旋挖鉆孔灌注樁在土巖結合地區施工方法研究

胡紅月

河北建設勘察研究院有限公司 河北 石家莊 050031

前言

目前階段，旋挖樁逐漸發展成現代樁基施工工藝，在公路、鐵路以及橋梁等基礎樁的施工中被廣泛應用。對于旋挖鉆孔灌注樁成孔作業而言，要綜合考慮土層和巖層本身的強度特性，選擇使用鉆機、鉆進方式與鉆頭完成鉆孔施工作業，使得成孔的時間得以縮短，施工人員與機械設備工作效率明顯提高，在多個方面獲得了可觀經濟效益。

1 旋挖鉆孔灌注樁的適用性分析

鉆孔灌注樁是我國建筑、交通等工程中的一種常見樁基形式，根據施工方法可分為人工挖孔灌注樁與機械成孔灌注樁，后者成孔速度快、使用范圍廣，得到各大施工單位的青睞。機械成孔灌注樁施工方法包括幾種樁型：反循環鉆孔、正循環鉆孔、長螺旋鉆孔、短螺旋鉆孔、旋挖成孔、沖擊成孔。對上述幾種樁型進行對比分析可知，旋挖成孔法的適應地層能力較強，對于各種地質情況基本都可適應，具有十分廣闊的應用前景。旋挖成樁法的應用優點具體可歸納為以下幾點：旋挖鉆頭可直接從孔內提土，成孔速度較快，施工效率高；旋挖鉆頭可破巖鉆進，在傾斜率控制方面優勢顯著；施工中噪音較小，可應用于市區工程，對于周邊居民的影響相對較小；旋挖鉆頭多次上下往復，孔壁粗糙，與普通回轉鉆孔樁相比旋挖樁承載力相對較高[1]。

2 旋挖鉆孔灌注樁在巖土結合地區施工方法

2.1 旋挖鉆機基本作業原理

旋挖鉆機主要由駕駛室、底板、鉆桿、鉆頭、動力頭等構成，駕駛室布置有傾斜儀、水平儀和深度儀等設備，施工數據可以利用鉆機上安裝的數據進行傳輸，并對數據進行校正。在進行鉆進施工時，首先使用鉆機自帶的桅桿變幅機構和自有行走功能使鉆機準確就位，然后使用軌桿導向下方鉆桿，使底部安裝有活門的桶式鉆頭放置到孔位。加壓裝置利用加壓動力頭的方式把壓力傳送至鉆桿鉆頭，并利用動力頭裝置提供出扭矩。鉆頭鉆動后會將巖土破碎，并將破碎的巖土裝至鉆頭中，然后利用伸縮式鉆桿和鉆機提升裝置使鉆頭提升后將土卸掉，如此不斷的循環作業直到鉆到設計深度后完成鉆進作業。當巖土層的黏結性比較好時，可以使用清水鉆進或干式鉆進工藝進行施工。而對于容易出現坍塌的地層，則必須采用靜態泥漿護壁鉆進工藝。

2.2 施工準備工作

在旋挖鉆機灌注樁施工工藝中，施工前的準備工作尤為重要，它是確保施工有序進行的基礎。①對施工場地進行平整處理，為旋挖鉆機的施工提供良好的場地，避免施工中出現沉陷傾斜，并留有足夠的空間以供運渣車輛的通行。②進行測量定位，確定控制樁的位置。③機械引孔。進行引孔時需要埋設鋼護筒，護筒由鋼板制成，保證護筒的直徑比樁基孔徑大10cm～15cm，護筒的上邊緣要比地面至少高出30cm，避免有雜物進入樁基孔，同時也保證了泥漿的順利流出。④旋挖鉆機就位。將挖鉆機駛到預設位置，進行鉆頭的對準矯正，再利用水平垂直度儀表來精確調整定位。⑤制作鋼筋籠，為鉆孔時灌注混凝土做好準備，這樣能夠有效避免鉆孔時發生坍塌事故[2]。

2.3 鉆進成孔

護筒埋設完成后，在護筒四周設置圍擋。然后在控制樁上拉上十字線，鉆頭尖中心對準十字交叉點，將鉆頭緩緩放入護筒內，慢速鉆進，邊鉆進邊往孔內注漿。標段內樁基均為支撐樁，鉆進過程中控制鉆進速度，嚴格控制泥漿指標，確保泥漿護壁效果，避免進尺過快造成坍孔。鉆進過程中采用泥漿泵將泥漿池中的泥漿抽到鉆孔中，出漿口對準護筒壁且隨時關注泥漿液面高度，避免鉆頭提升或下降時導致液面過高泥漿外溢，造成污染。每次提鉆時鉆頭靜置1min，讓鉆頭中的泥漿盡量排出，后再旋轉放入渣土池，挖掘機再將渣土池中的渣土挖裝至渣土車，外運（渣土車1輛）。孔深達到鉆進深度后，對孔深進行測量，孔深達到設計要求后，用1.2m直徑探孔器對成孔質量進行檢測。

2.4 混凝土澆筑

清孔完畢后混凝土灌注前，應先將灌料斗用清水清洗干凈，再安裝在導管口，放置隔水閥，混凝土初灌量必須保證能埋住導管2m以上，料斗放滿后切斷隔水閥，然后連續灌注。混凝土澆灌時應控制好灌注速度，避免鋼筋上浮。并注意混凝土澆灌過程的連續性。如若樁深，灌注混凝土用的導管的深度也超深，在進行完一車混凝土灌注后，下一車混凝土沒開始灌之前，導管內的混凝土在重力的作用下會繼續下沉，下一車混凝土卸料開始后，會出現大量混凝土堵住導管口，導致導管內產生負壓，混凝土無法繼續灌入，可制作簡易的排氣裝置，下一車混凝土澆筑前放置在導管口上排氣。

2.5 礫石不同鉆斗的選擇

第一，如果礫石層的粒徑不大，可以選擇使用雙底雙開撈砂鉆斗，以緩慢的速度鉆入。如果礫石層的粒徑較大，則要選用分體式鉆斗鉆進。第二，如果泥巖與砂巖等強度處于500kPa～1000kPa，應選擇使用雙底雙開撈砂鉆斗。第三，針對風化嚴重的硬巖層，盡量使用入巖桶鉆，結合研磨式的鉆進方式完成作業。在實際鉆孔作業的過程中，應綜合考慮項目地質狀況，對進尺的速度進行控制。針對硬向軟地層的鉆進，可以適當地增加鉆進的速度。而在軟向硬地層鉆進的過程中，則需要適當地減慢鉆進的速度。如果是砂層，應選擇使用緩慢的轉速，合理地鉆進，同時要適度提高泥漿黏度以及比重[3]。

3 結束語

旋挖鉆孔灌注樁被廣泛應用于公路工程施工中，施工技術已趨于成熟。由于灌注樁為地下隱蔽工程，地質情況復雜多樣，每個項目和每個樁孔的地質情況不盡相同，在實際施工中，須根據地質資料和設計要求，針對個別樁孔的特殊地質情況采取相應的技術措施，提高旋挖鉆孔灌注樁在土巖結合地區的應用水平。