旋挖鉆機成孔技術在建筑工程樁基施工中的應用

翟金寶 鄭亞迪

(1.高平唐一新能源科技有限公司，山西晉城 048000;2.渭南職業技術學院，陜西渭南 714000)

1 旋挖鉆機施工優勢

1.1 機械化程度高

旋挖鉆機靠履帶可以自行移動，無需其他機械配合，施工過程不需要人工進行鉆桿的拆除和組裝。且將孔內鉆出物通過鉆斗提升到地面，旋挖鉆機每分鐘鉆入深度約50 cm。

1.2 施工精度高

旋挖鉆機由履帶自行至樁位點進行中心定位，由操作室的司機對鉆機進行水平度、垂直度的自動調整。

1.3 低噪環保

旋挖鉆機屬于環保鉆機，施工時的噪聲一般在60 dB以下，滿足在市區和居民區噪聲控制要求。

1.4 自備施工動力

旋挖鉆機采用自備柴油發動機提供施工動力，免去施工場地對動力電的要求。

1.5 適用地層廣泛

旋挖鉆機在施工過程可進行相應的技術控制，配置多種鉆頭，為此可以適用各種地層。

2 旋挖鉆機施工流程

2.1 放樁位線

使用全站儀測定樁位，在樁位點打上木樁，樁上采用十字交叉法標定樁位中心，且加以保護。

2.2 旋挖鉆機就位

鉆機就位后，需調整鉆桿及桅桿的角度，采用十字交叉法對中孔位。對中孔位后，鉆機不得移位，鉆臂不得隨意改變角度。

2.3 埋設護筒

護筒頂標高應高于施工面250 mm左右，且保證筒壁與水平面垂直，以利鉆孔工作進行。護筒周圍用粘土分層夯實，同時用十字線校正護筒中心及樁位中心，并保證護筒中心位置與樁中心偏差小于20 mm。

2.4 旋挖機成孔

為確認不同地層下的鉆進參數和地層對鉆進的影響情況，第1根樁要慢速運轉。鉆進過程中要保持泥漿面高于護筒頂40 cm。鉆進過程中采用檢測尺隨時檢查，調整和控制鉆桿垂直度。

2.5 鋼筋籠的制安

1)鋼筋籠制作。施工現場鋼筋籠應分節制作，兩段鋼筋籠的主筋錯開搭接的長度不少于35d，主筋與加強筋全部焊接，主筋與螺旋筋采用隔點焊。

2)鋼筋籠孔內安放。超過16 m的鋼筋籠在孔口焊接，且兩段籠子同截面接頭不得超過配筋的50%，間距錯開，不少于35d。

2.6 下導管

選擇合適導管，導管直徑一般為250 mm。導管長度應根據孔深進行配備，水下澆筑時，導管底端距孔底0.5 m左右。導管組裝時保證接頭密合不漏水，初次使用要進行閉水打壓試驗，試水壓力不小于0.6 MPa。

2.7 混凝土澆筑

混凝土坍落度(200±20)mm，采用摻加減水劑的普通硅酸鹽水泥，混凝土灌注時導管要居中放置，鋼筋骨架不得傾斜。為保證鑿去樁頭后樁頂混凝土的強度，混凝土灌注需超過樁頂0.5 m～1 m。

3 應用實例

3.1 工程概況及地質情況

山西唐一鋰離子電池裝配車間位于山西省晉城市蘭花路西側，紅星東街北側，北臨華洋汽車4S店，項目占地面積3 210 m2，建筑面積6 700 m2，框架結構，層數為2層。

①層:雜填土(Q42)，松散狀態，成分以粉土為主，含少量炭粒、磚粒、灰粒等雜物，局部見建筑垃圾與粉煤灰。本層分布較普遍，在鋰電池裝配車間建筑場地本層厚度在3.3 m～11.1 m間，平均厚8.28 m。

②層:黃褐紅色粉質粘土(Q41)，可見較多風化泥巖碎屑及少量炭粒，韌性中等。在鋰電池裝配車間建筑場地本層厚度在0.8 m～5.2 m間，平均厚 3.08 m，呈西薄東厚之勢，層底埋深6.3 m ～13.9 m。

③層:黃紅色粉質粘土(Q2)，硬塑狀態，微裂隙發育，無搖振反應，干強度中等，韌性中等。在鋰電池裝配車間建筑場地本層分布不普遍，僅在場地東北角及西南偏中地段揭露該層，厚度在2.9 m ～3.8 m 間，平均厚3.35 m，層底埋深6.4 m ～17.2 m。

④層:強風化泥巖(C)，風化較強烈，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。在鋰電池裝配車間建筑場地本層分布普遍，厚度在2.0 m ～4.3 m 間，平均厚 3.23 m，層底埋深 9.8 m ～11.3 m。

⑤層:石灰巖(C)，巖體完整程度較完整，巖體基本質量等級為Ⅳ級。本層分布普遍，勘察深度范圍內未揭穿該層，最大揭露厚度3.4 m。

3.2 基礎設計資料

樁端持力層為第④層強風化泥巖，樁端極限端阻力標準值為5 000 kPa，樁身混凝土為C30，樁長不得小于6 m，樁基直徑為d=800 mm和d=1 000 mm兩種，樁基入巖深度不小于樁基直徑d。

3.3 施工背景

本工程圖紙基礎設計采用人工挖孔樁，地勘報告顯示場地有1/3樁基位于雜填土區，且雜填土深度最深達11 m，綜合考慮施工安全、成本和工期等因素后決定采用旋挖樁代替人工挖孔樁進行樁基施工。

3.4 旋挖樁與人工挖孔樁對比

本工程施工完畢后，經建設單位、施工單位、監理單位共同簽字確認的樁基總深度為741.8 m，入泥巖深度為1 m(樁基800 mm)的樁基36根，深度為325.6 m，入泥巖深度為1.2 m(樁基1 000 mm)的樁基42根，深度為416.2 m。

3.4.1 成本對比

1)人工挖孔樁。目前人工挖孔工費市場價格為300元/m，樁芯和護壁混凝土標號為C30，護壁混凝土下壁厚100 mm，上壁厚為200 mm，平均按150 mm厚計算，樁基擴大頭平均按1 000 mm來算，混凝土價格300元/m3，人工灌注商品混凝土工費用為20元/m3，鋼筋材料價格按4 300元/t。

a.人工挖孔費用:

b.混凝土費用:

護壁混凝土費用:(3.14×0.652－3.14×0.52)×(741.8－78)×0.15 ×300+(3.14 ×0.552 －3.14 ×0.42)×(741.8 －78)×0.15×300=98.48 m3×300元/m3=29 545.4元。

護壁混凝土人工費:98.48 m3×20元/m3=1 969.7元。

樁芯混凝土費用:

(3.14 ×0.52 ×416.2 m+3.14 ×0.42 ×325.6 m)×300 元/m3=490.3 m3×300 元/m3=147 089.53 元。

樁芯混凝土人工費:490.3 m3×20元/m3=9 806元。

c.樁體配筋率3%，鋼筋費用按15 kg/m估算。

材料費:15 kg/m ×741.8 m ×4.3 元/kg=47 846.1 元。

制作費:11 127/1 000×1 000=11 127元。

合計:222 540+29 545.4+1 969.7+147 089.53+9 806+47 846.1+11 127=469 923.73 元。

2)旋挖樁。目前旋挖鉆孔市場價格為250元/m，不需要混凝土護壁和護壁鋼筋。

a.機械費:

250元/m ×741.8 m=185 450元。

b.混凝土費用:

樁芯混凝土費用:

(3.14 ×0.52 ×416.2 m+3.14 ×0.42 ×325.6 m)×300 元/m3=490.3 m3×300 元/m3=147 089.53 元。

樁芯混凝土人工費:490.3 m3×20元/m3=9 806元。

c.鋼筋籠按14 kg/m計算:

材料費:14 kg/m ×741.8 m ×4.3 元/kg=44 656.36 元。

制作費:10 385.2/1 000×1 000=10 385.2 元。

合計:185 450+147 089.53+9 806+44 656.36+10 385.2=397 387.09 元。

3.4.2 工期對比

1)人工挖孔樁。正常施工2人一個班組(單根樁需2人配合施工)，10個班組，總施工人數為20人。泥巖以上每個班組每天挖深約2 m，655.4 m樁基施工共耗時約32 d，入泥巖后每個班組每天挖深約1.2 m，86.4 m泥巖施工共耗時7 d，采用人工挖孔樁施工耗時共39 d。

2)旋挖樁。旋挖樁機鉆入深度約50 cm/min，考慮到機械移動、校正、加油等時間耗費后，此項目樁基施工日志記錄741.8 m樁基施工共耗時7 d。

3.4.3 樁基質量及承載力對比

本工程共78根旋挖樁，對現場26根樁進行超聲波樁身質量檢驗結論為:21根Ⅰ類樁，5根Ⅱ類樁，沒有Ⅲ，Ⅳ類樁。單樁豎向承載力檢測試驗結論為:應變設計值為2 543 kN的，實際荷載值為最大3 120 kN，最小2 870 kN;應變設計值為4 197 kN的，實際荷載值為最大4 760 kN，最小4 350 kN，均能滿足設計要求。且根據工程經驗數據，此工程旋挖樁樁身質量為Ⅰ類樁的占總檢驗樁數的比例略高于人工挖孔樁。

4 結語

此項目樁基工程采用旋挖機施工費用為397 387.09元，采用人工挖孔費用為469 923.73元，費用節省72 536.64元;采用旋挖樁施工，工期為7 d，采用人工挖孔樁工期為39 d，工期節約32 d。由此可看出建筑樁基工程施工中，利用旋挖樁代替人工挖孔樁進行樁基施工，可節省成本、縮短工期、保證樁身質量，在雜填土、回填土較深的地質條件下在保證施工安全方面，旋挖樁比人工挖孔樁有更大的優勢。

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