漂石地層中旋挖成孔的快速施工工藝

王曉曙 陳一村 張建波 楊騰宇

云南建投基礎工程有限責任公司 云南 昆明 650501

近年來，我國大力推進扶貧工作，在全國多地推進易地搬遷項目。易地搬遷項目如何改進施工技術，保證按質、按時、高效地完工是關鍵。本研究針對旋挖樁在富含漂石的深厚卵石地層的施工，借鑒類似工程施工經驗，采取了“旋挖＋沖孔”“合金鉆齒”“牙輪鉆”這3種方案進行比選，通過現場驗證分析，從而得到有效的處置措施[1-3]。

1 工程概況

背景工程位于云南省怒江州蘭坪縣境內西南部，項目屬高層建筑樁基礎施工，共涉及422根樁，樁長為12～18 m。

項目工期緊張，針對旋挖樁基礎施工中地質條件較復雜，存在深、厚卵石層（夾雜粒徑20～100 cm的漂石）的情況，在保證施工質量與安全的同時提高施工工效，顯得尤為重要。

2 工程地質及水文條件

本工程樁基礎成孔范圍內主要土層有：①耕土、②人工填土、③粉質黏土、③1粉土、③3卵石、③4漂石、③5卵石。勘察深度范圍內，揭露地層主要為漂石、卵石地層，為中-強透水層，且地勢較高，排泄條件較好，實測鉆孔內均未見到穩定的地下水位。

據調查，地下水埋深較深。其中卵石成分為中風化花崗巖，粒徑2～8 cm，漂石主要成分為中風化花崗巖，粒徑20～80 cm，最大達1 m。地層情況導致旋挖成孔損耗大、工效低。

3 成孔方案比選

本項目緊鄰地塊施工時，受深、厚卵石層及漂石影響，旋挖成孔速度慢，鉆齒消耗量大，施工過程中鉆筒維修頻繁，施工工效低，施工進度難以保證（圖1、圖2）。

圖1 旋挖鉆取出的漂石情況

圖2 鉆筒、鉆齒損壞情況

為保證施工工效，本工程提出了3種方案進行比選。

1）方案一：采用旋挖＋沖孔成孔。旋挖成孔用于填土層、黏土層、粉土層及卵石層，鉆進至硬層后，更換沖孔樁機施工（根據現場經驗，漂石層位于孔深4～10 m附近位置），由沖孔樁機沖破硬層，成孔至樁底。此方案可大幅減少旋挖鉆筒、鉆齒消耗。由于沖孔樁機施工速度慢，故需增加沖孔樁機數量。該項目施工用電暫未接入，若采用沖孔樁機，需額外增加柴油發電費用。

2）方案二：采用旋挖鉆機成孔，配高強、耐磨合金鉆齒（圖3）。此方案增加一定的成本（單顆鉆齒成本提高），但消耗量減少，施工工效有一定提高。采用此方案需考慮補充旋挖鉆機。

3）方案三：采用旋挖鉆機成孔，配牙輪鉆頭（圖4）。牙輪鉆頭工作時切削齒交替接觸硬層，易于進尺，工作刃總長度長，因而相對減少磨損。此方案增加了成本（單顆鉆齒成本大幅提高），但消耗量大幅減少，施工工效提高。采用此方案需考慮補充旋挖鉆機。

圖3 合金鉆齒

圖4 牙輪鉆頭

4 現場適用性分析

4.1 方案一實施情況

項目11#棟、16#棟部分樁基礎施工采用方案一，進場1臺360型旋挖鉆機，6臺沖孔樁機。實施過程中，旋挖成孔至漂石層附近的進度為6～8根/（臺·d），沖孔樁機成孔至樁底標高的進度為1根/d，根據施工進度計劃，每天須完成樁基14根，預估需進場2臺旋挖鉆機，14臺沖孔樁機。沖孔樁機采用柴油發電機供電，若14臺沖孔樁機同時施工，需配備約4臺400 kW柴油發電機，每天需供柴油約1 120 L，項目成本較高。通過現場實施，方案一適用性不強。

方案一適用于工期要求不高、現場施工用電已接入的項目。

4.2 方案二實施情況

12#棟樁基礎施工采用方案二。實施過程中，旋挖成孔平均3～4根/（臺·d），甚至達到7根/（臺·d），同時鉆齒消耗量降低至5～8個/孔。基本滿足施工進度要求。根據現場情況，若采用方案二，結合場內已有3臺旋挖鉆機，額外進場2臺旋挖鉆機可滿足施工進度要求。此外，經項目部調查，由于當地仍有閑置旋挖樁機，故進場費用較低。

方案二適用于工期要求高、旋挖樁機便于補充的項目。

4.3 方案三實施情況

15#棟樁基礎采用方案三。實施過程中，旋挖成孔平均4～5根/（臺·d），鉆齒消耗量降低至平均1～2個/孔，基本滿足施工進度要求。若采用方案三，額外進場1臺旋挖鉆機可滿足施工進度要求。

方案三適用于工期要求高、旋挖樁機能夠補充的項目，對比方案二，旋挖樁機數量要求較低。

5 工效及經濟性對比

經過現場實施，在滿足施工進度要求的情況下：

方案一需進場14臺沖孔樁機，增加400 kW柴油發電機4臺。沖孔樁機從大理裝運至現場，進場費用按50 000元/臺考慮。

方案二需補充2臺旋挖鉆機，采購合金鉆齒（200元/顆），過程中需進行鉆筒維修、鉆齒更換。由于本項目周邊有閑置旋挖鉆機，故進場費用按5 000元/臺考慮。

方案三需補充1臺旋挖鉆機，采購牙輪鉆（1 500元/顆），過程中需進行鉆筒維修、鉆齒更換。由于本項目周邊有閑置旋挖鉆機，故進出場費用按5 000元/臺考慮。

經計算，僅考慮成孔費用的情況下，方案一的綜合單價為413.2元/m，方案二的綜合單價為359.95元/m，方案三的綜合單價為418.3元/m。

6 結語

現場應用證明， “合金鉆齒”方案（即方案二）可按工期要求完成樁基礎施工，且表現出較好的經濟性和施工效率，每米節省成本53.25～58.35元，總計約32萬元。經過靜載試驗檢測得知，樁基礎承載力滿足設計要求。經低應變檢測，Ⅰ類樁占比94%以上，Ⅱ類樁占比6%以下，無Ⅲ、Ⅳ類樁現象。該成果為該地區樁基礎項目提供了施工經驗。

在項目實施過程中，應結合實際地質條件、場地情況、設計要求、工期要求等因素確定合理可行的施工設備及方案，從而在保證工程質量、進度的同時，提高工效及經濟性。