機(jī)械旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)

伍勇

（四川綿竹東方工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限責(zé)任公司　四川　德陽　618000）

機(jī)械旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)

伍勇

（四川綿竹東方工程咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限責(zé)任公司四川德陽618000）

本文主要針對(duì)機(jī)械旋挖鉆孔灌注樁施工技術(shù)，首先重點(diǎn)探討了施工工藝流程及操作要點(diǎn)以及各種施工注意事項(xiàng)，希望給相關(guān)的人員帶來參考與借鑒作用。

基礎(chǔ)樁；機(jī)械旋挖；沉渣處理

1　引言

伴隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技日新月異的發(fā)展，建筑工程基礎(chǔ)樁采用機(jī)械旋挖鉆孔灌注工藝施工在近幾年逐漸被廣泛的應(yīng)用，屬于一種新型施工工藝，具有優(yōu)質(zhì)、高效、安全的特點(diǎn)，可通過低應(yīng)變、聲波及鉆芯等方法進(jìn)行樁身完整性及樁端沉渣厚度檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；經(jīng)過近幾年的實(shí)踐總結(jié)，其施工工藝操作方法已基本成熟，在政府相關(guān)機(jī)構(gòu)的組織下逐漸進(jìn)行推廣使用，并且通過工程中的實(shí)踐應(yīng)用，獲得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益。

2　施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1施工準(zhǔn)備

2.1.1技術(shù)準(zhǔn)備

施工前應(yīng)按施工方案和技術(shù)規(guī)程對(duì)操作者進(jìn)行技術(shù)交底并下達(dá)作業(yè)指導(dǎo)書，并進(jìn)一步確認(rèn)是否有障礙物，必須待甲方或監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行成孔施工，做好基礎(chǔ)工程樁機(jī)械旋挖鉆孔施工的技術(shù)資料和施工過程中的檢驗(yàn)記錄。

2.1.2勞動(dòng)組織

每臺(tái)鉆機(jī)的人員配備：操作6人（機(jī)長(zhǎng)1人、鉆機(jī)操作及輔助4人、記錄1人）、灌注混凝土5人、鋼筋籠制作3人、管理人員及后勤2人。

2.2施工要點(diǎn)

（1）樁位測(cè)量：

鉆孔前測(cè)放樁位點(diǎn)，并在樁位點(diǎn)四周設(shè)置四個(gè)控制樁以利于在成孔過程中能隨時(shí)復(fù)測(cè)樁位，誤差控制在5mm以內(nèi)。

（2）泥漿制備：

根據(jù)地勘報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的地質(zhì)情況來確定是否需配置泥漿。若需要首選用優(yōu)質(zhì)粘土粉人工造漿。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)在護(hù)筒中及護(hù)筒腳下3m以內(nèi)，泥漿密度1.1～1.3t/m，土層不好時(shí)加入小片石和粘土塊；粘土層中采用清水或稀泥漿；砂礫層中泥漿密度采用1.3～1.5t/m；風(fēng)化巖中采用1.2～1.4t/m；出現(xiàn)塌孔時(shí)，回填粘土塊或片石，泥漿密度1.3～1.5t/m，反復(fù)沖擊。

（3）鉆機(jī)就位應(yīng)當(dāng)維持穩(wěn)定，不出現(xiàn)歪斜、位置移動(dòng)，鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位開啟電機(jī)進(jìn)行開孔。

（4）鉆機(jī)就位：

旋挖類型的鉆機(jī)地面部分是能夠伸縮的智能整平裝備，且在操作間中有相應(yīng)的設(shè)備準(zhǔn)確顯現(xiàn)電子讀數(shù)，當(dāng)鉆頭準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)樁位核心的時(shí)候，各個(gè)數(shù)值均能夠鎖定，不需要進(jìn)行改變。鉆機(jī)就位以后鉆頭核心與樁核心呈一條直線，誤差管控在2cm內(nèi)。

（5）設(shè)置護(hù)筒：

依據(jù)樁所在的位置設(shè)置護(hù)筒，護(hù)筒的內(nèi)側(cè)直徑應(yīng)當(dāng)比鉆頭的直徑多于100mm，護(hù)筒地點(diǎn)應(yīng)當(dāng)裝設(shè)準(zhǔn)確、穩(wěn)固，護(hù)筒中心與樁位中心誤差必須在50mm以下，偏斜度的偏差應(yīng)當(dāng)在1％以下，護(hù)筒和坑壁兩者間應(yīng)當(dāng)用粘土填充。作業(yè)過程中，護(hù)筒的裝設(shè)運(yùn)用旋挖類型的鉆機(jī)采用靜壓的方式來完成。①準(zhǔn)確就位鉆機(jī)，讓其機(jī)體垂直度、鉆桿垂直度與樁位鋼筋條3條線合為一體；②在鉆桿的上面部分裝好筒式鉆頭；③用吊車吊起護(hù)筒且準(zhǔn)確就位，以旋挖式鉆桿把其壓到土體中。護(hù)筒裝設(shè)以后把樁位中心利用4個(gè)控制護(hù)樁引回來，讓護(hù)筒核心和樁位的核心合一，且在護(hù)筒表面以紅油漆標(biāo)注護(hù)樁的方向線地點(diǎn)。護(hù)筒的裝設(shè)要求：在粘性土中應(yīng)當(dāng)≥1m，在砂土中應(yīng)當(dāng)≥1.5m。護(hù)筒應(yīng)當(dāng)比地面高出二三十厘米，馬上添加穩(wěn)定液，且應(yīng)當(dāng)確保孔中穩(wěn)定液的高度比地下水的高度高出1m以上，保護(hù)孔壁不坍塌，確保成孔質(zhì)量。

（6）鉆進(jìn)：

樁機(jī)安裝就位后，調(diào)平墊穩(wěn)底座，保持鉆進(jìn)時(shí)不發(fā)生位移和沉陷。樁機(jī)頂部的起吊滑輪緣、轉(zhuǎn)盤中心和樁孔中心三者應(yīng)在同一前垂線上，偏差不大于2cm。旋挖鉆孔作業(yè)分兩班連續(xù)進(jìn)行，對(duì)旋挖鉆孔不符合要求的應(yīng)及時(shí)調(diào)整，經(jīng)常注意土層的變化，每2m或在土層變化處取鉆渣探明土層，記入記錄本中（記錄本中要有該樁孔的地質(zhì)剖面圖），隨時(shí)與地勘報(bào)告中的剖面圖進(jìn)行核對(duì)。開始挖進(jìn)時(shí)，先啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)慢速鉆進(jìn)，并注意鉆機(jī)的穩(wěn)固情況，鉆頭導(dǎo)向部分全部進(jìn)入土層后才正常鉆進(jìn)。在上部土層中鉆進(jìn)時(shí)，要控制進(jìn)尺，低檔慢速，大泵量，泥漿比重控制在1.2～1.3之間。在淤泥層中鉆時(shí)，可用中速，大泵量，泥漿比重控制在1.3～1.4之間。旋挖鉆機(jī)挖至強(qiáng)風(fēng)化時(shí)需進(jìn)行第一次取強(qiáng)風(fēng)化巖樣保留，在挖進(jìn)5m時(shí)，在進(jìn)行第二次取巖樣，經(jīng)相關(guān)單位確認(rèn)后驗(yàn)孔，提出挖斗，安裝相應(yīng)擴(kuò)大頭尺寸的鉆頭進(jìn)行鉆孔擴(kuò)底，擴(kuò)大頭全部伸開，在擴(kuò)20min，第一根樁先在地面作試驗(yàn)并由卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩定準(zhǔn)，由機(jī)長(zhǎng)及管理人員檢查，擴(kuò)底擴(kuò)好后提出擴(kuò)頭。如遇流砂層中鉆進(jìn)，必須慢速，增大泥漿比重在1.3～1.4，并調(diào)整稠度的膠體率以保證該孔段護(hù)壁有一定的厚度。在粗砂層和卵石的礫砂層中鉆進(jìn)，用低檔慢速，優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量，泥漿比重控制在1.3～ 1.4之間，防止孔內(nèi)塌方。當(dāng)鉆機(jī)就位正確，泥漿制作完成達(dá)到要求以后馬上開始鉆進(jìn)，鉆進(jìn)的時(shí)候每一次回次進(jìn)尺管控在60cm上下，最初的時(shí)候應(yīng)以較慢的速度旋挖，且注重放斗一定要穩(wěn)定，提斗一定要緩慢，尤其是在孔口5～8m段旋挖時(shí)應(yīng)注重利用控制盤來監(jiān)察垂直程度，如果有不準(zhǔn)確的地方應(yīng)當(dāng)?shù)谝粫r(shí)間加以改進(jìn)，并且一定要確保挖斗的時(shí)候隨即向孔中注入泥漿，讓孔中水頭維持在科學(xué)高度，來讓壓力增大，確保護(hù)壁的品質(zhì)。

（7）清孔：當(dāng)旋挖鉆機(jī)挖至設(shè)計(jì)深度并進(jìn)行了擴(kuò)底完成后，需進(jìn)行樁孔內(nèi)第一次清渣，用平開挖斗（不帶牙）的挖斗把大部分余渣清除。在吊放鋼筋籠及放好混凝土導(dǎo)管后應(yīng)進(jìn)行第二次清渣，第二次清孔的方法是更換孔內(nèi)泥漿，清除鉆渣和沉積層，減少孔底沉淀厚度，提高樁底承載力，為灌注混凝土創(chuàng)造良好條件，用泥漿泵3PN22kW的正循環(huán)泵，用泥漿清除剩余余渣，一般清孔時(shí)間為20～30cm即可，并參照泥漿比重，泥漿控制在1.15～ 1.2之間為宜，清好后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)檢工程師和建設(shè)單位代表驗(yàn)收確認(rèn)終孔后停泵，停泵時(shí)間不易超過5min，待混凝土罐車來后停泵即時(shí)灌注混凝土，并抓緊灌注第一斗，并連續(xù)進(jìn)行混凝土灌注，不易間歇，以防粉細(xì)砂沉淀。

（8）鋼筋籠制作及安裝

鋼筋骨架除加強(qiáng)箍在鋼筋制作場(chǎng)制作外，其余在樁位附近分節(jié)制作，綁扎成型，除頂節(jié)及底節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度根據(jù)樁長(zhǎng)適當(dāng)調(diào)整外，其余各節(jié)12m左右，成孔后用吊機(jī)放入孔內(nèi)，主筋搭接焊10d。鋼筋籠的鋼筋下料、成型加工嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)程進(jìn)行，分節(jié)制作。鋼筋籠按設(shè)計(jì)圖紙要求設(shè)置加強(qiáng)箍筋，并均勻設(shè)備定位筋和耳筋。鋼筋籠主筋的搭接采用焊接，焊接質(zhì)量要求：?jiǎn)蚊婧傅拈L(zhǎng)度≥10d，雙面焊的長(zhǎng)度≥5d，接頭間距相互錯(cuò)開距離大于1.3倍搭接長(zhǎng)度，且大于50cm。吊放鋼筋籠入孔時(shí)應(yīng)緩慢、平穩(wěn)，防止鋼筋傾斜和碰撞孔壁導(dǎo)致塌孔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)入孔有困難時(shí)，應(yīng)查找原因進(jìn)行處理。為保證骨架起吊時(shí)不變形，用兩吊點(diǎn)，第一吊點(diǎn)設(shè)于下部1/4處，第二吊點(diǎn)設(shè)與上部1/5處，起吊時(shí)兩點(diǎn)同時(shí)起吊，待鋼筋骨架離開地面以后，第二吊點(diǎn)繼續(xù)起吊，第一吊占保持骨架下部離開地面，直到鋼筋骨架吊放到孔內(nèi)后，用鋼管橫穿鋼筋籠，臨時(shí)支撐鋼筋籠的重量于地面上。為防止鋼筋骨架在灌注樁過程中上浮，用2根1.5"鋼管套于骨架主筋上，再利用于護(hù)筒上的橫梁將鋼管壓住，使鋼筋骨架受混凝土頂托不會(huì)上浮。

（9）導(dǎo)管安裝

①導(dǎo)管的選用和檢查

導(dǎo)管采用直徑φ300mm、壁厚6mm的無縫鋼管，每節(jié)2.62m，底節(jié)4m，配2節(jié)1m，2節(jié)1.5m的短管，用以調(diào)節(jié)導(dǎo)管的長(zhǎng)度及漏斗的高度。導(dǎo)管的連接采用絲扣式。并在二法蘭盤之間墊有4～ 5mm厚的橡膠止水墊圈。在下導(dǎo)管前，首先檢查其是否損壞，密封圈、卡口是否完好，內(nèi)壁是否光滑圓順，接頭是否嚴(yán)密。再進(jìn)行閉水試驗(yàn)（用以檢查導(dǎo)管的密封性能、接頭抗拉能力）。具體實(shí)驗(yàn)方法如下：

平整好場(chǎng)地，每隔1m鋪設(shè)方木一根并找平。在方木上安裝放置導(dǎo)管，每五根連成一體，上好前、后封蓋。向拼裝好的導(dǎo)管內(nèi)灌入70％的水，然后接好輸風(fēng)管，輸入計(jì)算好的風(fēng)壓力，經(jīng)計(jì)算為6大氣壓（即607.8kPa）。具體計(jì)算過程如下：

式中：γ1——混凝土的重度，取γ1=24kN/m3；

hc——導(dǎo)管內(nèi)混凝土最大高度，取hc=27m（樁長(zhǎng)的2/3）；

γ2——井孔內(nèi)泥漿的重度，取γ2=1.08kN/m3；

hw——井孔內(nèi)泥漿的深度，取hw=40m；

p—導(dǎo)管可能受到的最大壓力（kPa）。

則：p=24×27-1.08×40m=605kPa

化為大氣壓：p=605×103/1.01×105≈6個(gè)大氣壓。

將導(dǎo)管在恒壓下前后滾動(dòng)，并持壓15min，觀察其接口處是否漏水、周身是否有變形，以此來驗(yàn)證導(dǎo)管的密封性、承壓和抗拉性能。

②導(dǎo)管長(zhǎng)度的計(jì)算和吊放

以實(shí)際孔底標(biāo)高和孔口架之間的距離來配置需要導(dǎo)管長(zhǎng)度，并欲留30～50cm的懸空高度。拼裝時(shí)要嚴(yán)格檢查導(dǎo)管內(nèi)壁和法蘭盤表面，確保干凈無雜物，變形和磨損嚴(yán)重的導(dǎo)管嚴(yán)禁使用，導(dǎo)管的吊放用吊機(jī)，要確保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡掛鋼筋籠骨架。

（10）二次清孔：將頭部帶有1m長(zhǎng)管子的氣管插入導(dǎo)管內(nèi)，氣管底部與導(dǎo)管底部最小距離2m，壓縮空氣從氣管底部噴出，如能使導(dǎo)管底部在樁孔底部不停的移動(dòng)，就能全部排出沉渣，對(duì)深度不足10m的樁孔，須用空吸泵清渣。灌注混凝土前的孔底沉渣厚度應(yīng)滿足要求。

（11）灌注水下混凝土

灌注水下混凝土是旋挖鉆孔灌注樁的關(guān)鍵工序，用直升導(dǎo)管法灌注水下混凝土?xí)r，混凝土拌合物是通過導(dǎo)管下口，進(jìn)入初期灌注的混凝土下面，托著初期灌注的混凝土及其上面的泥漿上升，最終將孔中的泥漿和水?dāng)D出。在灌注時(shí)，用汽車吊的主勾吊起儲(chǔ)料斗，與導(dǎo)管相連接，將隔水栓安放在下面部分，往斗中添加一定數(shù)量的混凝土以后，用吊機(jī)副勾鋼絲繩將其迅速拉出，讓混凝土在最短的時(shí)間內(nèi)落回孔的底部，做完封底工序，然后，應(yīng)當(dāng)持續(xù)、密集的實(shí)施灌注，中間不可停止。在澆灌混凝土?xí)r，每灌注1盤以后，馬上用測(cè)繩檢查混凝土面的升高水平，核算出導(dǎo)管在混凝土中的深度，通常狀況下導(dǎo)管的深度管控在2～6m，也就是拆除導(dǎo)管以前深度應(yīng)當(dāng)在6cm以下，拆除導(dǎo)管以后深度應(yīng)當(dāng)在2cm以下。應(yīng)當(dāng)遵照“勤拔少拔”的準(zhǔn)則，不可采用增大導(dǎo)管填埋深度來每一次拔2根或者2根以上的方式來降低拔管的頻率。當(dāng)混凝土澆灌到距離樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高4.5cm上下的時(shí)候，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)者第一時(shí)間核算出還缺少的混凝土的用量，且告知攪拌站依照所需數(shù)量攪拌來避免浪費(fèi)。為保證樁頂混凝土質(zhì)量，在施工中我們要求比樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高超灌80cm，同時(shí)用“掏筒”探測(cè)混凝土質(zhì)量，確認(rèn)合格后方可提出導(dǎo)管，結(jié)束混凝土的灌注工作。

2.3預(yù)防旋挖鉆孔過程中的故障

（1）塌孔的表征是孔內(nèi)的水位突然下降，孔口冒細(xì)密的氣孔，出渣量顯著增加而不見進(jìn)尺，鉆頭負(fù)荷增加。

孔內(nèi)坍方主要原因是：沒有控制不同地質(zhì)的鉆進(jìn)速度，泥漿質(zhì)量差，比重不夠，未形成可靠護(hù)壁、由于各種原因造成孔內(nèi)水頭高度不夠，降低靜水壓力差、卵石、礫砂層、鉆進(jìn)時(shí)，泥漿質(zhì)量差等。

孔內(nèi)塌孔處理方法：坍方不嚴(yán)重時(shí)可加大泥漿比重繼續(xù)鉆進(jìn)，嚴(yán)重時(shí)則應(yīng)提鉆頭回填粘土和砂重鉆。若因塌孔而埋挖斗，應(yīng)先將孔內(nèi)泥砂清除，提出挖斗后再行處理，而嚴(yán)重者應(yīng)將該孔用泥土或粘土填滿，隔一段時(shí)間后再造孔。

（2）旋挖鉆孔偏斜

旋挖鉆孔偏斜的原因：鉆機(jī)底座未安置水平或旋挖鉆孔過程產(chǎn)生不均勻沉陷、挖斗不正、旋挖鉆孔中遇有障礙物如石頭或木樁、樹頭等、擴(kuò)孔較大處，鉆頭擺動(dòng)偏向一邊、此處操作不當(dāng)，松大繩鉆進(jìn)，也容易造成斜孔。

預(yù)防和處理：旋挖鉆孔過程經(jīng)常檢查鉆機(jī)底座、轉(zhuǎn)盤的水平、起重滑輪緣、護(hù)筒中心應(yīng)在垂直線上、導(dǎo)向桿是否有效，旋挖鉆孔前鋼絲繩、鉆頭要逐根逐個(gè)檢查，及時(shí)調(diào)正，糾正不正確的操作方法，一般在開始鉆進(jìn)時(shí)在開機(jī)后、一小時(shí)內(nèi)、校平、校正機(jī)座，往后每一臺(tái)班均需調(diào)整。

發(fā)生斜孔時(shí)、一般查明偏斜的位置和情況后，可在傾斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔下正直。偏斜嚴(yán)重時(shí)回填粘性土，待沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

（3）掉鉆

掉鉆原因：鋼絲繩使用過久，螺牙滑絲、松脫等或進(jìn)孔遇到障礙物不注意扭斷鋼絲繩管。

預(yù)防和處理：旋挖鉆孔前檢查鋼絲繩接頭的質(zhì)量情況，不適宜的及時(shí)報(bào)廢。處理方法：掉鉆后要盡快打撈，以免埋鉆。打撈工具有打撈鉤、打撈活套等多種，打撈鉤用鋼板割成。

（4）糊粘

在軟塑粘土層鉆進(jìn)時(shí)，因進(jìn)尺快，出渣量大，泥漿泵泵壓、泵量不足，粘土將鉆頭糊住。

預(yù)防和處理：用稀泥漿大漿量控制進(jìn)尺鉆進(jìn)：若嚴(yán)重糊鉆應(yīng)將鉆頭或挖斗提出孔口，清除殘?jiān)倮^續(xù)挖進(jìn)。

（5）埋鉆

由于塌孔或掉鉆后未能及時(shí)打撈出來，鉆頭被砂土及沉渣埋住。

處理方法：可用鉆機(jī)卷?yè)P(yáng)配合提出可用空氣吸泥機(jī)將孔內(nèi)砂土吸走，現(xiàn)場(chǎng)處理，要注意保持孔內(nèi)泥漿水頭，防止水頭下降而塌孔。

3　結(jié)束語

建筑工程基礎(chǔ)樁采用機(jī)械旋挖鉆孔灌注工藝施工屬于一種新型施工工藝，具有優(yōu)質(zhì)、高效、安全的特點(diǎn)，可通過低應(yīng)變、聲波及鉆芯等方法進(jìn)行樁身完整性及樁端沉渣厚度檢測(cè)是否達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，通過本文的施工技術(shù)方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)獲得了良好的社會(huì)效益與安全效益。

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）.

[3]《鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程》（JGJ18-2003、J253-2003）.

TU67

A

1673-0038（2015）29-0061-03

2015-6-14

伍勇（1975-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事工程管理工作。