中鐵大橋局集團(tuán)海外工程分公司 湖北武漢 430050

摘要：本文主要介紹了鉆孔樁擴(kuò)底施工方法。該方法是把按等直徑鉆孔方法形成的樁孔鉆進(jìn)到預(yù)定的深度，換上擴(kuò)孔鉆頭后，撐開鉆頭的擴(kuò)孔滾刀刀刃使之旋轉(zhuǎn)切削地層擴(kuò)大孔底，成孔后放入鋼筋籠，再灌注混凝土形成擴(kuò)底樁以獲得較大承載能力的施工方法。該方法成樁的根限承載力比沒有擴(kuò)大的灌注樁的根限承載力有較大幅度的增長(zhǎng)，具有承載力高、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益明顯優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：鉆孔樁；灌注樁；擴(kuò)底

1.工程概況

本工程為鉆孔樁基礎(chǔ)施工，主要工作內(nèi)容為Ф3.0m鉆孔灌注樁施工，底部擴(kuò)底，擴(kuò)底直徑為4米及4.5米兩種。施工場(chǎng)地為新填海區(qū)，地質(zhì)情況從上向下依次為沙層（中密粉沙）、沖積土層、黏土層、沙層（粗砂、中砂）、黏土層、強(qiáng)風(fēng)化層、巖層。巖層為花崗巖，巖層面為-28.26m至-61.22m之間?？碧缴疃葹?7m至80m，均入巖7.5米左右。

2施工流程

3.0m鉆孔樁采用南車400型旋挖鉆及KTY-4000A型鉆機(jī)成孔；平整場(chǎng)地后，先采用旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)至地面以下15米位置，之后用KTY-4000A鉆機(jī)鉆進(jìn)至樁底，下擴(kuò)底鉆進(jìn)行擴(kuò)底工作，擴(kuò)底到位后清孔，之后下鋼筋籠，再下水下灌注導(dǎo)管二次清孔，采用水下導(dǎo)管灌注樁基混凝土。

2.1樁位放樣

在控制點(diǎn)上采用全站儀直接將樁中心放樣到地面上，并拉“十字”交叉線對(duì)樁位進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

2.2臨時(shí)套管制作與埋設(shè)

3米鉆孔樁臨時(shí)套管采用24mm鋼板卷制，內(nèi)徑比設(shè)計(jì)樁徑大20cm，長(zhǎng)度為18.0m，比地面高出30～50cm，以保證孔內(nèi)泥漿面高出地下水位。

以設(shè)計(jì)樁樁位中心為圓心，在地面挖出比臨時(shí)套筒直徑大70cm的圓，清理后將護(hù)筒在坑中垂直對(duì)位，埋設(shè)好護(hù)筒。利用250t履帶吊及YZ230型液壓振動(dòng)錘插打，用兩臺(tái)全站儀監(jiān)測(cè)確保垂直度，傾斜度應(yīng)控制小于5‰。

2.3泥漿

泥漿指標(biāo)應(yīng)達(dá)到：清孔時(shí)為1.08～1.12，粘度18～22s，含砂率小于0.5%，膠體率不低于98%，PH值8～10。鉆孔過程中須定時(shí)對(duì)泥漿的各項(xiàng)指針進(jìn)行檢查并做記錄。

2.4鉆樁機(jī)械

鉆孔樁施工主要選用南車400旋挖鉆機(jī)和KTY-4000A型回旋鉆機(jī)配六翼型擴(kuò)底鉆頭。

2.5等直徑鉆孔

采用旋挖鉆機(jī)從臨時(shí)套管頂鉆孔15米深度，之后用回旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高：

（1）鉆機(jī)就位

鉆機(jī)位置場(chǎng)地平整、表層鋪填碎石壓實(shí)，混凝土預(yù)制板墊平地面，保證樁機(jī)不下陷且能正常作業(yè)。鉆機(jī)就位前由測(cè)量人員確認(rèn)護(hù)筒偏位及傾斜度合格后開始安放樁機(jī)。鉆機(jī)就位后鉆頭中心和樁中心應(yīng)對(duì)正準(zhǔn)確，誤差控制在2cm內(nèi)。鉆頭中心與護(hù)筒頂面中心和底面中心的偏差不得大于5cm；鉆桿傾斜率小于0.5%。

（2）旋挖鉆鉆進(jìn)

鉆孔采用泥漿護(hù)壁成孔。泥漿采用膨潤(rùn)土、純堿以及纖維素混合而制，在泥漿池中用攪漿機(jī)將泥漿攪拌好后，泵入孔內(nèi)，旋挖鉆均勻緩慢鉆進(jìn)。

（3）回旋鉆機(jī)鉆進(jìn)

鉆機(jī)組裝就位，其底座應(yīng)水平、穩(wěn)定，鉆架中心與鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤中心的聯(lián)機(jī)應(yīng)與鉆盤垂直，鉆頭、鉆桿中心和樁徑中心在一鉛垂在線，保證孔位正確，鉆孔順直。就緒后，將鉆頭提離泥面約30cm，打開供風(fēng)閥門使泥漿循環(huán)，待泥漿循環(huán)正常后，啟動(dòng)鉆機(jī)開始慢速到中速鉆進(jìn)。鉆壓、鉆速根據(jù)地質(zhì)情況確定。

（4）成孔質(zhì)量檢查

鉆孔至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高，經(jīng)監(jiān)理檢查簽認(rèn)后拆除鉆機(jī)。

2.6擴(kuò)孔施工

采用KTY-4000A型旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)配擴(kuò)底鉆頭反循環(huán)對(duì)孔底擴(kuò)大到設(shè)計(jì)直徑：

（1）擴(kuò)底前配合準(zhǔn)備工作

測(cè)量鉆機(jī)所成孔底標(biāo)高是否滿足設(shè)計(jì)要求，計(jì)算已成孔孔深，根據(jù)孔深及擴(kuò)底鉆頭高度配置相應(yīng)長(zhǎng)度的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆桿；檢查孔內(nèi)泥漿指針，并配置適用于反循環(huán)鉆孔用的新鮮泥漿；復(fù)核已成孔中心，以便新鉆機(jī)對(duì)位，并對(duì)地面基礎(chǔ)重新布置；檢查擴(kuò)底鉆頭直徑及磨損情況，對(duì)損壞的刀頭進(jìn)行更換；旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)對(duì)位下放擴(kuò)底鉆頭并連接鉆桿，保證鉆桿中心與已成孔中心偏差小于2cm；檢查壓風(fēng)機(jī)風(fēng)管、反循環(huán)出漿管和泥漿回流溝槽。

（2）擴(kuò)底鉆頭

基巖擴(kuò)底鉆頭是施工嵌巖擴(kuò)底灌注樁的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工藝性試驗(yàn)，確定鉆頭的形式、刀頭、鉆機(jī)的扭矩等，例如MRR型基巖擴(kuò)底鉆頭，其基本結(jié)構(gòu)為下開式，對(duì)稱雙翼，中心管為四方結(jié)構(gòu)。

擴(kuò)底時(shí)，將鉆頭下入孔底，并對(duì)孔底加壓，使擴(kuò)孔翼張開，并保證有一定壓力作用于孔壁上。收縮時(shí)只需提升鉆具，鉆頭離開孔底后，在其自重作用下即可完全回收。

擴(kuò)底鉆頭的中心軸是一個(gè)行程為50公分的油缸，油缸與擴(kuò)底鉆頭六臂之間采用連桿相連，當(dāng)油缸下行，通過連桿使液壓擴(kuò)底鉆頭六臂伸張，下行35公分就可使擴(kuò)底鉆六臂伸張到4.5米，進(jìn)而采用油缸下行的行程來掌控?cái)U(kuò)底的大小程度，液壓擴(kuò)底鉆頭六臂都布有滾刀，每臂3把12寸滾刀，以剝落巖層進(jìn)行擴(kuò)底。液壓擴(kuò)底鉆頭的中心軸油缸的下行不是采取上配重塊來加壓，而是直接采取液壓傳動(dòng)，使鉆頭六臂伸張擴(kuò)底，液壓擴(kuò)底鉆頭有一個(gè)單獨(dú)的泵房，以提供擴(kuò)底鉆頭伸張的壓力。

擴(kuò)底順序?yàn)椋?、先將擴(kuò)底鉆頭放到孔底，并將鉆頭上高壓油管綁在鉆桿上接到鉆機(jī)平臺(tái)上的液壓轉(zhuǎn)換器上，鉆頭放到孔底前應(yīng)將孔底清干凈，以免影響判斷油缸下行的行程；2、再將液壓轉(zhuǎn)換器的固定不轉(zhuǎn)部位的油管接口接到專用泵房；3、量好開擴(kuò)前鉆機(jī)提升油缸原始位置，以控制擴(kuò)底鉆中心軸油缸下行的行程；4、開始擴(kuò)底，將擴(kuò)底鉆的泵房的溢流閥調(diào)到8-11Mpa即可。

基巖擴(kuò)底鉆頭可采用正、反循環(huán)和無循環(huán)施工。采用反循環(huán)擴(kuò)孔底時(shí)，破碎的巖屑無論其顆粒大小，都能迅速排出，孔底清潔。采用正循環(huán)擴(kuò)底時(shí)，小顆粒巖屑可隨泥漿排出鉆孔，大塊巖屑仍留在孔內(nèi)，由于破碎面在孔壁周圍，不會(huì)造成重復(fù)破碎，但由于孔底泥漿中的巖屑增加，對(duì)鉆頭的沖蝕磨損將會(huì)增大。無循環(huán)施工時(shí)，破碎的巖屑將全部留在孔內(nèi)，擴(kuò)底結(jié)束后再一次性清孔。

2.7清孔

終孔后即開始一第次清孔，并應(yīng)注意及時(shí)清理，不能停歇過久。同時(shí)注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔清孔時(shí)利用鉆機(jī)的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，通過換漿進(jìn)行清孔。即將鉆頭提高距孔底15～20cm，鉆機(jī)慢速空轉(zhuǎn)，保持泥漿正常循環(huán)，持續(xù)換漿直到排出泥漿的含砂率與換入泥漿的含砂率接近且含砂率<2%，孔底沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求后停止清孔。

安放鋼筋籠及導(dǎo)管后進(jìn)行第二次清孔，二次清孔采用高壓射漿氣舉反循環(huán)清孔輔以泥漿分離器清理沉渣。

2.8灌注砼

為保證擴(kuò)底樁的混凝土灌注質(zhì)量，初灌量應(yīng)保證埋管不少于1m，導(dǎo)管底口至擴(kuò)底樁底部的高度不得大于0.4m，經(jīng)計(jì)算，直徑為3m的擴(kuò)孔樁底，4m擴(kuò)底和4.5m擴(kuò)底部分分別需要20方和24方混凝土，因此我們選用直徑3M的漏斗來保證混凝土的初灌量，保證初始埋深不少于1m。8方料下灌后，兩車8方料就位，開始拔球，連續(xù)向漏斗加入24方混凝土，完成初始灌量，然后連續(xù)進(jìn)行灌注。灌注結(jié)束前，采用撈樣筒撈取混凝土樣確定混凝土面高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.總結(jié)

鉆孔擴(kuò)底灌注樁是一種比較新的施工方法，它是對(duì)鉆孔灌注樁的一種改進(jìn)和創(chuàng)新。當(dāng)樁身直徑相同時(shí)，擴(kuò)底樁比非擴(kuò)底孔樁能大大提高單樁承載力；在保證單樁承載力相同時(shí)，擴(kuò)擴(kuò)樁比非擴(kuò)孔樁能減小樁徑或縮短樁長(zhǎng)避免穿過某些復(fù)雜地層，節(jié)省時(shí)間和材料；當(dāng)基礎(chǔ)總承載力一定時(shí)，采用擴(kuò)底樁可減少樁的數(shù)量，節(jié)省投資。具有承載力高、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益明顯優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)與施工》，張忠亭、丁小學(xué)著，中國(guó)建筑工業(yè)出版社；

[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中國(guó)建筑工業(yè)出版社；

[3]《鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工新工藝》，王旭惠、何建平，《華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)》（1997.01）

作者簡(jiǎn)介：

李旭東，男，1984.05，漢族，甘肅省蘭州市，本科，現(xiàn)有職稱：工程師，研究方向：橋梁工程。