旋挖樁機(jī)鉆孔灌注樁垂直度控制研究

李志宏

【摘 要】 國(guó)內(nèi)外各類旋挖鉆機(jī)在樁基施工領(lǐng)域被大量使用，但在旋挖樁機(jī)施工鉆孔灌注樁的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)樁身垂直度偏差較大，不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此對(duì)于樁身垂直度的控制在該工藝中有重要的意義。本文分析了旋挖機(jī)鉆孔灌注樁出現(xiàn)垂直度偏差的原因，并據(jù)此提出了相應(yīng)的控制措施。

【關(guān)鍵詞】 旋挖樁機(jī)；垂直度；鉆孔灌注樁；控制；

1、工程概況

1.1、工程概況

以佛陳路快速化改造隧道工程為例，該工程采用明挖施工，基坑深度大于3米小于5米的，支護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ0.7m@0.5m水泥土攪拌樁重力式擋土墻支護(hù)；基坑深度大于5米小于11米的，采用φ1.0m@1.2m鉆孔灌注樁+單排φ0.7m@0.5m水泥土攪拌樁支護(hù)。基坑深度大于11米的，采用φ1.2m@1.4m鉆孔灌注樁+單排φ0.7m@0.5m水泥土攪拌樁支護(hù)。

1.2、工程水文地質(zhì)情況

根據(jù)鉆孔揭露的巖性，各巖土分層如下：（1）人工填土層，平均層厚4.55m；（2）河流相沖擊粘性土層，平均厚度1.60m；（3）海陸交互相沉積層，平均厚度6.57m；（4）沖積層，層厚5.40m；（5）殘積土層，平均厚9.68m；（6）基巖。

所測(cè)水位為第四季孔隙水和基巖裂隙水的混合水位，水位埋深為1.79～5.50m。

1.3試樁情況

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)旋挖樁機(jī)施工鉆孔灌注樁進(jìn)行試樁，試樁采用不帶氣孔的旋挖單門底斗鉆斗。規(guī)定樁的垂直度偏差為1%[1]，試樁共完成6根樁，共有3根樁的垂直度偏差大于1%，不合格率達(dá)到50%。

2、垂直度控制的重要性

樁的垂直度控制對(duì)基坑的后續(xù)施工有重要的意義，若基坑周邊的鉆孔灌注樁的垂直度偏差較大，將導(dǎo)致基坑四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力不均，給基坑的安全帶來(lái)較大的隱患。同時(shí)若鉆孔灌注樁的垂直度偏差較大，對(duì)后期主體結(jié)構(gòu)的施工和使用帶來(lái)較大的影響，由于主體結(jié)構(gòu)周邊的鉆孔灌注樁垂直度偏差較大，導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)周邊的受力不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用帶來(lái)隱患。

3、垂直度出現(xiàn)偏差的原因

試樁垂直度偏差較大，經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)際工程項(xiàng)目的分析，從機(jī)械選擇到最后成孔，總結(jié)出下列原因：

1、鉆頭的選擇，旋挖樁機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中地質(zhì)軟硬不均勻，鉆頭的選擇不能滿足不同地質(zhì)情況的需求，導(dǎo)致鉆頭發(fā)生偏位，進(jìn)而出現(xiàn)樁的垂直的偏差不符合規(guī)范要求。

2、護(hù)筒埋設(shè)出現(xiàn)偏位。

3、鉆孔過(guò)程中鉆桿出現(xiàn)位移。

4、鋼筋籠定位出現(xiàn)偏位，原因有控制鋼筋籠的墊塊設(shè)置不當(dāng)導(dǎo)致偏位、鋼筋籠就位后沒(méi)有進(jìn)行對(duì)中復(fù)核造成偏位、混凝土灌注過(guò)快或?qū)Ч軖熳′摻罨\導(dǎo)致鋼筋籠偏移產(chǎn)生偏位。

4、垂直度偏差控制措施

4.1、鉆頭的選擇

根據(jù)地層情況選用鉆頭：

1、粘土：選用單層底的旋挖鉆斗，如果直徑偏小可采用兩瓣斗或帶卸土板的鉆斗。

2、淤泥、粘性不強(qiáng)土層、砂土、膠結(jié)較差粒徑較小的卵石層：選用雙層底的鉆挖鉆斗。

3、硬膠泥：選用單進(jìn)土口的（單雙底皆可）旋挖鉆斗，或斗齒直螺。

4、膠結(jié)好的卵礫石和強(qiáng)風(fēng)化巖石：需要配備錐形螺旋鉆頭和雙層底的旋挖鉆斗（粒徑較大的用單口，粒徑小的用雙口）

5、中風(fēng)基巖：配備截齒筒式取心鉆頭--錐形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗，或者截齒直形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗。

6、微風(fēng)化基巖：配備牙輪筒式取心鉆頭--錐形螺旋鉆頭--雙層底的旋挖鉆斗如果直徑偏大還要采取分級(jí)鉆進(jìn)工藝。

試樁采用沒(méi)有氣孔的單層底鉆斗，由于其只適用于粘性較強(qiáng)的土層，本工程中地質(zhì)軟硬不均，在較深部位有微風(fēng)化和中風(fēng)化基巖，導(dǎo)致旋挖樁機(jī)施工過(guò)程中鉆頭出現(xiàn)偏位，進(jìn)而導(dǎo)致樁身垂直度出現(xiàn)偏差。

4.2、護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒埋設(shè)前，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量放樣，保證鋼護(hù)筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證鋼護(hù)筒斜度不大于1%；鉆機(jī)就位，鉆頭精確對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，埋設(shè)鋼護(hù)筒前，采用較大口徑的鉆頭先預(yù)鉆至護(hù)筒底的標(biāo)高位置后，使用鉆機(jī)副卷?yè)P(yáng)機(jī)吊起護(hù)筒入孔口。提出鉆斗且用鉆斗將鋼護(hù)筒壓入到預(yù)定位置。

埋護(hù)筒時(shí)為保持護(hù)筒垂直度，應(yīng)通過(guò)以不同的引樁到樁心距離進(jìn)行交匯控制，直至護(hù)筒頂?shù)街付?biāo)高。護(hù)筒埋好之后以此間距離和之前定好的方向恢復(fù)樁中心位置，并檢測(cè)護(hù)筒中心是否與樁中心重合，并控制在±5cm 范圍之內(nèi)，同時(shí)對(duì)護(hù)筒周圍進(jìn)行夯實(shí)，使其穩(wěn)固不會(huì)在鉆孔過(guò)程中偏移、垮塌。

4.3、鉆孔過(guò)程

鉆孔樁開(kāi)孔后應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，旨在形成良好穩(wěn)固的護(hù)壁，保證孔位正確。在鉆孔過(guò)程中定期用距離交匯校核鉆桿位置，發(fā)現(xiàn)偏位立即調(diào)整，直到孔位定型時(shí)，方可停止校核。

在鉆孔作業(yè)之前需要對(duì)桅桿進(jìn)行定位設(shè)置，作業(yè)的過(guò)程中也需要對(duì)桅桿進(jìn)行調(diào)垂。調(diào)垂可分為手動(dòng)調(diào)垂、自動(dòng)調(diào)垂兩種方式。在桅桿相對(duì)零位±5°范圍內(nèi)才可通過(guò)顯示器上的自動(dòng)調(diào)垂按鈕進(jìn)行自動(dòng)調(diào)垂作業(yè)；而桅桿超出相對(duì)零位±5°范圍時(shí)，只能通過(guò)顯示器上的點(diǎn)動(dòng)按鈕或左操作箱上的電氣手柄進(jìn)行手動(dòng)調(diào)垂工作。在調(diào)垂過(guò)程中，可通過(guò)顯示器的桅桿工作界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桅桿的位置狀態(tài)，使桅桿最終達(dá)到作業(yè)成孔的設(shè)定位置[2]。

4.4、鋼筋籠定位

樁垂直度偏位檢測(cè)是通過(guò)鋼筋籠的中心與設(shè)計(jì)樁中心的偏差來(lái)確定，所以鋼筋籠的定位是樁位偏位控制中的重要的一項(xiàng)。

（1）鋼筋籠下放時(shí)采用兩條吊筋，保證鋼筋籠起吊后的垂直度。

（2）按照規(guī)范要求加保護(hù)墊塊，尤其在樁頂位置應(yīng)多加設(shè)一些保護(hù)墊塊。

（3）鋼筋籠下放至孔中后，在鋼筋籠骨架鋼筋上拉十字線確定中心點(diǎn)，然后通過(guò)引樁和定好的方向進(jìn)行距離交匯恢復(fù)樁位的中心，通過(guò)吊垂線與鋼筋籠的中心進(jìn)行比較，通過(guò)吊機(jī)微移鋼筋籠進(jìn)行調(diào)整，保證兩個(gè)中心重合，然后焊接定位筋，使定位筋抵在護(hù)筒壁上，以達(dá)到穩(wěn)固鋼筋籠的目的。如果樁頂位置離護(hù)筒頂位置距離較大時(shí)，需焊接假籠至護(hù)筒頂，同時(shí)用上述的方法進(jìn)行定位，需要注意的是要保證假籠具有一定的剛度。

（4）在灌注的混凝土接近鋼筋籠時(shí)，放慢混凝土灌注速度， 待導(dǎo)管底提高至鋼筋籠內(nèi)2 m以上方可恢復(fù)正常的灌注速度， 確保鋼筋籠不會(huì)因?yàn)榛炷恋姆礇_力造成鋼筋籠上浮偏移，同時(shí)導(dǎo)管位置居于孔中心，避免偏向一側(cè)，以免灌注過(guò)程中混凝土反力不均而造成骨架移位。

5、結(jié)語(yǔ)

由于旋挖鉆的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得它在樁基施工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，不斷的在施工過(guò)程中總結(jié)控制樁位垂直度的措施，對(duì)旋挖機(jī)鉆孔灌注樁的施工工藝有著很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）

[2] 羅彧. 淺談旋挖樁機(jī)在基坑支護(hù)樁施工中的應(yīng)用.廣東建材，2008（6）