膨脹土建筑地基施工中旋挖鉆孔樁的應用價值探索

張 寧，李治國，張 勇，賀向偉

(1.鄂爾多斯職業學院；2.鄂爾多斯市公路工程質量監督站)

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膨脹土建筑地基施工中旋挖鉆孔樁的應用價值探索

張 寧1，李治國2，張 勇2，賀向偉2

(1.鄂爾多斯職業學院；2.鄂爾多斯市公路工程質量監督站)

就旋挖鉆孔樁的技術優勢進行分析，探討旋挖鉆孔樁在膨脹土建筑地基施工中的應用價值，以期提高施工人員對旋挖鉆孔樁施工技術的重視程度。

膨脹土建筑；旋挖鉆孔樁；應用價值

1 工程實例分析

1.1 場地工程的地質概況

某市膨脹土區域的某工程位于丘陵區，在地表分布著大約3米厚的雜填土，場地西低東高、南低北高，在勘查期間，測量出上層滯水帶地下水位的埋深大約是1.3米，場地中各種巖土層的地基從上到下的分布情況，從表1可以看出。

表1 底層分布

1.2 樁與膨脹土的判斷

該工程應用了鉆孔灌注樁的基礎，其中，樁徑是1.2 m，樁長是22 m，持力層是中風化的泥質砂巖，而且樁端深入持力層的距離要大于2 m，單樁荷載的承載力設計為12 000千牛。選擇兩根承壓的鉆孔灌注樁實施側摩阻力、樁身抽力的監測與豎向單樁抗壓的靜載試驗，按照地勘的報告得知ZB-24#穿過的粘土層總長度是4.8 m，而ZB-69穿過的粘土層中長度是12.6 m。

1.3 地址情況

膨脹土主要由親水性的粘土礦物組成，膨脹土不僅具備一般粘土的化學、物理性質，而且由于明顯的收縮硬裂與吸水軟化膨脹兩種往復的變形特性。由于膨脹土特定構成成分，讓膨脹土擁有良好收縮性、吸水性、劇烈膨脹性、高塑性與快速的崩解性等特點。因為膨脹土具有以上特征，使得膨脹土具備獨特工程地質的性質，而且這些性質也是評價膨脹土工程性質的重要技術性指標，更是工程設計中基本的參數。

2 旋挖鉆孔樁技術的施工優勢

2.1 環境污染比較小

應用旋轉鉆孔樁的技術時，只需少量的泥漿，且泥漿可循環利用，在沒水時，可以采取泥漿護壁的鉆孔方式。由于膨脹土本身具有大量親水性礦物質，因此具備濕脹干縮特性，遇水容易軟化，致使巖土自身抗剪強度會隨著含量增加而逐漸減弱。此外，人工挖樁的方式基本不會影響到周邊環境，但是旋挖鉆孔樁要大量的泥漿，與人工挖樁方式相比，對周邊環境的影響相對嚴重，但只要合理安排工序與管理，就可以有效控制旋挖鉆孔樁對周圍環境產生的影響程度。

2.2 經濟效益比較高

使用人工挖樁的施工方式基本不需要機械設備，基本是全部工程量都可以通過人工來完成，與旋挖鉆孔樁方式相比，需要加設鋼筋混凝土降水和護壁。而且旋挖鉆機的結構比較緊湊，整個操作過程相對方便與靈活，幾乎是全電腦的控制，可以自動調整，確保鉆機孔深、孔位、孔徑與垂直度等各指標滿足設計與規范的要求。

2.3 施工速度快

旋挖鉆孔樁可以快速形成護擋的結構，不需要使用支撐與護壁，能夠保證施工的工期，從而給后續施工贏取時間。膨脹土地基施工中，旋挖鉆孔樁工作原理主要是應用底部桶式鉆孔的回轉擊碎巖石，再通過鉆機來提升相關裝置，并與伸縮鉆桿結合，提出鉆斗卸土，這樣往復循環的工作，直到鉆至設計深度。但是對于有地下水分布的地層與松散易塌的地層，要采取靜態泥漿的護壁鉆孔工藝進行施工。另外，旋挖鉆孔樁可以在卵石較大、水位比較高的位置使用長螺旋、正反循環方式鉆孔，旋挖鉆孔技術具有高質量、高機械化與高效率等特點，其是使用數字化技術操作控制，可以精準地對鉆孔進行定位。

2.4 施工的安全系數比較高

應用旋挖鉆孔樁的技術時，定位好護筒埋設位置后，利用SR-250轉挖機進行鉆進。并且鉆機就位時要進行重新定位與測量，成孔過程使用泥漿來護壁。同時按照實際需求來調節泥漿比重，在循環的過程中，泥漿會在孔壁形成一層泥皮，以防出現孔壁坍塌的情況。使用旋挖鉆孔樁的技術，能夠保證泥漿護壁的效果，徹底滿足施工需要。究其原因，開挖地基以后，邊坡會暴露在空氣中，加之，雨季的降水量比較大，雨水蒸發量也比較大，這就會造成地表細小的裂縫，致使雨水滲入裂縫中，從而減弱土體的抗剪強度，一旦開挖，就會產生載荷的應力，在膨脹力與自重應力作用下，周圍土體就會出現蠕滑，導致上方坡體產生大量張拉的裂隙。因為膨脹土具有變形比較快的特征，若不及時防治，會使坡體產生小規模溜塌，從而使變性裂隙朝著坡體縱深方面發展，繼而產生局部溜塌。

3 旋挖鉆孔樁的技術要點與應用價值

3.1 施工要點

(1)因為鉆機設備比較重，為防止鉆機出現沉陷移位的情況，要將施工現場的雜物清除干凈，將鉆機的就位位置填平。

(2)在鉆孔施工的過程中，要經常對鉆斗進行檢查，如果鉆斗的封閉不夠嚴實需要及時進行整修。

(3)由于赫土層鉆進過深容易出現頸縮的現象，因此在鉆機作業之前要仔細檢查鉆進的深度。

(4)在地基施工過程中，要加大泥漿的管理力度，確保泥漿的質量，充分發揮泥漿護壁的作用。

(5)鉆進過程如果遇到含礫石的硬土層，需要加快鉆進的速度，可以先使用螺旋的鉆頭來鉆孔，再使用護筒來擴孔。

(6)為了防止孔斜與孔位超標，在每次下鉆時，都要準確核對孔位，使用自動化定位回轉方式進行鉆進。但由于施工過程與樁機移位會使樁位受損，要在施工現場做好交底工作。在護筒埋設前、樁機移位后，要在樁位附近設置樁位的副樁，通常副樁使用￠14型鋼筋，鋼筋長度是1 m，當副樁定位以后應用細石的混凝土包裹，同時在四周使用警示帶維護。

(7)當鉆機鉆到設計的標高以后，要延長旋挖筒的取渣時間，但是不可以增加壓力，這樣不僅可以保證鉆渣及時清除，而且可以防止超鉆。

(8)通常護筒直徑要大于樁孔的直徑，護筒長度要滿足設計要求，而護筒頂端應該超出地面0.3 m，同時控制好護筒埋設傾斜度，要將護筒埋設的偏差控制在30 mm以內。

3.2 旋挖成孔的工藝

首先要通過底部活門桶式鉆頭將土地擊碎，并把巖土裝到鉆頭內，再通過鉆機的提升裝置與伸縮鉆桿提出鉆頭卸土，這樣往復循環直到鉆進滿足設計的標準。可以使用清水、干式鉆進的工藝來對自穩性比較好的巖層進行鉆孔，而一些松散易塌的地層，施工人員要采取靜態泥漿的護壁鉆進方式，應用比設計樁徑大的鉆頭進行鉆進，在成孔之前要嚴格檢查鉆頭的保徑，以及鉆頭磨損與鉆頭直徑都需要詳細檢查。鉆桶內的鉆渣填滿之后，要關閉鉆渣進口，通過起重機將鉆機提升到地面，然后推動鉆頭開關將底門打開，這樣鉆頭內雜土就會自動地的排除。

此外，相關人員要嚴格檢查鉆孔內含沙量與泥漿的比重，以防出現坍塌。確保取土斗的底部土體不會被破壞與擠壓，保證土體在鉆鉆進的程中不會形成失穩滑弧面，這樣便于鉆孔護壁工作。在旋挖鉆孔樁過程中，需要配備的鉆具有：上部赫性的土用錐形挖泥斗，并增加斗體內部平衡孔面積，這樣可以減少斗體過程對鉆孔底部土體負壓的作用，便于斗體卸土與鉆孔護壁；鉆孔下部砂土使用砂石斗來挖掘。當樁孔的混凝土澆筑結束后，要把上部未灌的混凝土使用從場地內部開挖的礦渣與廢舊泥土回填，回填作業完成后，使用混凝土封住孔。

4 結 語

旋挖鉆機是一種技術先進、效能比較高的施工機械，該工藝也可以叫做濾液的施工工藝，其具有施工質量比較可靠與成孔率比較高等優勢。此外，旋挖鉆機成速度比較快，可以節省大量人力，減輕施工過程勞動的強度，提高機械化的程度，加快工程施工的進度，如果選型合理與使用比較得當，會給企業創造較大的效益，而且應用的前景比較好。

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2015-09-11

U416.1

C

1008-3383(2015)12-0017-01