高填區域機械旋挖鉆孔灌注樁施工技術的運用研究

陳祖平

（中國建筑第五工程局有限公司　重慶　400000）

人工挖孔樁由于井下作業條件惡劣，且勞動強度較大，所以已逐漸被淘汰。而旋挖鉆孔灌注樁具有很高的機械化水平，效率高，成型快，可大幅縮減工期，保證質量，尤其是在高回填區等復雜地質情況下，該施工技術有著十分顯著的優勢。

1　工程概況

以某鐵路工程項目為例進行分析，該工程基礎等級確定為甲級，二類場地，基礎采用樁基，即旋挖鉆孔灌注樁。場區地形呈東、西、北高，南、中低，類似U形，從東北向中間不斷傾斜，有較大起伏。場區相對高差為53.82m，基礎回填高度在21m以上。

工程基礎以泥巖層為持力層，樁徑800～2200mm。按工程地質勘察報告，持力層單軸抗壓強度需達到6.820MPa，其承載力特征值約1.585MPa。

2　基樁施工重難點分析

根據場區地質勘察報告，基礎回填土主要包含灰渣、混凝土塊、粘性土與碎石等。其中，硬質料粒徑大多在5～370mm范圍內，最大粒徑超過2000mm，硬質料實際含量約占總量20%，均勻性較差，潮濕且松散。填齡大多在5年以內，局部地段為新近回填，采用機械拋填施工，高度超過21m；對于新填區，填土不均勻、松散，強度低，壓縮性差異懸殊，留下質量缺陷，施工后產生不均勻沉降；由于回填料為碎屑、碎石和塊石混合料，整體松散，空隙偏大，鉆進時易塌孔、卡鉆，導致樁身完整性較差，多形成III類樁，甚至是IV類樁。另外，因孔壁土質十分松散，所以在施工時回填土容易滑落到孔底，影響對孔底虛土厚度的有效控制，進而產生質量問題[1]。

3　基樁施工控制

3.1　設備選型

根據工程場區實際情況，結合巖土層與地質條件，決定選用機鎖鉆桿，這一鉆桿在復雜地質情況下仍可使用，其鉆斗為雙底雙開門式鉆斗。施工中，若遇到大塊漂石或孤石，則應改用筒式鉆頭。在設備選型過程中，應綜合考慮孔徑、孔深及場地實際條件。

3.2　施工控制內容

對于高回填區，因其土層結構十分復雜，且穩定性較差，所以為保證質量，需在實際施工中進行嚴格控制，控制內容主要包括基樁定位、樁徑、樁身垂直度、孔深及孔底沉渣[2]。

為防止由土質松散造成塌孔，并避免由于施工方法選擇不當而出現的質量問題，在成孔時，應在鉆進的同時進行淋水，以起到良好的護壁作用。然后用筒式鉆頭進行環切，將鉆進表面分為非工作面與工作面，以減小對非工作面造成的不利影響。鉆進時緩慢下放和提升鉆桿，持續加壓，減慢鉆進速度，避免產生較大的振動；同時，以土質松散程度為依據，確定適宜的施工間距，通常以跳挖的形式進行施工，渣土和樁孔之間的距離不能小于6m，并在第一時間向外清運；進行旋挖施工時，所有機械設備都應按照設計線路行駛，以免破壞成樁。

按照以下流程進行施工：前期準備工作→施工測量放線→現場鉆機就位→旋挖鉆進成孔→成孔檢查、清孔→鉆機移位→鋼筋籠吊放→二次清孔→導管安裝→灌注施工[3]。

3.3　施工控制技術

3.3.1孔底沉渣控制

端承樁的孔底沉渣不能超過50mm，確保基巖和混凝土良好結合，以提高承載力，針對回填高度在21m以上，樁長在35m左右，而且土質十分松散的實際情況，想要達到這一要求難度很大。一般而言，孔底沉渣影響因素主要包括以下幾點：①鋼筋籠吊放過程中對孔壁造成碰撞，導致孔壁泥土掉落至孔底；②清孔之后灌注施工時間較長，同時周邊基樁施工產生振動，使孔口處與孔壁上的松土發生滑落；③灌注混凝土之前產生塌孔；④由于降雨導致泥漿進入孔底并發生沉淀[4]。

針對以上影響因素，可采用以下幾種防治措施：①將清渣鉆斗提升至孔底上方20～30cm處，并進行空轉，以此吸出孔底處渣土；②下放鋼筋籠時，必須緩慢且垂直；③鋼筋籠下放后開始二次清孔，多采用高壓送風等方式除去懸浮體，以有效減少孔底沉渣。

3.3.2塌孔控制

因本工程基樁在高回填情況下施工，若在土石方施工中沒有對回填層實施有效碾壓，則在成孔施工時就會發生塌孔。

針對這一問題，可采用以下措施予以防治：及時投加黏土，再用鉆機加壓反轉促使黏土進入孔壁，提高孔壁膠結性能，從而產生一個保護層。當塌孔現象較為嚴重時，需灌注混凝土或砂漿，24h之后重新鉆孔。成孔施工范圍內，不得堆放物料，以免造成荷載集中。

3.3.3漏漿與縮徑

回填區不僅高度大，而且填料復雜，存在若干空隙，導致灌注施工時容易產生漏漿等問題，使混凝土不密實[5]。

針對以上問題，可采用以下措施予以防治：配制高粘度、密度水泥漿，以形成護壁層，同時確保泥漿液面高度充足，形成足夠泥漿壓力來抵抗水平方向上的壓力，從而避免縮徑。另外，依靠壓力還能確保泥漿沿孔隙流動，對空隙進行封閉，進一步防止漏漿。如果施工條件不支持采用泥漿護壁的方法，則可用預注漿進行防治，具體操作方法為：在樁位周邊鉆設小孔，再用注漿管均勻噴射泥漿，在孔中泥漿強度形成后，無論是空隙還是土層，都將得到有效固結，使樁周土層形成整體。

達到終孔條件，且鋼筋籠及導管均已安裝到位后，對成孔質量進行驗收，驗收具體要求如表1所示。

表1　成孔質量驗收要求

3.3.4灌注施工

（1）灌注前，于孔口處設置護孔漏斗，再按要求下放鋼筋籠，就位并固定后，安裝導管，開始二次清孔，同時對孔深、孔位、孔徑等進行檢驗。

檢驗確認合格后，開始灌注施工。灌注應在規定時間以內完成，相同基樁的施工應連續進行。若無法連續灌注，則需對灌注時間進行嚴格控制，不能超過初凝時間，同時還要根據現場實際情況做好混凝土振搗。

（2）在進行灌注施工時，先在貯料斗中存滿混凝土，再用吊車取出球塞，使混凝土下落至導管中，開始灌注，導管下口和混凝土液面之間的距離應控制1.0m左右，如圖1所示，隨著混凝土液面的不斷上升而緩慢提升導管，嚴格控制灌注速度，以免鋼筋籠發生上浮；在混凝土液面上升到鋼筋籠底端上方4m時，開始加快灌注速度。灌注時，需對孔內混凝土液面進行觀測，以此為導管的提升提供參考和依據。為確保樁頂質量，在灌注至樁頂部分時，應加強混凝土振搗。機械旋挖基樁流程如圖2所示。

圖1　導管埋設

圖2　機械旋挖基樁流程示意圖

3.4　施工注意事項

（1）對于高回填區，因其地下情況十分復雜，開工前對地質勘察提出很高要求，必須達到較高的準確性與完整性，這就需要相關技術人員進行詳細判別。

（2）在各樁孔開挖到指定深度以后，應安排質量檢查人員進行細致的檢查，確認滿足要求后，向監理工程師申請，對基巖的實際情況進行仔細查驗。

（3）施工中，必須切實做好各項記錄，如巖層承載力、測量放線、基樁完整性、鋼筋籠、灌注施工和各項隱蔽工程等。

（4）按照設計要求分段加工鋼筋籠，鋼筋籠主筋連接采用焊接的方法，在主筋和加強筋之間的焊接完成之后，按照標準間距纏繞螺旋筋，保證鋼筋籠加工質量，避免產生質量問題。

（5）在復雜地質條件下進行的旋挖施工，對現場操作人員有著很高的要求，應對鉆機設備等進行調整，以適應場區內土層發生的變化[6]。

（6）在高回填區當中，時常會遇到斷裂巖層，對此應在鉆孔時密切注意孔洞垂直度；樁底難以探明的部位，可借助可視影像設備進行查看。

4　結束語

本高回填區旋挖基樁工程施工現已順利完成，經檢查質量合格，可為后續施工建設奠定堅實基礎，所用施工方法和施工控制措施都有良好參考借鑒價值。

[1]熊晉.房屋建筑工程施工中旋挖鉆孔灌注樁施工技術的應用[J].價值工程，2016，35（27）：126～128.

[2]武文，黃友華.旋挖鉆孔灌注樁施工工藝在某工程中的運用[J].江西建材，2013（03）：63～64.

[3]劉艷麗.旋挖鉆孔灌注樁施工質量控制要點及防治措施[J].河南水利與南水北調，2014（14）：25～26.

[4]胡永洪.淺述某工程旋挖鉆孔灌注樁施工的質量控制[J].建材與裝飾，2016（42）：17～19.

[5]彭宏勝.在復雜地質條件下旋挖鉆孔灌注樁的施工技術要點[J].中國新技術新產品，2011（17）：101～102.

[6]楊國棟.淺議旋挖鉆孔灌注樁的應用及施工質量控制要點[J].現代物業（上旬刊），2015，14（05）：56～57.