旋挖鉆孔灌注樁施工技術

王麗鋒

(泛華建設集團有限公司,北京100071)

樁基工程是建筑工程項目施工的基礎部分,其施工水平對工程的整體質量具有決定性作用。有必要對旋挖鉆孔成樁施工技術這一常見樁基技術進行討論探析。

1 旋挖鉆孔灌注樁施工技術的工藝特點

近幾年來,隨著我國工程建筑行業的綠色化發展,旋挖鉆機設備以其機動性強、操作便利、安全性高、施工質效好、適應能力強、可獨立作業、污染性弱等諸多優勢獲得了業內人士的普遍認可,并越來越多地被應用到房屋建造、路橋建設等工程實踐當中。從當前來看,以旋挖鉆機設備為工具基礎的旋挖鉆孔灌注樁施工技術主要有以下三類工藝特點:

第一,旋挖鉆孔灌注樁施工技術的成功率較高,自動化較強。旋挖鉆機設備融合了先進的負荷控制系統與液壓導向系統,可達成施工中垂直方向、鉆孔動線精準測量與自動調節。同時,旋挖鉆機設備還配備有高分辨率的數碼顯示裝置,能實現施工中鉆孔深度、運行距離等數據的同步反饋。這樣一來,設備在進行自動化、智能化運行的同時,還能為現場人員提供準確的數據支持,從而進一步保障施工活動的安全、穩定運行。此外,旋挖鉆機設備的參數性能優良,在60～90 m 孔深、1.5～4.0 m 孔徑的作業區間內具有高度適用性,可滿足絕大多數樁基工程的施工需求；第二,旋挖鉆空灌注樁施工技術的環保性強。一方面,旋挖鉆機設備在運行時,會將附近的泥漿、土渣直接撥到鉆頭兩端,從而在避免泥漿排放污染產生的同時,形成天然的鉆孔護壁,實現鉆機設備的有效保護。另一方面,旋挖鉆機配備有高等級的減震系統,因此不會形成過大的振動和噪聲污染；第三,旋挖鉆機能適應砂性土、淤泥土、粘性土等多種土壤條件,對硬質砂巖層也具有較好的旋挖能力,因此在工程領域的應用范圍極為廣泛[1]。

2 旋挖鉆孔灌注樁施工技術的應用策略

2.1 旋挖鉆孔灌注樁施工技術的前期準備

第一,施工場地整理。公路、建筑、橋梁等工程的施工場地結構復雜、要素較多,因此相關人員在實際施工前需要對場地進行清潔整理。首先,因為旋挖鉆機設備的自重較重,所以要通過路面壓實的方式,提升設備活動區域內土壤的壓實度和承載力,以免鉆機在運行過程中出現施工位置傾斜、下方土壤沉降等問題,對旋挖鉆孔灌注樁施工技術的應用效果產生影響。其次,相關人員還需要對設備通道、混凝土拌合場地、鋼筋加工場地等施工區域進行雜物清理,以確保鉆機設備及現場人員動線的暢通無阻,實現施工效率的最大化。最后,相關人員還需全面查閱當地的地質、氣候、水文等環境調研資料,明確施工環境的自然風險,制定出安全施工、環保施工的合理方案[2]。

第二,施工設備檢查。首先,儀器設備是工程施工的基礎,相關負責人與技術人員必須要對各類設備的型號、質量、參數進行明確檢查,如鉆機的鉆頭完整度、水平儀的指針標準度、電焊機的打火質量等。在確保儀器設備各項功能合格后,才可允許進入施工場地。其次,管理、技術、審計等崗位施工人員應對各類儀器設備的操作規程、技術標準、使用說明進行全面解讀,以便在保證設備操作規范標準的基礎上,做到設備風險的及時發現與快速處理。最后,要保證儀器設備應用與管理的定人定崗,嚴格檢查技術人員的執業資質,以此保證儀器設備問題的有責可追、有據可查。

第三,施工樁位放樣。所謂“樁位放樣”,即確定施工區域中樁基的具體位置,這一施工活動應遵循由整體到局部的操作原則。在放樣過程中,相關人員首先需要應用全站儀設備,將各個樁點的放樣坐標定位出來。其后,將木樁安置于定位好的放樣坐標處,并用紅油漆進行明確標記,為旋挖鉆機設備的準確施工位置提供依據。最后,在樁點的橫縱兩側的垂直交點上設置附加樁作為護樁(見圖1),并用混凝土材料進行加固維護,以免護樁在后續施工中發生松動位移,對樁基施工的位置準確性產生影響。

2.2 旋挖鉆孔灌注樁施工技術的施工流程

第一,護筒的埋設。護筒埋設施工是旋挖鉆孔灌注樁施工技術的應用基礎,對鉆孔孔口具有定位和保護作用,同時還能避免因孔內泥漿流失而導致的坍孔事故。如圖2所示,在進行護筒埋設施工時,相關人員首先需要在橫縱護樁的輔助下完成放樣工作,確定鉆孔中心與護筒中心的同一位置,并將護筒裝設到鉆孔當中。在裝設初步完成后,還應運用水平尺、水平儀等工具對護筒的垂直程度進行檢查,保證護筒無明顯傾斜。其后,在原土與護筒中間均勻回填標準規格的粘性土,并使回填土層、原土層與護筒之間貼合密實,從而有效解決鉆孔過程中泥漿流失、護筒松動等負面問題。最后,對護筒內的清潔質量進行檢查,確認護筒內壁及連接處無突起、護筒內部無石塊雜物,以免對鉆機設備的結構質量構成威脅。此外,在旋挖鉆空灌注樁施工技術的應用中,還應遵循以下護筒制作與埋設原則:(1)若護筒長度小于4 m,將6 mm 厚度的鋼板作為制作材料即可。若護筒長度大于4 m,則需應用8 mm 厚度的鋼板材料；(2)多節護筒的連接方式以焊接為主,要保證鋼板件連接點的圓順封閉；(3)護筒的內徑應大于鉆機設備鉆頭口徑的20～40 cm；(4)在埋設護筒時,應保證護筒頂點高于地下水位1.5 m 以上、高于施工平面0.3 m 以上,以此防止地面砂石與地下水向護筒內部掉落或回流[3]。

第二,鉆機的鉆進。在鉆機設備的運行過程中,若施工環境的土壤質量較好,且孔深在15 m 以上,可直接進行持續鉆進。在此過程中,技術人員需要注重以下幾點設備操作問題:首先,在鉆機設備進入施工點位后,不應直接開展鉆進施工,而是要先對鉆機設備的鉆桿垂直程度進行檢查調整,再鎖緊鉆桿,以免鉆機在鉆進深入的過程中出現偏移情況。其次,在鉆機運行時,現場必須有專業人員進行實時看護與管理,實時根據地質信息調整鉆進速度。例如,若鉆機當前處在黏土層,可適當提高鉆進速度；若鉆機已到達砂土層,則需要降低鉆進速度。最后,在地下水位較高的情況下,應控制鉆進速度不宜過快,以免鉆頭下方形成真空負壓區,導致地下水被引入到鉆孔當中,對周圍泥漿護壁形成較大負荷[4]。

第三,鉆孔的檢查。在鉆孔完成后,相關人員需要對鉆孔的成孔情況進行檢查。此時,若孔內無水分,則可通過錘擊的方式提高孔內土壤的緊實度,再應用專業設備對孔徑、標高、孔深、垂直度等參數進行監測,并落實相應信息記錄。若孔內含有大量地下水,則需要先在水下灌注一定量的混凝土材料,再實施后續的設備檢測。

第四,鉆孔的清理。通常來講,在應用旋挖鉆機設備進行鉆孔施工的過程中,可以通過鉆斗實現孔底渣土的同步取出,以確保孔底泥漿的實際厚度小于行業規定的標準值。但如果在后續的下籠施工中發現有孔底泥漿過多的情況,相關人員還需要采取進一步的注水換漿措施,并使用混凝土導管或注水管進行充分攪動,以此保證鉆孔底部的有效清理。

第五,鋼筋籠的安置。混凝土材料的抗壓能力很強,但抗拉能力較弱。因此,在進行混凝土灌注成樁之前,還需通過下放鋼筋籠的方式提高混凝土的抗拉強度,并對混凝土材料的成樁過程形成一定約束效力。現階段,主要采用大噸位吊車吊裝的方式進行鋼筋籠安置。在此過程中,應合理控制吊裝位置,保證鉆孔中心點與鋼筋籠中心點相重合,再進行及時的加強筋固定。此外,若存在多節鋼筋籠的加長必要,需要待首節鋼筋籠吊裝完成后,再進行后續鋼筋籠的吊裝安置,并采取焊接、套接等手段對各節鋼筋籠進行穩固連接。最后,在混凝土材料的澆筑過程中,應避免鋼筋籠出現位移,以保障混凝土施工成果的高質量。

第六,混凝土的灌注。對于較深的鉆孔,可采取逐層灌注的方式。在每層混凝土材料灌注完成后,相關人員應對混凝土導管當前的埋深及變動程度進行準確記錄。同時,在混凝土灌注的過程中,還需要對混凝土導管埋深的提升速度進行合理控制,保證導管出口的開放性,以免鉆孔中下部氣體的滯留,造成混凝土材料的下陷問題。此外,為了確保最終的成樁質量,相關人員應實時關注混凝土材料在灌注中的坍落度,保證混凝土材料的質量和強度符合樁基施工要求。

3 旋挖鉆孔灌注樁施工技術的施工要點

第一,質量施工要點:(1)嚴格保證旋挖鉆孔灌注樁施工技術應用過程中各工序的循序漸進,切忌因盲目追求效率或進度而忽視施工質量；(2)在通過錘擊方式進行鉆孔測量時,需利用測量錘進行多次測量,并取所有測量結果中的最小值；(3)在測量鉆孔底部泥漿及沉渣厚度時,需利用重錘進行多次測量,并取所有測量結果中的最大值。若一次清理達不到標準要求,則需要進行反復的注水清底與錘擊檢測；(4)考慮到鉆孔底部的沉渣問題,應適當調低泥漿在混凝土材料中的成分比重,從而減少混凝土的灌注阻力,提高混凝土的下沉速度,從而更好地沖散孔底沉渣；(5)精準落實各項工序的信息記錄,并做好相關原始資料的歸檔保存。

第二,安全施工要點:(1)做好全體施工人員的安全教育,保證現場人員佩戴安全帽；(2)在吊裝鋼筋籠時,必須保證鋼筋籠的起吊牢固,做到專人指揮、專人管理,嚴禁吊鉤下方站人；(3)在鉆機設備的運行過程中,如發生卡鉆情況,應立即停止鉆進作業并關閉發動機,及時進行設備的事故檢查。

4 結 語

旋挖鉆孔灌注樁施工技術具有操作便利、成孔效果好、安全性強、自動化程度高等多種優勢,具有良好的應用價值與發展前景。在旋挖鉆孔灌注樁施工技術的應用過程中,相關人員要嚴格控制樁基位置、鉆孔垂直度等數據的標準性,規范執行施工程序,積極保障樁基工程的順利完成。