旋挖鉆樁基施工優勢及常見問題分析

楊海龍

（中交第四公路工程局有限公司，北京100010）

1 引言

國內外旋挖鉆孔施工普遍運用于軟土地、強風化巖層施工，針對軟土地層、強風化巖層施工已經有完整、成熟的施工技術[1]。隨著公路、房建建設節奏加快，工期任務愈發緊張，樁基施工將會大量引進旋挖鉆機施工，能夠有效地保證硬質巖層中樁基的施工質量、進度，同時能降低施工成本，對于解決工程實際問題具有十分重要的意義。

2 工程概況

畢節市金海湖新區第二小學項目建筑總面積為19226.4 m2，各單體主體結構均為混凝土框架結構，基礎采用樁基礎。據地勘鉆探所知在表層巖體內鉆探（81 個柱位鉆孔）有31 個鉆孔遇見溶洞裂隙，無可見地下水存在，遇洞率38%，且樁長局部超過16 m。綜合考慮施工周期及工程造價，擬采用旋挖鉆樁基施工工藝。

3 施工工藝

旋挖鉆孔樁施工工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程圖

3.1 測量放樣

測量人員使用全站儀采用坐標定向法進行樁位放樣。樁位測量完成后埋設十字護樁。

3.2 護筒埋設

護筒采用挖埋法施工埋設，埋設時利用護樁拉中線對旋挖鉆機鉆頭進行定位，保證護筒埋設的準確性。護筒埋設高于施工地面30 cm。埋設完成后再次利用護樁拉線復核平面位置誤差及標高復測，傾斜率采用吊錘法進行復核。

3.3 鉆機定位

確定鉆機位置，在鉆機位置四周灑白灰線標記（見圖2）。

圖2 樁基定位

利用護樁拉十字線找出樁基孔位中心線，操作旋挖鉆機使鉆頭中心對準樁位中心。鉆頭定位完成后調整好旋挖鉆機鉆桿、桅桿的豎直度[2]。旋挖鉆機自帶坐標定位系統，只需對中一次便可記錄坐標位置，可自動調整中心位置。

3.4 旋挖鉆頭配套鉆進工藝

以φ1.5 m 樁基，樁長18 m，入巖深度達到11.5 m，累計鉆進時間17.5 h 為例，旋挖鉆機鉆進時共采用φ0.9 m 筒鉆、φ1.2 m 筒鉆、φ1.2 m 撈砂斗、φ1.5 m 筒鉆、φ1.5 m 撈砂斗5 種不同型號鉆頭配套使用，具體使用情況如下：

1）開鉆時，為了避免擾動護筒，先用低檔慢速鉆進，鉆至護筒以下1 m 后，再調為正常速度。

2）黏土、粉質黏土、碎石土層等軟弱土質地層及軟弱巖層直接采用φ1.5 m 撈砂斗直接鉆進取渣。

3）進入硬質巖層后換為φ0.9 m 筒鉆進行取芯，為避免鉆進過深導致卡鉆，每次鉆進3～5 m 后采用撈沙斗清理孔底，直至鉆到設計樁底標高。筒鉆取出來的巖層芯樣完整，能夠有效分析地底巖層情況，準確判斷樁基入巖深度，保證成樁質量。

4）取芯完成后采用φ1.2 m 筒鉆進行擴孔，φ1.2 m 撈砂斗進行清孔處理。

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5）φ1.2 m 撈砂斗清孔至設計樁底標高后繼續采用φ1.5 m筒鉆進行擴孔處理，最后采用φ1.5 m 撈砂斗進行整個孔壁修正及清孔處理。

6）進入硬質巖層后，可往孔內注入適量清水，降低鉆頭溫度，減少截齒損耗。

3.5 樁端進入持力層保證措施

1）施工前認真研讀工程地質勘察報告，繪制持力層等高線圖，以此作為各樁孔的深度控制依據，指導施工。

2）選派有經驗的鉆工進行持力層的鉆進，通過樁機的跳動、聲音、現場取樣等，判斷是否進入持力層，各單位簽字確認。

3）鉆頭進入持力層時立即取出渣樣，經監理驗收、確認定出持力層界面。終孔時再取一個渣樣，渣樣要編號保存備查。

4 施工中常見問題及防治措施

4.1 塌孔

1）產生原因：鉆孔過程中遇到溶洞、裂隙，溶槽、裂隙內充填有軟弱土層；鉆孔過程中素填土層穩定性較差，或有外部水滲入孔內；在松散的地層中施工掘進速度過快，導致塌孔。

2）預防措施：仔細對照勘察資料，在鉆孔接近溶洞、裂隙位置時低轉速鉆進；按要求開孔時避免鉆頭撞擊樁壁。

3）解決辦法：（1）鉆孔過程中發生坍孔后，要及時查明原因并對其進行分析處理，處理方法可采用原地回填搗實和加深埋護筒等措施后繼續鉆進。坍孔較為嚴重的時候，需要回填重新鉆孔；（2）根據鉆孔情況，若遇到大型巖溶裂隙及塌孔時澆筑C20 混凝土封堵溶洞再進行二次鉆孔溶洞或大面積垮塌采用澆筑層C20 混凝土封堵。

4.2 樁基（鋼筋籠）偏位

2）預防措施：施工前進行平整場地，對軟弱土的地基進行換土或者加固處理；對鉆機的垂直度進行調整，對準孔中心，在易偏孔的孔段采取導向措施；根據地層和孔徑選擇鉆桿、鉆具規格，合理選擇鉆進的詳細參數，控制轉速，控制掘進速度。

3）解決辦法：（1）取芯鉆頭輕壓慢轉，從偏斜處由上往下掃孔，反復多次使鉆孔修直；（2）鏟孔，用帶有加重管和導正管的工具，從偏斜處的上部以垂直沖擊力將偏斜部分鏟掉，一般沖程為2 m，鏟出臺階后再采用擴孔鉆頭擴大孔段，鏟擴交替，直至孔底；（3）糾偏較為困難時，用混凝土將孔斜部位回填，再用取芯鉆頭減壓鉆進。

4.3 掘進過程出現卡鉆、埋鉆等情況

1）產生原因：鉆進速度過快，導致孔形不好，提鉆困難；鉆頭上部無擴孔裝置，成孔后孔徑與鉆頭直徑過于接近，導致卡鉆情況出現；本工程溶洞見洞率較高，在鉆孔過程中，很容易出現由于鉆機振動導致溶洞內壁石塊掉落情況發生，從而發生卡鉆、埋鉆等事故。

2）預防措施：控制鉆進速度，且穩步勻速地鉆進可有效降低溶洞、孔壁掉塊情況出現；采用有擴孔裝置的鉆頭。

4.4 遇溶洞處理

根據工程實際情況，如遇溶洞孔樁成孔后，易造成孔內淤泥無法清除，孔內沉渣無法滿足設計及規范要求，為保障孔樁成孔質量，增設永久性護壁（鋼護筒）的形式進行施工或者回填低標號C20 混凝土或高標號砂漿，待24 h 后重新成孔（時間根據氣溫確定）。

鋼護筒制作、埋設：長度按現場實際樁長，下至樁底；采用厚8mm 鋼板制作；鋼護筒埋置較深時，采用多節鋼護筒連接使用，連接形式采用焊接，焊接時保證接頭圓順，同時滿足剛度、強度的要求；鋼護筒的內徑大于鉆頭直徑，具體尺寸按設計要求選用；鋼護筒埋設深度滿足設計及有關規范要求。鋼護筒埋設前，先準確測量放樣，保證鋼護筒頂面位置偏差不大于50 mm，埋設中保證鋼護筒垂直度不大于1%；埋設鋼護筒前，采用較大口徑的鉆頭先預鉆至護筒底的標高位置后，提出鉆斗且用鉆機動力頭壓盤將鋼護筒壓入預定位置。用粗顆粒土回填護筒外側周圍，回填密實。

5 旋挖鉆在本工程中的優勢

5.1 施工速度快，有利于節約工期

由于旋挖鉆機具有土層效率高（鉆機速度可達10～20 m/h）；入巖能力強（可鉆進飽和抗壓強度30～150 MPa 的巖層）且對工人的人數要求不高，可節省很大的人工費用。根據此些優勢，畢節金海湖第二小學項目采用旋挖鉆機進行樁基施工后，施工周期較沖擊鉆等方式縮短約1/3。

5.2 噪聲和振動小

本工程直線距離周邊安置房小區不到200 m，距離原第二小學不到500 m，需特別考慮施工過程噪聲對居民及學生的影響。而旋挖鉆機施工的噪聲主要來自發動機運轉，且土層鉆進的時候摩擦聲較小，不周邊影響居民、學生日常生活。

5.3 可自身行走，電腦控制，成孔質量高

鉆機可以自行行走并快速移動到位，在施工場地能快捷到達指定地點，鉆機的電腦設備能精確定位鉆孔坐標及顯示鉆孔垂直度和鉆孔深度，在成孔過程中孔壁受到鉆斗的刮擦，在鉆孔壁上形成明顯的螺旋線，這加大了樁基成型后的摩擦力，成孔質量高，使得本項目可以快速順利開展。

6 結語

截至目前，該項目132 根嵌巖樁全部采用旋挖鉆機進行成孔施工，達到每天灌注2～3 根樁基的目標，且樁基檢測全部為Ⅰ類樁，既滿足了工期要求又保證了實體質量，又進一步證明了該工藝質量可靠、速度快、節能環保的特點。

綜上所述，為滿足我國高標準建設要求，旋挖樁技術應運而生，它是社會生產技術發展的必然產物，也是未來工程施工技術提升的墊腳石。響應全國對綠色文明建設的號召，旋挖樁基礎施工技術作為一種高效、節能、環保的施工技術將越來越受到歡迎，將是未來的發展趨勢。