雙機成孔工藝在鉆孔灌注樁中的應用

苑 智 （馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽 馬鞍山 243003）

0 引 述

隨著十幾年來道路橋梁工程和房地產市場的蓬勃發展，鉆孔灌注樁的應用越來越廣泛，針對鉆孔灌注樁施工新工藝的探討越來越深入，本文結合某工程實例介紹一種可以加快進度、減少勞動強度的雙機成孔施工鉆孔灌注樁的方法。

1 工程概況

安徽馬鞍山某住宅工程由4棟26層高層建筑和共用地下室構成，框剪結構，總建筑面積5.30萬m2，建筑高度75.70m。根據地質勘察報告，地質情況自上至下見表1。

本工程設計了240根￠800鉆孔灌注樁，要求持力層進入第8層風化閃長巖中不小于0.8m，單樁承載力特征值4500kN。場地標高為黃海高程7.5m～7.8m，設計住宅±0.000m相當于黃海高程9.2m，樁頂標高為-10.05m，樁長30m～35m，樁身混凝土標號為C40，保護層厚度50mm，充盈系數不小于1.1，要求樁頭混凝土超灌不小于1.2m。

工程地質勘察情況 表1

圖1 反循環鉆孔樁原理圖

圖2 旋挖鉆孔樁施工圖

2 工藝原理

反循環回轉鉆孔灌注樁是指工程鉆機鉆進時，樁孔底部漿渣混合物在真空泵抽吸作用下，從鉆頭進入鉆桿內腔，通過砂石泵排出；沉淀后的泥漿再進入樁孔內循環利用而成孔的灌注樁，如圖1。而旋挖鉆孔灌注樁指通過旋挖鉆機的鉆桿底部帶有活門的桶式鉆頭，回旋破碎巖土，利用鉆桿和鉆頭的旋轉和重力使巖土進入鉆頭內，然后再由卷揚機和伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，循環往復而成孔的灌注樁，見圖2。回轉工程鉆機施工成樁質量可靠，施工費用低，但巖層鉆進效率很低，本工程施工初期，鉆機從進入巖層到鉆至設計深度，需要25h～30h。而旋挖鉆機扭矩大，巖層鉆進速度快，二者結合施工具有可行性。

雙機成孔工藝是指先用回轉工程鉆機進行反循環泥漿護壁鉆孔，鉆至風化巖層時，再利用履帶式旋挖鉆機繼續鉆進，直至設計標高后退出，最后使用回轉工程鉆機二次清孔并完成灌注樁施工的操作工藝。

3 施工方法

3.1 工藝流程

平整場地→樁孔定位→埋設護筒（同步開挖沉淀池和泥漿池，制備泥漿）→工程鉆機就位→鉆進成孔至風化巖層→退出工程鉆機→旋挖鉆機就位進行風化層鉆孔成孔→更換清孔鉆頭清孔并退出→放置鋼筋籠→工程鉆機重新就位并安裝導管→第二次清孔→灌注混凝土→拔出護筒。

3.2 施工機械

選用8臺GPS-15型轉盤式反循環工程鉆機和1臺TR250D型履帶式旋挖鉆機作為主要施工機具，以及相應配套設備。

3.3 施工要點

①平整場地、樁孔定位、沉淀池和泥漿池開挖及泥漿制備、鋼筋籠制安、水下混凝土灌注均按回轉鉆機泥漿護壁鉆孔灌注樁常規做法完成，不再詳述。

②埋設護筒。考慮護筒要滿足兩種鉆機施工，本工程護筒采取8mm鋼板制作，直徑1m，長2.5m，筒壁上部開溢流孔使反循環泥漿能夠從泥漿池流槽流入樁孔。護筒埋設位置必須準確，垂直度符合要求，上沿要高出地表至少0.3m，同時高出地下水位1.2m左右，外部用粘土填實。

③樁基鉆孔采用跳打法施工。工程鉆機就位，要安全牢固，鉆桿垂直，機架滑車中心、磨盤中心、樁位中心三點成一線，鉆進時隨時校正，確保鉆機垂直。回旋工程鉆機開鉆時應低檔慢速鉆進，至護筒以下1m左右再正常鉆孔。此時真空泵開啟，抽動鉆桿內的泥漿形成負壓，使鉆孔底部的泥渣吸進鉆頭，同時泥渣從鉆桿內腔流入砂石泵，進入沉淀池和泥漿池，復入樁孔，循環往復，達到護壁、鉆孔并清除泥渣的目的。鉆孔時泥漿相對密度、粘度、膠體率要定時檢測，符合要求。當鉆頭到達入巖深度附近，應小心觀察，發現鉆機有跳動、鉆進困難、進尺明顯降低時，可判定已經入巖層。此時應繼續進行5min左右泥漿循環，以維持護壁穩定，然后關閉真空泵和砂石泵，慢慢提升鉆桿，最后移走鉆機。

④旋挖鉆機采用履帶行走，就位方便，但由于重量大、機架高，如樁孔周圍土質很差，可墊鋼板或枕木以穩定旋挖鉆機。接近樁孔時必須專人指揮，防止鉆桿碰觸護筒，鉆頭入樁孔前應調整鉆桿垂直度，使鉆桿中心與樁孔中心重合，鉆桿和鉆頭沉入樁孔時應慢慢下放、認真觀察，防止碰觸泥漿護壁造成坍塌。旋挖鉆機鉆進速度快，但鉆頭每次進出樁孔時應放慢速度，防止刮碰泥漿護壁。鉆進時泥漿量要能滿足要求，必要時可使用泥漿泵，以確保護壁泥皮的穩定。到達設計孔深后，換上清孔鉆頭，清除底部石渣和粘稠泥漿后退出。

⑤鋼筋籠安裝就位并固定后，將工程鉆機移回樁孔位置，安裝導管，其中最底一節長度不小于4m，每兩節之間用雙螺紋方扣快速接頭連接，保持接頭密封、軸線垂直，最下一根導管下口距孔底保持在300mm～500mm。隨后進行第二次清孔，確保樁孔內沉渣厚度在50mm以內，并檢查泥漿相對密度、含砂率和粘度指標，以及樁中心位置、樁徑、井深、垂直度、沉渣厚度等使之符合要求。各項指標符合要求后灌注C40商品混凝土。

4 樁基檢測

樁基完成后按圖紙和規范進行了樁基靜載荷和低應變試驗，單樁豎向承載力和樁深完整性均滿足要求；又選取樁基進行了鉆芯法試驗，經檢測樁長、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度、樁身完整性均滿足要求，樁端持力層巖土性狀與勘察報告一致。通過三種檢測方法結合檢測，證明該方法施工質量可靠。

5 結 語

根據本工程實際操作，采用反循環鉆機和旋挖鉆機配合的雙機成孔工藝，旋挖鉆機在風化巖層中從鉆機就位、鉆孔、清孔到退出僅用約1h，整個樁基工程提前工期近30d，不僅節省施工時間，提高了工作效率，而且降低了工人操作強度，使混凝土施工質量更有保證。

[1]張忠亭，丁小學.鉆孔灌注樁設計與施工[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]建筑施工手冊編委會.建筑施工手冊（第五版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

[3]JGJ94-2008,建筑樁基技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[4]JGJ106-2003,建筑基樁檢測技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.