建筑工程旋挖鉆機(jī)成樁施工技術(shù)探析

胡傳江

（貴州建工集團(tuán)第二建筑工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000）

旋挖鉆機(jī)成孔灌注樁是現(xiàn)階段房屋建筑、橋梁等各項(xiàng)工程基礎(chǔ)施工中經(jīng)常使用的基礎(chǔ)形式，通過旋挖鉆機(jī)鉆頭在地基土中循環(huán)旋轉(zhuǎn)形成樁孔，安裝事先制作好的鋼筋籠，再填充澆筑混凝土形成樁基礎(chǔ)，從而作為上部結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件將荷載有效傳遞給地基基礎(chǔ)，確保了上部結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。鉆孔灌注樁樁長根據(jù)地勘報告勘察建議深度以及鉆孔后基底下臥層巖石完整情況和強(qiáng)度情況確定[1]，特別適用于深度10 米以上孔樁和地質(zhì)條件軟弱、溶洞和夾層等具有較大安全隱患的孔樁，具有開挖工藝簡單、施工速度快、安全性高、承載力大、適應(yīng)性強(qiáng)等突出特點(diǎn)。

1 旋挖鉆機(jī)的特點(diǎn)

旋挖鉆機(jī)是一種自動化程度很高的樁基礎(chǔ)施工機(jī)械，在施工現(xiàn)場依靠履帶行走，不受現(xiàn)場場地好壞限制，底盤能360 度自由回轉(zhuǎn)，施工方便，施工操作也比較簡單。旋挖鉆機(jī)鉆頭取料斗采用桶式鉆頭設(shè)計(jì)，取土方便，一般機(jī)型鉆機(jī)鉆孔孔徑可達(dá)到3m，能滿足大部分工程基礎(chǔ)孔樁施工需要，在砂土、黏土、人工回填土、淤泥質(zhì)土、粉土以及含有部分卵石、碎石的地層都可以使用旋挖鉆機(jī)施工。其主要特點(diǎn)有：

1.在施工過程中，現(xiàn)場移動方便，操作比較方便靈活；旋挖鉆機(jī)施工前用挖機(jī)將施工場地粗平、壓實(shí)后，即可進(jìn)場開始施工[2]，不需要修建專用行走場地；如土質(zhì)條件較差區(qū)域，在孔口地面臨時鋪設(shè)鋼板后即可施工。現(xiàn)場安裝和拆卸時不需要吊車等任何輔助設(shè)備，通過機(jī)械本身自帶配置可以自行完成安裝和拆卸。旋挖鉆機(jī)自帶柴油設(shè)備，旋挖作業(yè)時施工現(xiàn)場不單獨(dú)架設(shè)施工臨時用電，現(xiàn)場規(guī)范有序，避免了項(xiàng)目前期施工用電不到位或供電不足問題。

2.旋挖鉆機(jī)施工取料方便快捷，桶型鉆斗可直接在孔樁內(nèi)部自行垂直升降取料出渣，自由旋轉(zhuǎn)卸料，旋轉(zhuǎn)半徑3～5m，堆料距離滿足安全要求；一般旋挖鉆機(jī)鉆孔深度可達(dá)到120m，鉆桿自由伸長或縮短，根據(jù)鉆孔進(jìn)度不需要中途接長鉆桿，因而能大大縮短成孔時間，提高工作效率。旋挖鉆機(jī)成孔垂直度和孔位等通過機(jī)械自動垂直度控制裝置和自動回位控制裝置來控制保證，同時施工過程中鉆頭取料對已成型孔壁擾動較小，確保了孔壁的穩(wěn)定。

3.旋挖鉆機(jī)通過鉆頭的不停旋轉(zhuǎn)進(jìn)行取土，利用鉆頭扭矩力量將砂礫或者泥土直接進(jìn)行旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制切土開挖，操作人員根據(jù)鉆頭開挖情況控制料頭開關(guān)，裝滿料后將挖方料通過鉆頭提取到孔外。在無地下水的環(huán)境下作業(yè)可在沒有泥漿護(hù)壁支護(hù)的情況下進(jìn)行干法施工。針對比較特殊的地質(zhì)環(huán)境，需要泥漿或鋼護(hù)筒護(hù)壁，此時泥漿或鋼護(hù)筒主要起支護(hù)的作用，泥漿的含量處于較低的水平，其污染物會極大程度地減少，從而減少對地面環(huán)境或地下水資源的污染。旋挖鉆機(jī)成孔，使用人工相對較少，相應(yīng)也解決了建筑業(yè)勞動力缺少的社會問題，同時也解決了人工挖孔樁施工速度慢、安全風(fēng)險高的施工工藝問題。

2 成樁施工技術(shù)

旋挖鉆機(jī)成孔工藝包括孔樁中心點(diǎn)定位測量、場地平整和護(hù)筒埋設(shè)、泥漿制備（如施工有需要）、鉆孔成樁、過程成孔和終孔成孔檢查與終孔后清孔、提前制作鋼筋籠與成孔后鋼筋樓吊裝、混凝土澆筑等施工工序。

2.1 測量控制

根據(jù)建設(shè)單位提供的控制點(diǎn)，測量和復(fù)核其控制點(diǎn)無誤并報監(jiān)理審批后建立現(xiàn)場控制網(wǎng)點(diǎn)。根據(jù)控制網(wǎng)點(diǎn)確定好樁位以及軸線的具體位置，開鉆之前先將樁位的設(shè)計(jì)中心點(diǎn)確定好，鉆機(jī)就位后，操作人員調(diào)整鉆頭垂直度，利用鉆機(jī)自帶控制電腦裝置調(diào)整鉆機(jī)桅桿的水平距離與垂直方位，依據(jù)測量控制樁拉雙向十字線進(jìn)行樁中心點(diǎn)復(fù)核，鉆孔深度利用鉆機(jī)自帶儀器和孔樁專用測繩雙重測量控制，達(dá)到勘察報告建議深度后停止施工，由勘察單位人員確定孔底持力層承載力是否滿足設(shè)計(jì)要求；如有異常情況會同勘察等各參建單位共同處理。

2.2 場地平整、鋼護(hù)筒埋設(shè)

孔樁定位后，利用挖機(jī)將孔四周進(jìn)行場地平整，確保旋挖機(jī)成孔施工能順利進(jìn)行，開始成孔深度0.5～1.0m時，為保證樁孔孔壁周邊土體穩(wěn)定，防止地表水流入孔內(nèi)、旋挖鉆機(jī)和材料重量造成孔壁塌方以及保護(hù)孔口四周地面塌陷、固定樁孔位置正確，可根據(jù)實(shí)際需要埋設(shè)鋼護(hù)筒，必須確保鋼護(hù)筒埋設(shè)誤差滿足孔偏差相關(guān)要求，同時鋼護(hù)筒還能起到鉆頭導(dǎo)向作用，確保樁位正確。鋼護(hù)筒內(nèi)徑不得小于樁孔設(shè)計(jì)直徑，宜大于設(shè)計(jì)孔直徑20cm，為防止孔位偏差，護(hù)筒鋼板厚度不小于2cm 或根據(jù)現(xiàn)場孔徑和地質(zhì)情況確定，護(hù)筒平面中心誤差不大于5cm。埋設(shè)護(hù)筒的頂部高度宜高于地面0.3m 以上，如在水中施工應(yīng)高出水面1～2m，同時應(yīng)高于樁頂設(shè)計(jì)樁頂高程0.5～1m，確保孔樁填芯混凝土高于設(shè)計(jì)樁頂高程0.5～1m，護(hù)筒埋設(shè)深度根據(jù)現(xiàn)場需要一般為2～4m，視具體的地質(zhì)情況而定。護(hù)筒埋設(shè)采用吊車吊入事先鉆好或挖機(jī)挖好的孔中，必須埋設(shè)牢固可靠，四周使用黏土、砂礫土回填并夯實(shí)，防止鋼護(hù)筒在施工中出現(xiàn)軟弱土質(zhì)而發(fā)生偏斜和下沉，影響成樁質(zhì)量。

2.3 制備泥漿

泥漿的制備是通過泥漿攪拌機(jī)或人工和機(jī)械調(diào)和將膨潤土（或黏土）、水和適量添加劑，按相應(yīng)配合比攪拌均勻后貯存在現(xiàn)場泥漿池內(nèi)，鉆孔時用泥漿泵抽入正在施工的鉆孔內(nèi)，澆筑孔樁填芯混凝土?xí)r再收集泥漿循環(huán)利用。施工場地成孔深度范圍內(nèi)無地下水，采用旋挖鉆機(jī)干孔作業(yè)時，可不用制備泥漿；如施工區(qū)域鉆孔深度在地下水位以下或地表水比較豐富，需提前制備泥漿輔助成孔[3]。鉆頭同孔壁多次旋轉(zhuǎn)循環(huán)摩擦使泥漿在孔壁形成泥皮，可有效隔斷孔內(nèi)外水互相滲流，起防止孔壁坍塌作用，通過鉆機(jī)作業(yè)時鉆頭不停旋轉(zhuǎn)可使鉆渣浮懸在泥漿中，減少孔底沉渣厚度；泥漿還能起降低鉆頭施工溫度，同時還可潤滑鉆頭、減小摩擦力的作用，也提高了水體容重，增大了靜水壓力的作用和孔壁的穩(wěn)定性。

2.4 鉆孔成樁

旋挖鉆機(jī)就位后，鉆機(jī)操作人員調(diào)整鉆桿垂直度，如需要泥漿，用泥漿泵抽入調(diào)好泥漿，然后開始鉆孔，根據(jù)鉆孔深度連續(xù)不斷抽入泥漿以滿足施工需要。通過旋挖機(jī)鉆斗多次上下反復(fù)循環(huán)的旋轉(zhuǎn)、削土、提升、卸土四個施工過程，直至鉆孔標(biāo)高。鉆孔出來的土石方可利用鉆機(jī)將土卸于施工孔樁3～5m 以外堆放，以不影響施工和確保現(xiàn)場安全，鉆孔過程中采用挖機(jī)全程配合鉆孔施工，能控制孔周邊堆土不影響施工安全。

鉆孔時出現(xiàn)孔口有沉陷開裂現(xiàn)象，要第一時間將旋挖鉆機(jī)移到安全區(qū)域，及時采取措施消除安全隱患[4]。孔內(nèi)出現(xiàn)坍塌，要會同有關(guān)技術(shù)人員判明坍塌位置，坍塌位置回填粘土混合物到坍塌位置以上1～2m，回填過程中利用鉆頭適當(dāng)壓實(shí)后重新鉆孔；塌孔嚴(yán)重時匯報有關(guān)參建單位后采用低標(biāo)號砼回填，達(dá)到一定強(qiáng)度后再重新鉆孔。發(fā)現(xiàn)孔身偏斜、彎曲時要在偏斜處吊掛鉆錘反復(fù)掃孔，直到孔身順直，偏斜嚴(yán)重時回填低標(biāo)號砼澆筑待達(dá)到一定強(qiáng)度重新鉆孔。

2.5 成孔檢查與清孔

施工技術(shù)人員和鉆機(jī)操作人員要在鉆孔過程中密切觀測監(jiān)督，復(fù)雜地質(zhì)勤于復(fù)核鉆孔直徑、深度和孔形，發(fā)現(xiàn)問題及時修正處理；達(dá)到地勘報告建議深度后，會同地勘和設(shè)計(jì)等參建各方檢查成孔的孔位、孔徑、孔形、孔深和傾斜度，然后地勘單位人員確認(rèn)地基承載力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。清孔后檢查孔底沉渣沉淀厚度，確保底部殘?jiān)∮?cm，不得用加深鉆孔深度的方式代替清孔的錯誤行為，孔深測量采用以專用測繩檢測為主，鉆機(jī)自帶儀器復(fù)核為輔助[5]。

2.6 鋼筋籠制作與安裝

在制作鋼筋籠時，要對鋼筋規(guī)格、品種、間距、焊接質(zhì)量以及鋼筋籠直徑進(jìn)行自檢驗(yàn)收合格后，會同監(jiān)理等參建方進(jìn)行再次驗(yàn)收合格后使用。鋼筋籠安裝采用汽車吊安放，吊裝時采用雙吊點(diǎn)起吊并保持鋼筋籠處于垂直狀態(tài)，安裝中保持鋼筋籠平穩(wěn)，防止鋼筋籠與孔壁相撞。鋼筋籠采取四周固定墊塊等有效定位措施，減少鋼筋骨架中心與樁中心的偏位，使鋼筋籠骨架的砼保護(hù)層厚度滿足要求，不得直接將鋼筋籠骨架支承在孔底，要距孔底5～10cm，應(yīng)將其吊掛在孔口的鋼護(hù)筒上，不應(yīng)采用鋼絲繩或其它容易變形的材料進(jìn)行吊掛。

2.7 混凝土澆筑

2.7.1 準(zhǔn)備工作

將導(dǎo)管孔用型鋼固定在孔口，導(dǎo)管接口的地方要將密封圈設(shè)置好，然后將導(dǎo)管按照順序平穩(wěn)地下放到距孔底部30～50cm，最后安裝接料斗。澆筑導(dǎo)管采用鋼導(dǎo)管，內(nèi)徑宜為300mm，使用前用水對導(dǎo)管淋水潤滑，應(yīng)使用經(jīng)水密承壓和接頭抗拉試驗(yàn)合格的導(dǎo)管，水密試驗(yàn)的水壓力應(yīng)大于最大孔深的孔內(nèi)水深壓力的1.3 倍及以上，嚴(yán)禁采用壓氣試驗(yàn)檢測導(dǎo)管。導(dǎo)管安裝長度應(yīng)經(jīng)技術(shù)人員計(jì)算確定，距孔底高度應(yīng)控制在2m 以內(nèi)。

2.7.2 混凝土配制要求

配置混凝土使用水泥應(yīng)經(jīng)檢驗(yàn)合格，一般采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，如采用礦渣硅酸鹽水泥時，應(yīng)采取防離析措施；粗集料宜用卵石，采用碎石地區(qū)，根據(jù)試驗(yàn)確定含砂率，粗集料最大粒徑控制在37.5mm 以內(nèi)，細(xì)集料采用集配良好的中砂。砼配制摻用外加劑、粉煤灰等材料時，摻用量應(yīng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)確定；如需要延長混凝土初凝時間，可經(jīng)試驗(yàn)確定摻配適量緩凝劑；澆筑時確保和易性良好，坍落度宜控制在16～22cm，配制時應(yīng)充分考慮澆筑時氣溫、運(yùn)距及灌注時間長短、塌落度損失等因素。

2.7.3 混凝土灌注

樁身混凝土必須一次性連續(xù)灌注完成，中間等料或取管中斷間歇時間必須小于混凝土初凝時間；如孔內(nèi)有水，需采用水下混凝土澆筑，首批混凝土灌注時間不得超過首批混凝土的初凝時間。導(dǎo)管埋入已澆筑混凝土深度控制在2～6m 之間，最大埋深不超過9m，保證在提管過程中不形成斷樁。混凝土澆筑高度要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，設(shè)計(jì)未要求時應(yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂高程不小于0.5m，以避免樁頂混凝土因含泥量大影響樁身混凝土強(qiáng)度，多余部分采用人工截樁將其截去。

2.7.4 樁身混凝土質(zhì)量檢測

每樁填芯混凝土試塊的取樣組數(shù)、檢驗(yàn)要求、樁身的完整性檢測均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，選擇荷載較大或有特殊性的樁進(jìn)行無破損法檢測，重要部位或重要工程的樁宜全部檢測；檢驗(yàn)柱樁的樁底沉淀與地層的結(jié)合情況時，鉆芯鉆至樁底50cm 以下。

2.7.5 成樁質(zhì)量問題和防治措施

1.澆筑過程中鋼筋籠上浮。為防止在澆筑混凝土?xí)r鋼筋籠上浮，在孔口上設(shè)置槽鋼或、鋼筋網(wǎng)蓋板固定鋼筋籠在孔口護(hù)筒上，防止鋼筋骨架的傾斜、位移和上浮。開始澆筑填芯混凝土?xí)r，需控制澆筑速度，減小混凝土面上升產(chǎn)生的浮力，以免鋼筋籠被頂托上浮；混凝土頂面高于骨架底部4m 以上時，緩慢提升導(dǎo)管，使其導(dǎo)管底口高于骨架底部2m 以上時再按正常速度澆筑。

2.樁身斷樁。樁身斷樁是樁身局部有空洞、混凝土振搗不密實(shí)或存在泥土夾層或樁身斷裂的現(xiàn)象，直接影響樁身承載力，是最嚴(yán)重的成樁質(zhì)量缺陷。拌制時應(yīng)嚴(yán)格控制配合比，施工中多測試塌落度，塌落度不符合要求，立即進(jìn)行調(diào)整，不準(zhǔn)使用不合格料；每次提拔導(dǎo)管經(jīng)計(jì)算后確定提拔高度，防止導(dǎo)管埋置深度小或脫離混凝土頂面造成斷樁，應(yīng)有防止混凝土供料不及時出現(xiàn)脫料的保證措施。

3.樁身混凝土質(zhì)量差。嚴(yán)禁樁身出現(xiàn)蜂窩、空洞、夾泥層或級配不均等質(zhì)量缺陷問題。混凝土澆筑時應(yīng)邊澆筑邊提管振搗，杜絕漏振；安裝鋼筋籠或澆筑混凝土?xí)r，不要碰撞孔壁，造成孔壁土石塌落后樁身混凝土夾泥；澆筑時嚴(yán)格控制混凝土塌落度，保證和易性符合要求，采用串筒下料，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象。

3 結(jié)語

旋挖鉆孔成樁施工技術(shù)具有較高的自動化操作水平，成孔的速度快、質(zhì)量高，安全有保障，能極大程度地提高工作效率，從而減少了大量勞動力的投入，大大降低了安全事故的發(fā)生率，縮短了建設(shè)工期，使得工程施工成本降低，有利于促進(jìn)建筑行業(yè)的良性競爭發(fā)展。