論旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運用

福建聯美建設集團有限公司，福建 廈門 361000

0 前言

旋挖樁是指由旋挖鉆機施工的樁型，全稱旋挖鉆孔灌注樁，技術原理較為簡單，在中風化巖層以前（軟巖）施工費用較低［1］。沖孔灌注樁借助沖擊鉆機，將帶鉆刃的重鉆頭提至空中，借助加速度和自身重量削切巖層、排出碎渣成孔［2］。現代建筑施工中，樁基作業得到普遍關注，這也要求結合工程建設要求、地質條件等，加強成樁技術分析和選取。

1 旋挖樁施工工藝在工程中的運用

1.1 旋挖樁施工工藝

對旋挖樁施工工藝流程進行具體拆分，可包括七個步驟，按施工環節先后排名，包括施工準備、旋挖機成孔、清孔、鋼筋籠制作與安放、下導管、混凝土澆筑、起拔護筒和回填。

1.2 旋挖樁施工要點

旋挖樁施工工藝的要點體現在兩個方面，即參數控制和技術細節控制。參數控制上，多個環節均要求以標準文件進行技術約束，其核心環節為成孔環節，要求在成孔前出具標準文件，給出鉆具參數要求，包括鉆頭高度、直徑、主桿長度和加桿長度、孔口及平臺標高、孔底標高等。在鉆孔作業過程中，參數的控制包括五個方面，即泥漿黏度、泥漿比重、鉆孔機的作業速度、鉆頭的鉆速、鉆進過程出現變化時的參數調整范圍。完成鉆進施工后，參數控制包括三個方面，即終孔孔深、回填作業方式和提鉆時間要求。技術細節控制上，強調泥漿護壁技術選擇、區域內土質信息分析等方面。泥漿護壁可保證成孔速度以及孔壁穩定性，當區域內降水條件理想、土體水分含量較多時，可省略泥漿護壁工序；反之則應在成孔過程中借助泥漿護壁進行輔助［2］。土質信息分析則能夠為施工參數選取提供支持，包括鉆進速度、轉頭高度等等。

2 沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運用

2.1 沖孔灌注樁施工工藝

沖孔灌注樁施工工藝包括8 個環節，即早期準備、鋪設工作平臺、安裝機器設備并定位、沖孔、清孔檢查、鋼筋籠下放、灌注水下混凝土、護筒取出和檢查。

2.2 沖孔灌注樁施工要點

沖孔灌注樁施工要點度和含水率，必要時以泥漿護壁的方式維持作業效果，避免灌注樁中斷或偏移包括導管的構造和使用、混凝土的質量控制兩方面。導管的構造和使用方面，壁厚一般小于3.0mm，直徑在20～25cm 之間，允許偏差為2.0mm。底管長度應在4.0m 左右，所有導管能夠承受的水壓力下限為0.6MPa。導管灌注過程中，底部至孔底的距離應控制在30～50cm 之間，灌注過程中不宜中斷施工，沉渣厚度嚴禁大于50mm。混凝土的質量控制上，強調以添加劑提升終凝強度和完整性，控制裂縫。準確計算灌注量，導管深入混凝土結構中至少1.5m，此外還應重視成孔區域土體強固定位置。

3 兩類技術比較

3.1 優劣勢分析

優勢上看，旋挖樁施工工藝具有原理簡單、施工效率高的特點，借助設備作業，無需大量人員施工，在中風化巖層以前（軟巖）施工費用較低。沖孔灌注樁施工工藝對周邊土體的擾動較小，能夠有效根據需要進行參數控制，且單一樁體的偏移率較低。劣勢上看，旋挖樁施工工藝不適合在巖土強度較大的區域進行施工，且成孔過程中一旦出現位置便宜，難以快速矯正，甚至需要重新選取施工地點。當工程規模較大時，旋挖樁對周邊土體和建筑的擾動也較大。沖孔灌注樁施工工藝的劣勢在于操作過程復雜，技術間隔長，總體施工時間長，當施工區域表層土體強度較大時，早期施工也存在困難。

3.2 適用性分析

從地質，工期兩個角度出發，旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運用存在差異性，適用性不同，應結合工程需要選取。原則上看：

旋挖樁施工工藝適用于工期較短、土體致密性較高、周邊建筑較少區域的施工作業，一方面該工藝施工效率高，可以滿足較短工期內的作業要求，另一方面較強的動力設備能夠滿足高密度土體的處理要求。技術施工擾動較大的情況下，周邊建筑過可能出現基底部分的松動或者墻體破壞，因此旋挖樁施工工藝不用于市區內建筑密集區域的施工作業。

沖孔灌注樁施工工藝在多類地質環境下均具有高適用性，包括填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、碎石土層、礫卵石層、巖溶發育巖層或裂隙發育的地層，借助重鉆頭完成土體表面的處理后，可持續進行對應區域作業，以較強的機械壓力進行成孔。工期較長的工程，也可優先選取沖孔灌注樁施工工藝，通過反復沖擊確保不同土體的綜合處理效果。如果工程工期較短，不宜采用沖孔灌注樁技術。此外，沖孔灌注樁模式下，樁孔直徑通常為60～250cm 之間，最大直徑可達250cm，這意味著大型工程中，仍可優先應用沖孔灌注樁技術進行成孔。該技術下的沖孔深度較大，如果施工區域的土體條件復雜，不宜借助旋挖樁技術進行施工、難以控制施工參，也可優先以沖孔灌注樁進行處理，再根據施工需要進行后續作業。

沖孔灌注樁施工工藝對泥漿池及沉渣池場地具有較高要求，如果施工區域交通情況不理想，難以實現施工廢料外運，可能導致污染，該工藝較長的工期，也影響施工質量，可能導致小區縮孔，塌孔問題。如果施工區域電能供應態勢不理想，可能無法進行大量設備集中作業。旋挖樁技術依托自帶柴油發電機工作，適用性更廣。當施工區域存在場地狹小問題時，沖孔灌注樁施工工藝工期進一步延長，旋挖樁作業效率較高，工期較短。施工區域存在較厚的巖層，可能面臨清孔困難問題，從適用性角度出發，旋挖樁的作業效果更理想。施工區域巖土條件復雜，應優選旋挖樁，以直觀進行施工條件分析和質量控制。施工區域邊緣存在緩沖帶，以提升施工效率為目標，可選取旋挖樁工藝。

4 實際運用選擇舉例

德化美倫三景疊苑18#～20#樓位于山坡地，地質變化較大，其中殘積性粘土層及砂土狀、碎塊狀強風化花崗巖分布較廣。設計總樁數為530 根，樁徑900mm，樁長約20～40m，持力層為中風化花崗巖，最終選用懸挖樁，原因為以下幾點：

（1）三景疊苑總建筑面積約37m2，分五期開發建設，項目18#～20#樓為五期。

（2）18#～20#樓四周為高檔土墻，需要擋土墻完成后，造地造場。主體樁基施工時，檔土墻未完成，若采用沖孔灌注樁，泥漿池及沉渣池場地難以解決；且德化地處山區，泥漿外運困難，并且污染環境；

（3）沖孔灌注樁單孔工期較長，往往兩天以上，項目地處居民區，無法滿足24h 作業，若采用間歇性施工，容易造成小區縮孔，塌孔等情況，不利于施工質量。

（4）沖孔灌注樁設備單臺用電功率約為100kW，因18#～20#樓為第五期，項目扣除3～4 期用電，僅能提供800kW 電量，最多設置8 臺沖孔灌注樁設備。而懸挖樁為自帶柴油發電機，不存在電力問題。

（5）根據地質情況，碎塊狀強風化花崗巖較多，采用沖孔灌注樁單孔工期約3～5d，而采用懸挖樁約0.5d，項目因擋土墻原則，場地較小，若采用8 臺沖孔灌注樁與3 臺懸挖樁對比，工期將增加約180d。

（6）雖然懸挖樁入巖因鉆頭損耗造成成本較大，但項目整體樁長約20～40m，入巖僅2m，整體平均后，成本支出與沖孔灌注樁基本持平。

（7）沖孔灌注樁工藝在施工過程中容易出現卡錘、塌孔等現場但是懸挖樁工藝在孔底清渣時，往往容易清理不干凈，但18#～20#樓地質中碎塊狀強風化花崗巖較厚，孔底沉渣較少且多為碎石。

（8）懸挖樁工藝與沖孔灌注樁工藝相比較，在施工過程中，對土層、巖層的判斷較多直觀，便于質量控制。

（9）18#～20#樓與居民區有農田緩沖，不會對周邊建筑造成影響。

鑒于以上幾點：最終德化美倫三景疊苑18#～20#樓樁基施工采用懸挖樁施工工藝，在質量、安全上得到較大的保證，在經濟、成本上得到節約，大大加快項目整體建設。

5 總結

綜上所述，旋挖樁與沖孔灌注樁施工工藝在工程中的運用普遍，其工藝特點則影響技術選用。流程上看，旋挖樁與沖孔灌注樁施工帶有相似性，重視以規范模式進行不同工序作業，旋挖樁施工較為重視參數分析和細節把控，沖孔灌注樁施工重視導管、混凝土質量控制。實際工作中應結合周邊環境、場地限制、泥漿制作與外棄、地質、工期要求并綜合測算工期與成本選用合適技術。