分析鉆孔灌注樁技術現狀及其在建筑施工中的應用

嚴微

（山西二建集團有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

樁基是建筑工程中最底層的支撐結構，既能對建筑上層建筑起到良好的支撐作用，也能加固地基土壤，保障建筑工程整體的穩定性。建筑行業作為國民經濟的支柱產業之一，施工技術更新換代速度很快，工程中可應用的樁基施工技術種類也很多，其中鉆孔灌注樁技術，應具有多種技術優勢，在高層、超高層建筑的施工中都表現出良好的應用效果，加強對這一技術的研究，對促進建筑行業健康發展具有積極作用。

1 鉆孔灌注樁技術優劣勢及施工要點分析

1.1 鉆孔灌注樁施工技術優劣勢分析

鉆孔灌注樁施工技術屬于一種樁基加固技術，是先通過機械設備在設定施工位置中鉆孔，清孔后將鋼筋籠布置在孔洞內，最后澆筑混凝土形成的鋼筋混凝土樁基。此種施工方式在的現代建筑工程施工中的應用十分普遍，與其他樁基施工技術相比，該技術分別具有以下幾點技術優勢和劣勢。

1.1.1 技術優勢

①可根據成孔方式的區別將鉆孔灌注樁施工技術細分成若干類別，如挖孔灌注樁、沉管灌注樁、鉆孔灌注樁等，對各種類型的樁基施工環境都具有良好的適應能力，可根據實際施工需求靈活選擇。②鉆孔灌注樁技術在應用過程中主要是靠機械設備鉆孔和混凝土澆筑，在施工過程中產生的噪聲比打工工藝的沉入樁方式更少，可應用于城市施工環境中，減少對周邊居民產生的干擾。③與預制樁相比，灌注樁的直徑和規格更大，將其應用在高層、超高層建筑施工中，會獲得良好的樁基處理效果，該種施工技術更加符合現代建筑的施工要求，能為上層建筑提供可靠支撐。④其他樁基施工技術在完成施工后，在樁和地基之間可能存在一定縫隙，影響樁的穩定性，而鉆孔灌注樁技術直接將混凝土灌注在地基環境中，二者具有良好的貼合度。

1.1.2 技術劣勢

①鉆孔灌注樁技術在應用過程中需要在泥水環境中進行混凝土灌注，在泥水混合物的影響下可能使混凝土材料的配比發生相應變化，進而影響混凝土的質量[1]。②鉆孔灌注樁技術的整個施工流程推進速度較慢，在施工過程中會有大量泥渣生成，若未能對其進行有效處理，可能會對生態環境造成一定污染和影響。③該技術雖然對多種地基環境都具有良好的適應能力，但在含水量較高、結構空隙較大的土層中通常難以應用，如碎石土、水下地基、自重濕陷性土環境等。

1.2 鉆孔灌注樁技術的施工要點

鉆孔灌注樁技術在施工過程中需要重點關注成孔質量和鋼筋籠安裝質量，保證這兩項施工步驟的質量，才能為提高灌注樁的整體施工質量奠定基礎。

1.2.1 成孔施工要點

①關注鉆孔的塌陷情況。鉆孔灌注樁技術的本質是利用樁基提高地基的承載能力，或維護邊坡，使其能更好地抵抗土方側壓力，避免出現土方位移現象，很多地基環境中包含軟弱土層，完成鉆孔后可能會出現不同程度的掉渣、坍塌情況，為避免該類不良現象影響成孔質量，需要在施工過程中嚴格控制鉆孔速度、泥漿配比、護筒安裝、地下水位管理等工作細節，以預防掉渣、坍塌情況的出現。對已經出現坍塌情況的鉆孔來說，可使用黏土、砂等材料對鉆孔進行回填，回填高度在塌孔段上方1~2m 位置，將回填材料夯實后可繼續施工。②關注孔洞垂直度問題。鉆孔垂直度是否達標會直接影響灌注樁的施工質量，鉆孔過程中鉆機設備設置方式、人員操作等都會造成鉆孔歪斜現象。因此，施工現場管理人員應在展開鉆孔操作時，做好專業施工人員組織工作，嚴格按照技術應用規范進行鉆孔設備設施的安裝和布置，做好鉆孔準備工作，防止鉆孔歪斜等情況的出現。對已經出現歪斜情況的鉆孔來說，可重新布置鉆機緩慢下鉆，對歪斜情況不嚴重的鉆孔進行修復和糾偏，若歪斜情況較為嚴重，則應對鉆孔進行回填并重新鉆孔。

1.2.2 鋼筋籠安裝施工要點

①關注鋼筋孔安裝質量。鋼筋籠的制作需要充分滿足施工圖紙設計要求，對鋼筋籠進行運輸、吊裝、布置的股過程中，必須做好相應的防護措施，吊裝施工應盡量減慢速度，防止鋼筋籠材料因受到磕碰等發生變形[2]。同時，需要由專人對鋼筋籠入孔的垂直度進行控制和檢驗，準計算吊筋長度，以確保混凝土保護層墊塊設置間距的合理性。②關注鋼筋籠上浮問題。完成鉆孔后會向鉆孔內注入泥水混合物，以保護成孔質量，后續混凝土施工直接從底部進行澆筑，兩項環節都可能會使鋼筋籠出現上浮現象，影響鋼筋籠的入籠深度。為減小鋼筋籠上浮對灌注樁施工質量的影響，應將混凝土坍落度控制在（20±20）cm 內，優選具有良好和易性的混凝土材料，并盡量控制混凝土的灌膠速度，防止鋼筋籠在施工過程中出現上浮情況。

2 鉆孔灌注樁技術的應用

2.1 工程案例

本文以某高層建筑工程施工為例，該建筑工程占地面積為462m2，建筑總高43m。由于建筑總高度較高，必須在施工前對樁基進行處理，以確保地基具有良好的承載能力，能充分滿足上層建筑的施工要求，項目負責人對樁基施工提出了嚴格要求，并將樁基施工技術選型和選型技術實施全過程管理作為工程樁基施工中的兩項重點管理內容。通過對工程所在地基環境進行實際考察和勘察之后，最終確定應用鉆孔灌注樁技術展開樁基施工，并對鉆孔灌注樁技術應用的全過程進行嚴格管理。

2.2 工程地質條件與技術選型

本工程項目屬于城市房屋改建工程，本身具有良好的地質條件，地下管線分布，主要土質為黏性土，土壤含水量一般，地下水位線約為230m，樁孔最大深度為150m，符合施工條件。在技術選型過程中，技術人員對鉆孔灌注樁和預制樁兩種施工技術的承載效果進行比對，比對結果顯示預制樁由于規格較小，單樁承載力低于鉆孔灌注樁，難以滿足該建筑的地基處理要求。鉆孔灌注樁單樁規格較大、承載能力強、地基加固效果好，在施工過程中僅需要配合土質排水工序即可，施工便捷性強，所以最后選用鉆孔灌注樁結合泥漿護壁工藝技術展開地基加固施工[3]。

2.3 技術應用

鉆孔灌注樁施工整個流程如圖1 所示。

圖1 鉆孔灌注樁施工流程

2.3.1 施工準備

①由于工程項目所在地土壤中含水量一般，為防止土壤中水分影響鉆孔灌注樁施工質量，需要先挖開天然覆蓋層，對下層土壤進行預先排水[4]。具體排水可通過兩種方式進行，分別是排水渠排水和錘擊法排水，其中排水渠排水是使所有排水點都與排水渠相連，以保證土壤中蘊含的水土被充分排出；錘擊法是使用相關機械設備對地基土壤進行錘擊，既能提高土壤的密實度，也能充分排出土壤中蘊含的不成流水體，同時配合具有一定坡度的排水渠，能有效防止水分滯留情況。②按照設計圖紙中標注的尺寸信息進行現場放線，劃定鉆孔點，并在每個鉆孔點標記位置中詳細標出鉆孔的孔徑和深度信息，以便在施工過程中依據信息展開施工及驗收，最終成孔孔徑和孔深與設計值誤差應控制在±0.5m。③結合放線情況進行鉆機設備的布置，但需要在布置前全面檢查鉆機設備的性能，確保鉆機設備無零件嚴重磨損、工作異常等情況，確保鉆頭與鉆孔中心位置相對，保證鉆機的垂直度，鉆孔與鉆孔中心位置布置誤差應控制在±2cm 以內。

2.3.2 護筒埋設

為保障成孔質量，需要在正式鉆孔前預先埋設護筒，以防止孔壁出現掉渣、坍塌等不良現象[5]。需要對護筒的規格、長度和材質提出嚴格要求，護筒規格需比鉆孔直徑大，結合鉆機規格進行配套護筒的設置，本工程中使用鉆孔設備為直徑為35cm 的沖擊鉆，所以護筒內徑應至少在35cm 以上；通常單節護筒長度值在2~6m之間，在實際應用過程中需要結合鉆孔需求設置埋設深度，本工程中單節護筒長度為4.3m；常用護筒材料有鋼筋混凝土材料、木質材料、鋼材料等，鋼材料綜合性能較好，且可回收利用，故本工程最終選用鋼材質護筒。

2.3.3 泥漿制備

泥漿灌注是保護孔壁的重要環節，但需要對泥漿制備比例進行嚴格控制，確保泥漿稠度能滿足施工和護臂的雙重要求[6]。若泥漿過稠，會在一定程度上影響沖擊鉆的鉆孔效率，延長施工周期，若泥漿過稀，則難以充分發揮護壁效果。本工程中泥漿制備比例為水:黏土:添加劑=2:1:1，各項原材料添加順序無特殊要求，確保泥漿拌和均勻即可，泥漿稠度區間為16～22MPa·s，在此稠度區間中能充分保障鉆孔過程中出現內外滲流的不良現象，保障成孔質量。

2.3.4 鉆孔

完成以上工作后，即可正式開始鉆孔作業。鉆機操作人員需要以緩慢勻速控制鉆頭鉆進，盡可能保持鉆頭與鉆進路線一致，保障孔洞的垂直度，同時由專人固定護筒，防止其在鉆孔推進過程中發生偏移[7]。本工程鉆孔施工作業與泥漿護壁作業同時進行，不斷向成孔中加入泥漿，并密切關注成孔質量和泥漿護壁效果，每鉆進10m 必須停機進行鉆孔檢查工作，保證鉆孔無坍塌、歪斜等情況發生。鉆孔作業必須依次進行，或同時施工的鉆孔之間距離必須在大于安全距離，否則可能會因機械振動或土層擾動，對相鄰鉆孔的成孔質量造成影響，避免返工、重新鉆孔等情況的發生。

2.3.5 清孔和泥漿導入

完成鉆孔作業后應利用吸泥機展開清孔作業，將鉆孔內殘留泥渣吸出。此種清孔方式應用較為便捷，但不能在穩定性較差的地基環境中使用，以防吸泥機破壞鉆孔孔壁，本工程地基環境土層穩定性較強，故采用此種清孔方式[8]。完成清孔作業后，在鉆孔內布置混凝土灌注導管，導管中應無歷史殘留的混凝土硬塊、土渣或雜物等，防止對關注質量造成影響，將關注導管直接與泥漿池相連，為后續混凝土灌漿作業做好準備。

2.3.6 安裝鋼筋籠

鋼筋孔吊裝施工前，必須對鉆孔進行再次清孔，防止孔洞內有殘留土渣、石塊等殘留，影響鋼筋孔布置深度[9]。然后使用吊裝設備將鋼筋籠吊起，對準鉆孔緩慢下放，在鋼筋籠底部靠近孔口時，必須以人工固定和引導的方式輔助鋼筋籠下放，下放到預計深度后，工作人員應以手把的方式確定鋼筋籠無晃動，才可松手。整個鋼筋籠吊裝施工的核心原則是保證其吊裝過程中不會受到磕碰和損壞、不會對孔壁造成損壞。完成鋼筋孔吊裝施工作業后，需要對作業質量進行驗收，確保其安裝質量符合工程施工標準，一旦發現質量問題，必須對其進行妥善處理或返工，消除地基工程中一切可能存在的隱患問題，才能為上層建筑施工奠定良好的基礎。

2.3.7 混凝土灌注施工

將提前完成制備的混凝土漿液灌入孔中，整個混凝土灌漿作業需一次完成，防止發生斷樁情況[10]。在施工前需要對混凝土坍落度進行檢驗，保證其符合施工質量。

3 結語

綜上所述，鉆孔灌注樁技術因具有種類多、施工噪聲小、規格大、與地基連接性好等優勢，在現代建筑工程施工中的應用十分廣泛，但也具備其特有的技術劣勢，施工中需要關注的要點內容較多。技術人員在實際工程施工中，應根據工程現場的實際情況進行地基加固技術選型，充分保障技術和環境的適應性，并在應用鉆孔灌注樁施工技術時，嚴格遵照施工流程展開施工，控制各環節施工質量，才能最大程度發揮鉆孔灌注樁施工技術的應用價值。