現漏水現象。

④ 砼灌注前要進行塌落度檢驗，符合要求方可灌注，試驗、質檢員跟蹤把關，在灌注砼時不定時加強對坍落度的控制，砼坍落度采用18cm～20cm為宜，在灌注砼過程中嚴格測量灌注砼的標高和導管的埋置深度，導管的埋深應保持在2m～4m，要保證砼順利進行。

⑤ 砼澆注過程中當出現斷樁現象時，應進行廢樁處理。方法是用1m直徑的鉆頭清理已澆部分的水下砼，然后用吊車拔出鋼筋籠，再重新按新成孔方法用人工進行清孔。

⑥ 施工人員必須嚴格按照設備操作規程進行施工，認真執行安全操作規程和崗位責任制。

五、結束語：

本工程經過采用上述新的施工技術后，在工程質量得到保障的前提下，勞動力大幅度減少，樁成孔效率高，工期比原來計劃用人工挖孔樁節省工期近30%，施工過程也沒有出現任何安全事故，得到了業主、監理、設計的好評，值得向同類工程推廣應用。