超深旋挖機鉆孔入巖砼灌注樁施工質量監理控制要點分析

鄧新喜

摘 要：隨著施工機械化程度的提高，建筑工程樁基礎的成孔施工逐步由旋挖鉆機取代了沖孔、回轉鉆孔及人工挖孔；旋挖鉆機成孔灌注樁具有鉆孔速度快、入巖能力強、綜合成本低、安全性好、綠色環保等顯著特點，文章結合工程實例，介紹了超深旋挖機鉆孔入巖砼灌注樁施工質量和安全生產監理工作的方法和要點。

關鍵詞：旋挖鉆機；砼灌注樁；超深入巖鉆孔

1 引言

近年來，隨著機械化程度的不斷提高，各行各業生產速度加快，產品質量不斷提高；建筑行業更是如此。隨著旋挖鉆機機械性能的整體提升，大功率、大扭矩的旋挖鉆機可成孔直徑2m以上鉆孔樁；由于旋挖鉆具的不斷改進和完善，使得該設備具有對中、微風化花崗巖等硬質巖的超強入巖能力，正被廣泛應用于鉆孔樁基施工中，并以其鉆孔速度快、入巖能力強、綜合成本低、綠色環保等顯著特點，成為樁基施工中的主力設備。本文通過具體工程實踐，介紹了超深旋挖機鉆孔入巖砼灌注樁施工質量控制要點。

2 工程概況

深圳市***大廈工程位于福田中心區，項目占地面積5000多m2，建筑高度228m，地下室5層，地上50層；基坑開挖深度最深約32m，基坑采用地下連續墻+鋼筋混凝土內支撐支護。樁基礎設計為鉆孔灌注樁，抗拔樁樁徑為1200mm～1800mm、抗壓樁樁徑為2000mm～2600mm，抗壓樁設計有效樁長不小于6m，樁端持力層為入中風化花崗巖不小于2m，當中風化花崗巖層厚較小時，為入微風化花崗巖不少于500mm。由于旋挖鉆機施工作業面的需要，鉆孔樁必須安排在基坑開挖前的原地面進行施工，鉆孔深度不小于35m。

3 鉆孔砼灌注樁施工技術難點

3.1 樁徑大，最大樁徑φ2600mm，鉆孔及入巖施工時須分級擴孔。

3.2 鉆孔與空孔深度大，實際鉆孔深最少34.6m，最大鉆孔深度42.9m；空孔深度23.1m～31.1m，孔底沉渣厚度要求不大于50mm，控制難度大。

3.3 入巖深度大，塔樓設計要求樁端入巖深度不小于2m，巖層堅硬，中風化花崗巖飽和單軸抗壓強度標準值28MPa，微風化花崗巖飽和單軸抗壓強度標準值62MPa。

3.4 樁頂標高低，最低標高為-31.4m，現場控制難度大。

3.5 施工場地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠制作于施工場地內進行，無法整體放線，樁位測量定位控制困難。

3.6 樁基礎與基坑支護地下連續墻交叉作業，現場施工組織困難。

4 超深旋挖鉆孔入巖砼灌注樁施工質量控制要點

4.1 嚴格審查施工方案，把好施工機械選擇關

樁基直徑大、入巖深，巖層堅硬，中風化、微風化花崗巖飽和單軸抗壓強度標準值分別為28MPa、62MPa，進場的旋挖鉆機必須具備施工大樁徑、能入微風化巖層的能力。施工方案選用三一重工SR360及以上型旋挖鉆機，從目前國內外各種旋挖機型性能的綜合分析，基本具備本工程的需要。現場初期實際進場三一重工SR420Ⅱ型旋挖鉆機，該機動力頭配備有3組馬達、減速機，最大提供420kN.m的超強輸出扭矩，最大成樁直徑φ3000mm，最大鉆孔深度110m；具有“標準”、“低速大扭矩”、“高速小扭矩”三種鉆進模式，滿足各種工況條件下的施工要求；同時，該機首創自動脈沖加壓破巖技術，通過給巖層施加符合巖石破碎機理的周期脈沖壓力，大幅提高入巖效率，并最終實現“自動入巖”，施工效果較好；后期進場一臺德國寶鵝BG30型旋挖鉆機，其性能接近SR360。

4.2 加強現場測量放線的復核控制，多次定位復核

由于施工場地狹小，地連墻及工程樁鋼筋籠制作均在施工場地內進行，無法整體放線，只能采用多次施放樁位的方法進行。根據定位軸線的坐標計算出每一根樁的坐標，待樁位工作面出現，即采用全站儀施放施工樁位點，再根據樁位點埋設護筒。正式鉆孔前在護筒頂面鋪放模板利用全站儀二次定位，拉十字線引至護筒邊定位，控制樁位偏差在規范允許范圍內；同時測量護筒頂標高，為鋼筋籠定位提供依據。

4.3 成孔過程中泥漿比重、稠度的控制

鉆孔采取旋挖鉆機施工，鉆頭自身取土，不靠泥漿攜帶，取土界面與孔內泥漿互不摻混，泥漿僅起支撐固壁之用。固壁泥漿選用中粘度鈉基膨潤土，細度要求高，細度模數選擇220目，含砂率低，護壁效果好，配制泥漿具有能充分發酵、膠體率高、不分層等特點，優質鈉基膨潤土加分散劑Na2CO3及摻合料CMC、燒堿等用高速制漿機攪拌而成，摻合料CMC、燒堿比例按膨潤土用量的0.2-0.4%控制。鉆頭磨巖過程中，鉆具周圍巖石被磨成粉細顆粒，鉆頭產生的熱能將粉細顆粒膠結在鉆具周圍，增大了摩擦阻力，配制的高性能泥漿能夠有效降低鉆具產生熱能，對磨巖產生的巖屑懸浮置換效果好，減少機械磨損，提高鉆進效率。

4.4 終孔條件的控制與孔深驗收

本工程塔樓抗壓樁均在施工前進行了超前鉆探，現場根據超前鉆巖層的深度及設計要求的入巖深度、埋設的護筒頂標高，計算終孔孔深；鉆進過程中及時跟進旋挖鉆機進入持力層的深度，聯系地勘單位負責人員判別巖樣及深度是否與超前鉆吻合，相吻合時按計算孔深進行終孔驗收；由于樁徑較大，“一孔一鉆”不能完全體現持力層情況，有時與超前鉆資料差異較大，則以地勘單位具體負責人員判定持力層標高或實際取出巖樣的特性，確定終孔標準及深度，現場進行終孔驗收，從而保證了樁端持力層的準確。

4.5 鋼筋籠與吊筋的質量控制及鋼筋籠就位標高控制驗收

4.5.1 鋼筋籠除按設計的鋼筋品種、規格、數量及樁徑對應的鋼筋籠直徑、制作焊接質量、終孔孔深對應的長度驗收控制外，起吊鋼筋籠前首先檢查吊點的牢固程度及鋼筋籠加勁箍數量、大直徑樁加勁箍的三角形加強處理措施，大直徑鋼筋籠為了防止在吊裝時鋼筋籠的彎曲變形，現場嚴格采用工字鋼扁擔進行吊裝。

4.5.2 鋼筋籠入孔后，根據吊筋和護筒之間的距離及開孔時護筒上的十字定位線，檢查其是否處在樁孔中心；鋼筋籠入孔就位后，檢查吊筋吊環位置是否與護筒頂標高一致，如吊筋長度超出護筒面較多，則表明鋼筋籠標高未到位，應立即吊出鋼筋籠，查明原因處理完成后重新吊裝就位；鋼筋籠正常就位后穿放定位鋼管，將鋼筋籠進行固定，以防止鋼筋籠標高變化。

4.6 孔底沉渣的檢查驗收

鉆孔鉆進至設計標高經現場及時驗收確認終孔深度后，及時進行鋼筋籠吊裝就位，在灌漿導管安裝完成，進行砼澆筑前復測孔深，與終孔驗收深度一致或少于50mm時，方可進行砼澆筑；如若終孔后不能及時進行鋼筋籠就位，則鋼筋籠吊裝前必須進行清孔，旋挖鉆機將鉆頭提離孔底10～20cm空轉，保持泥漿正常循環進行第一次清孔換漿，確保鋼筋籠正常就位；鋼筋籠和灌注導管下入孔底后灌注砼前，進行孔底沉渣檢查，若沉渣厚度超過規范允許要求50mm時，必須進行第二次清孔，利用灌漿導管采用氣舉反循環清孔工藝；因塔樓樁徑較大，第二次清孔時使用12m3以上的空壓機，氣體管道深度約為孔深的三分之二，以確保樁孔壁的穩定及孔底沉渣的完全清除；進行第二次反循環清孔的過程中，導管應由吊機吊起從樁孔中心向周邊適當緩慢提升移動，清孔時應隨時用測繩測量孔深變化和基底沉渣，檢查循環吸出泥漿含沙量，直至吸出泥漿濃度、含沙量與孔內泥漿一致時，測量基底沉渣滿足設計規范要求后應立即關閉空壓機，防止因過度清孔導致的塌孔現象，清孔驗收泥漿比重小于1.10g/cm3，含沙量小于4%，孔底沉碴厚度小于50mm，即刻進行砼澆筑。

4.7 水下砼澆筑的質量與鋼筋籠上浮的控制

澆筑過程中應注意砼的塌落度、和易性以及澆筑的連續性，同時由于空孔深度較大，下料速度應適當控制，否則易造成鋼筋籠上浮現象的發生；砼灌注前要對各作業環節認真檢查，指定有效的預防措施；嚴格遵守操作規程，根據清孔情況和澆筑過程及時聯系砼攪拌站保證灌注作業連續緊湊，重視砼面的準確；施工管理人員應正確指導導管的提升，提升應勻速平穩，控制灌注時間在適當的范圍內，如遇突發事件導致澆筑停滯時間較長，應不斷提升導管防止卡管、堵管；灌注砼時，項目部應安排專門的技術人員負責樁頂砼標高及砼超灌注高度的控制，達到既保證樁身砼完整又不浪費原材料的要求。

5 施工安全

現場旋挖鉆機數量多，施工前做好對旋挖鉆機三級教育和安全技術交底，施工單位應合理布設各臺旋挖鉆機的行走路線以及泥漿池、循環溝的位置，最大限度利用場地所有鉆孔；旋挖鉆機行走時應安排專人指導，應注意不要在坡地上改變行駛方向；樁孔鉆孔旋挖鉆機施工作面應鋪設磚渣、碎石墊層，并鋪墊14mm以上鋼板平整場地，以保證在入巖作業時大的震動不致造成孔壁坍塌，同時對護筒的長度進行處理，采用3000mm長護筒埋入，加強孔壁的整體穩定性；在鉆孔入巖的過程中，為減少鉆機對孔壁的影響、提高機械效率以及對機械使用壽命的保護，現場采用分級鉆、擴孔施工工藝，取得良好的效果。

現場人員必須穿戴勞保用品和安全帽，旋挖鉆機司機及輔助機械的操作人員必須經過培訓、持證上崗，熟悉設備所有的安全標志、警示牌的作用和內容，熟悉使用說明書，掌握設備的性能及操作規程，并遵照執行；工前必須認真檢查設備，定期對機械進行檢查維修保養，做好施工前的各項準備工作，嚴禁“帶病”作業。

對現場澆筑完成的孔洞應及時回填，如未能及時回填應做好安全防護措施，四周設專用的圍擋結構，防止人員不慎落入。對填埋的孔洞在現場做好標識，防止車輛機械行走陷入。

現場工完場清。灌注樁劃定每臺旋挖鉆機的作業范圍，其施工順序由一邊向另一邊推進，在完成一定區域范圍樁基施工后，及時進行場地清理、回填平整，保持場地干凈、整潔、承載力達到設備行走的要求。

6 結束語

超深旋挖鉆孔入巖砼灌注樁施工質量的好壞，關鍵是各道工序的質量控制點的監控，監理工程師在各環節嚴格把關，就能保證整個樁基施工的質量，達到令人滿意的效果。

參考文獻

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