鉆孔灌注樁施工工藝對比分析與研究

高光輝 周遠游

【摘要】以杭州春南安置房建設工程項目為例，對正循環成孔樁和反循環成孔樁及旋挖鉆機施工的鉆孔灌注樁的成孔參數、成樁效率及成樁質量進行比較和分析，結果表明，三種施工工藝成樁質量無明顯差異，但反循環成孔工藝成孔較其他兩種施工工藝而言，成孔效率高，資源消耗少，綜合造價低，成孔質量穩定，擴孔小，沉渣少，二次清孔工作量降低。

【關鍵詞】鉆孔灌注樁;正循環;反循環;旋挖鉆;施工工藝? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.064

1、前言

春南安置小區建設工程共設計工程樁7437根，涉及多種樁型，且各區域設計樁長均有不同。設計工程樁以漂石卵石層作為持力層，需入巖1.5米，項目先后采用正循環、反循環及旋挖鉆機對本工程施工范圍內工程樁進行施工，并針對本工程地質條件，選擇參數相同，樁徑一致的工程樁對三種鉆孔灌注樁施工工藝的施工質量、施工效率及施工成本進行了對比分析。

2、工程概況

2.1工程概況

春南安置房工程位于浙江省杭州市富陽區，地處富春江南側，距富春江直線距離3km。工程占地面積165712萬平方米，總建筑面積63.9萬平方米，其中住宅地上建筑面積41.6萬平方米，地下建筑面積22.3萬平方米。工程設計地下兩層地下室，住宅樓為20、24、27層最大建筑高度84.65米。工程樁采用灌注樁工藝，有效樁長21-30米不等，設計持力層為5-2層漂石卵石層。

2.2工程地質條件

本場地土層自上而下依次為：（1）層素填土、（2）層雜填土和淤泥質填土：結構松散，空隙大，性質差，不能利用。（2-1）層粉質粘土、（2-2）層粘質粉土和（2-3）層粘質粉土：呈可塑或稍-中密狀，中等壓縮性，分布穩定，性質較好，可作為一般性輕型建筑淺基礎持力層。（2-4）層粉砂和（2-5）層粘質粉土：稍-中密狀，中低壓縮性，二者分布不均，厚度變化大，性質一般。（2-6）層粉砂：中密狀，力學性質較好，但分布不均，厚度變化較大，僅可作為一般性建筑物預制樁基礎持力層。（4-1）層粉質粘土：軟塑狀，中高壓縮性，性質較差。（4-2）層粉質粘土：可塑-硬可塑狀，中等壓縮性，分布不均，厚度變化大，且中間夾有圓礫夾層，性質不均，力學性質一般。（5-1）層圓礫：稍-中密狀為主，分布不均，厚度變化大，且含厚度變化較大的可塑狀粉質粘土夾層，故不宜做樁基持力層。（5-2）層含漂石卵石：中-密實狀，厚度大，分布穩定，承載力高，為擬建工程樁基礎良好持力層。

3、設備選型

初期設計試樁施工單位選用GPS-10型正循環鉆機進行試樁施工，可滿足設計要求，故在項目初期設備選型時，首先考慮采用正循環式鉆機，但實際進場施工效果并不理想，主要表現在成孔效率低，鉆進持力層（5-2漂石卵石層）極為費時，且鉆進過程中，若遇到較大粒徑障礙物，極易造成卡鉆或長時間不進尺的情況，成樁時間極長。

同期進場旋挖鉆機（XR-220）雖然為自行式機械，但因自重較大，故對施工場地的承載力有一定的要求。成孔速度相對較快，但清孔、鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土等步驟無法自行施工，需要澆筑架完成，故實際成樁時間較長。

工程施工采用履帶式反循環鉆機（GF150），護筒埋設完畢后可自行完成樁機就位，樁機相對于旋挖鉆機自重較輕，對場地要求相對較小，適用性較大。反循環成孔時間較短，基于反循環自身施工工藝特點，成孔后二次清孔需求較低，且鉆機自帶9米澆筑架，可自行完成鋼筋籠下放及水下混凝土澆筑，整體成樁時間較短，但充盈系數介于旋挖鉆機和正循環鉆機之間。

4、正、反循環及旋挖鉆機施工流程及成樁效率

4.1正循環施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設→搭設排架→樁基就位→鉆機成孔→清孔→提鉆→鋼筋籠下放→下導管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.2成樁效率

GPS-10正循環鉆機在我項目工程地質條件下施工工程樁，成孔時間在15.5小時至26.81不等，其中上部土層鉆進用時較短，約為2.81小時至6小時不等，下部土層（含漂石卵石層）鉆進用時為10.3小時至24.5小時不等，部分成孔可滿足設計雙控要求，成樁時間約為17小時至28.31小時不等，故后期未選用正循環鉆機。

4.3反循環鉆機施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設→樁基就位→泥漿制備及鉆孔→鉆機成孔→清孔→鋼筋籠下放→下導管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.4成樁效率

工程施工采用履帶式反循環鉆機（GF150），護筒埋設完畢后可自行完成樁機就位，樁機相對于旋挖鉆機自重較輕，對場地要求相對較小，適用性較大。反循環成孔時間約為2-4小時，鉆機自帶9米澆筑架，可自行完成鋼筋籠下放及水下混凝土澆筑，整體成樁時間約為3.5小時至5.5小時。

4.5旋挖鉆機施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→護筒埋設→樁基就位→泥漿制備及鉆孔→鉆機成孔→鉆機移位→澆筑架就位→清孔→鋼筋籠下放→下導管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.6成樁效率

旋挖鉆機（XR-220）雖然為自行式機械，但因自重較大，故對施工場地的承載力有一定的要求。成孔速度相對較快，約在2.5小時至3.5小時之間即可達到設計有效樁長，但清孔、鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土等步驟無法自行施工，需要澆筑架完成，故成樁時間一般為6小時至7小時不等（不考慮混凝土供應問題導致澆筑時間延長及其他損耗時間，只考慮機械正常移樁位及實際施工時間）。

5、經濟對比分析

以樁徑700mm，樁深31m的工程樁為統計依據，根據三種機械成樁效率，正循環、反循環及旋挖鉆機理論消耗量如下：

結論：

在（杭州富陽春南項目的土質）的地質環境下，正循環鉆機、反循環鉆機及旋挖鉆機均可展開作業，其中正循環鉆機可自造漿，且泥漿護壁效果較好;反循環鉆機由于自身運轉特點，泥漿需依照現場實際情況適量增加膨潤土，調配泥漿比重;旋挖鉆機由于下部土質問題，為減少擴孔，也需要在施工前進行膨潤土的泥漿制備。

從成孔效率看，下部巖層較堅硬、個別位置會遇到大粒徑塊石，為滿足設計要求，正循環鉆機在單根工程樁施工后期比較吃力，耗時較多，存在斷軸現場;反循環鉆機如遇大粒徑塊石，則會影響成孔速度，整體施工速度較快，缺點是個別樁充盈系數偏大，經過調整泥漿比重，可極大程度緩解;旋挖鉆機成孔受地層下部土質因素較少，但由于設備本身自重較大，施工時對場地要求較高，尤其南方地區地下水位高，挖出的泥土為稀泥，影響自身和其他機械設備現場施工，且自身無法獨立完成清孔、鋼筋籠吊裝及澆筑，需配合澆筑架才能完成工程樁施工所需其他工序，整體較為耗時。

依照實際工程檢測數據，三種設備所施工工程樁均能達到設計承載力要求，具體到本工程地質條件下，從各方面綜合對比分析，反循環為性價比較高的選擇。

參考文獻：

[1]建筑施工手冊，第5版.

[2]JGJ94-2008，建筑樁基技術規范.

[3]GB50202-2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規范.

[4]JGJ79-2012，建筑地基處理技術規范.

[5]GBJ5064-2011，混凝土質量控制標準.