王 宏 山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司

1 問(wèn)題的提出背景

旋挖鉆機(jī)由于性能好、效率高而逐漸被設(shè)計(jì)和施工部門(mén)優(yōu)先選用。

但是在樁基礎(chǔ)工程施工過(guò)程中，旋挖成孔灌注樁常常遇到砂卵石地層，旋挖鉆機(jī)在這種地層施工時(shí)，常常發(fā)生泥漿滲漏、孔壁不穩(wěn)定、坍塌，混凝土串孔等現(xiàn)象。使鉆機(jī)成孔困難，降低了成孔速度，增大了混凝土充盈系數(shù)，造成很多的經(jīng)濟(jì)損失，存在很多不利因素。而大厚度砂卵石層旋挖鉆機(jī)施工方法完全能夠解決這個(gè)困擾我們的問(wèn)題。

2 問(wèn)題的解決及工程概況

本施工方法結(jié)合汾陽(yáng)碧桂園一期樁基礎(chǔ)工程中旋挖鉆機(jī)在砂卵石層地基施工的施工方法，總結(jié)了一套旋挖鉆機(jī)在砂卵石層施工的方法。通過(guò)實(shí)際施工證明，本施工方法極大地提高了灌注樁的質(zhì)量，加快了工程進(jìn)度，節(jié)約了工程成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，可為類似工程施工提供借鑒和參考。

3 關(guān)鍵技術(shù)的特點(diǎn)和方法

3.1 施工機(jī)具的選擇

本施工方法采用機(jī)鎖桿+雙層底桶鉆+截齒的鉆具組合。

砂卵石層土石松散，采用雙層底的桶鉆，可以很好地使切削物完整地保存在斗內(nèi)，提升至孔外，較好的完成挖運(yùn)工作。它的第一層底用來(lái)切削，第二層底可以相對(duì)回轉(zhuǎn)一個(gè)角度，以實(shí)現(xiàn)斗底進(jìn)土口的打開(kāi)與關(guān)閉。在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削時(shí)，鉆具底部的進(jìn)土口為打開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)鉆進(jìn)完成后，將鉆斗逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，致使進(jìn)土口強(qiáng)行關(guān)閉，從而使切削物完整地保存在鉆具內(nèi)，形成封閉空間，保證斗內(nèi)砂卵石在提升過(guò)程中不泄露。

截齒強(qiáng)度和耐磨性高，體積小，曲線好，砂卵石層中有較大粒徑的卵石可以直接破碎。

機(jī)鎖式鉆桿是正轉(zhuǎn)上鎖切削，反轉(zhuǎn)解鎖泄力提升，適用于較硬地層鉆進(jìn)。針對(duì)砂卵石層密實(shí)，切削擾動(dòng)土石松散，易塌孔、承載力小的特點(diǎn)，我們不僅要做到少塌孔，保證混凝土的充盈系數(shù)的經(jīng)濟(jì)要求，而且滿足施工進(jìn)度的要求。

機(jī)鎖式鉆桿+雙層底的桶鉆+截齒可以有效地切削卵石并完整的使切削物保存在鉆具內(nèi)并保持孔壁土體穩(wěn)定，加快了施工進(jìn)度，減小施工機(jī)具損耗，并且減少鉆機(jī)在施工過(guò)程中頻繁造成“卡鉆”、斗齒被快速掰斷，或者斗齒迅速磨損，加大了經(jīng)濟(jì)成本和放慢了施工速度。

3.2 施工操作的方法優(yōu)選。

選用液壓振動(dòng)器埋設(shè)長(zhǎng)護(hù)筒護(hù)壁的操作要領(lǐng)與隔孔跳打工藝相結(jié)合的施工方法，達(dá)到塌孔小的目的。

砂卵石地層是一種典型的力學(xué)不穩(wěn)定地層,其結(jié)構(gòu)松散、無(wú)膠結(jié)、卵石粒徑大小不等,具有土體內(nèi)摩擦角大、塑流性差、滲透系數(shù)大、穩(wěn)定性差的特點(diǎn)。如果鉆進(jìn)深度過(guò)大，孔壁內(nèi)砂卵石無(wú)膠結(jié)，在自重作用下出現(xiàn)坍塌，增大樁孔直徑，影響經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)地質(zhì)詳勘計(jì)算出每個(gè)樁位的具體砂卵石層厚度，加工長(zhǎng)護(hù)筒，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際鉆桶撈出的土質(zhì)，運(yùn)用振動(dòng)器埋設(shè)長(zhǎng)護(hù)筒，使護(hù)筒埋設(shè)超過(guò)砂卵石層，緩速切削，穿過(guò)砂卵石層。雖然增加了施工時(shí)間，但擾動(dòng)小，固結(jié)時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，達(dá)到不易大范圍塌孔的施工目的。

砂卵石地層存在滯留水等地質(zhì)條件和混凝土初凝等施工質(zhì)量要求等現(xiàn)象，隔孔跳打的間距應(yīng)≥8m，這樣的施工方法可實(shí)現(xiàn)排水固結(jié)，并且可以避免相鄰樁在施工時(shí)相互間振動(dòng)影響而導(dǎo)致的塌孔和保證混凝土施工質(zhì)量。

3.3 泥漿制備的特點(diǎn)

選取水化性能較好、造漿率高，成漿快、含沙量少的黏土。通過(guò)反復(fù)比選試驗(yàn)確定泥漿性能指標(biāo)：相對(duì)密度1.05～1.1，黏度16Pa·s～24Pa·s，砂率≤2mm，pH值＞7。

在施工中根據(jù)鉆進(jìn)需要和地層的變化，及時(shí)調(diào)整泥漿相對(duì)密度，保持各不因泥漿過(guò)濃影響進(jìn)度，過(guò)稀導(dǎo)致塌孔等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 施工工藝流程與操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

場(chǎng)地平整→鋼筋籠制作→制作泥漿池→測(cè)量放線→安置護(hù)筒→復(fù)測(cè)護(hù)筒→成孔→放置鋼筋籠及導(dǎo)管→灌注混凝土→破樁→交工驗(yàn)收。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 鋼筋籠制作

（1）骨架成形：制作鋼筋籠加工胎具，校隊(duì)胎具高程并加工固定主筋間距扳手，按等間距將主筋布置好，用電焊將主筋與加筋箍筋固定。（2）將骨架按規(guī)定的間距纏繞箍筋，并將主筋與箍筋采用滿綁的固定方式綁扎固定。

4.2.2 制作泥漿池

（1）泥漿成分主要有水、塑性指數(shù)大于17的粘性土、膨潤(rùn)土、增粘劑、分散劑等。（2）根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告確定泥漿材料的初步選擇和配合比，再根據(jù)試樁作進(jìn)一步修正。最終確定泥漿比重采用1.05～1.1,砂率≤2mm，pH值＞7，黏度16Pa·s～24Pa·s。（3）材料加入順序。首先加入清水，再加入黏土或膨潤(rùn)土，進(jìn)行攪拌，等膨潤(rùn)土溶解后，再投入羧甲基纖維素，然后投入分散劑，最后加入增大比重劑與滲水防水劑。

4.2.3 測(cè)量放線

開(kāi)工前，以建設(shè)單位提供的現(xiàn)場(chǎng)控制測(cè)量成果資料并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物交接作為測(cè)量放線的依據(jù)。測(cè)放時(shí)現(xiàn)場(chǎng)樁位釘入HRB400級(jí)C10螺紋鋼筋，埋深長(zhǎng)度300mm，地面外露長(zhǎng)度20mm，并系紅布條做標(biāo)記。每批測(cè)放點(diǎn)，應(yīng)由不同控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并由第二人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，確保樁位準(zhǔn)確。未經(jīng)驗(yàn)收樁位點(diǎn)嚴(yán)禁施工。

4.2.4 安置護(hù)筒

先放出樁位中心點(diǎn)，過(guò)樁徑中心點(diǎn)拉正交十字線在護(hù)筒外80cm～100cm處設(shè)置4個(gè)護(hù)筒控制樁，然后采用比樁身直徑大20cm的鉆頭，旋挖2m深后放置護(hù)筒，對(duì)齊護(hù)筒中心。使用液壓振動(dòng)器振動(dòng)壓制長(zhǎng)護(hù)桶至預(yù)設(shè)砂卵石層底后鉆機(jī)就位開(kāi)鉆。

4.2.5 成孔

（1）鉆機(jī)就位。平整場(chǎng)地后，使旋挖鉆機(jī)水平放置，采用垂直儀校正鉆桿的垂直度，使鉆機(jī)桅桿調(diào)整至垂直于孔口的水平面，使鉆頭中心置于護(hù)筒內(nèi)的樁中心位置。（2）鉆孔。開(kāi)孔時(shí)將護(hù)筒內(nèi)注入足夠的泥漿（即保證高出地下水1m～2m），然后用旋挖鉆斗將孔內(nèi)鉆渣依次挖出，并在成孔中間隨時(shí)補(bǔ)充泥漿，保證護(hù)筒內(nèi)泥漿水頭壓力，安排裝載機(jī)將鉆斗挖出的鉆渣清理到場(chǎng)外。（3）清孔。鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)用帶有活門(mén)的筒形鉆清理沉渣，即一次清孔。當(dāng)孔壁泥漿皮沉淀較厚時(shí)，可用掃孔鉆頭上下往復(fù)，掃刷孔壁。清孔后提出鉆頭，由質(zhì)量員和工程監(jiān)理進(jìn)行孔徑、孔深、垂直度檢測(cè)，驗(yàn)收合格后，移走鉆機(jī)，蓋好蓋板，進(jìn)行下道工序施工。

4.2.6 吊放鋼筋籠

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)和空樁深度，制作吊筋。鋼筋籠的吊放采用汽車(chē)吊，在專職人員指揮下對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐放入，避免碰撞孔壁。（2）當(dāng)鋼筋籠送入孔中外漏1m時(shí)，用插桿將鋼筋籠固定，用鋼管吊筋吊起，將鋼筋籠下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高，將吊筋采用鋼管穿杠固定，放置在枕木上，避免壓住護(hù)筒。調(diào)整鋼筋籠中心和樁位中心重合，準(zhǔn)備吊放導(dǎo)管。（3）插入導(dǎo)管。導(dǎo)管在使用前應(yīng)進(jìn)行打壓，以檢查導(dǎo)管是否有砂眼，法蘭盤(pán)連接是否密封，膠皮墊是否需更換。及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管在樁孔內(nèi)的位置防止碰撞鋼筋籠并損壞導(dǎo)管。第一節(jié)導(dǎo)管應(yīng)不小于4m，導(dǎo)管下放與孔底接觸后上提300mm～500mm。

4.2.7 混凝土灌注

第一次灌注混凝土的方量應(yīng)滿足導(dǎo)管底端埋入混凝土中1m的要求。第二次混凝土的灌入量（即以后每次）應(yīng)滿足導(dǎo)管底端能埋入2m的要求。

第一次（以后每次）的提管高度不大于4m，保證導(dǎo)管底端至少埋入混凝土面以下2m以上，徐徐提管避免出現(xiàn)斷樁。

5 材料與設(shè)備

5.1 本工程所用主要材料

灌注樁商品混凝土：試樁、錨樁、工程樁均采用C35P6，及時(shí)向混凝土供應(yīng)商提供設(shè)計(jì)參數(shù)。

鋼筋：鋼筋進(jìn)場(chǎng)前，廠家提供出場(chǎng)合格證，進(jìn)場(chǎng)后根據(jù)進(jìn)場(chǎng)批次復(fù)檢，并向監(jiān)理提供復(fù)檢報(bào)告；及時(shí)進(jìn)行鋼筋焊接試驗(yàn)并提供復(fù)檢報(bào)告。

水泥：采用普通硅酸鹽32.5級(jí)水泥，水泥進(jìn)場(chǎng)必須有合格證，并分批量抽查。

5.2 本項(xiàng)目投入設(shè)備

本項(xiàng)目投入旋挖鉆機(jī)YTR180/150共4臺(tái)，詳情見(jiàn)表1。

表1 本項(xiàng)目投入設(shè)備

6 效益分析

根據(jù)旋挖鉆機(jī)實(shí)際完成的灌注樁，可統(tǒng)計(jì)出以下數(shù)據(jù)。

6.1 施工效果

（1）混凝土充盈系數(shù)：1.12～1.28，平均充盈系數(shù)1.2。（2）成孔效率：孔深29.5m～30.8m約6h/樁孔，每天可完成6～7根樁作業(yè)。（3）成樁質(zhì)量：每棟樓抽取3根樁進(jìn)行單樁承載力試驗(yàn)，全數(shù)進(jìn)行低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法來(lái)檢查成樁質(zhì)量。檢測(cè)結(jié)果：樁的完整性、承載力、均滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益

用旋挖鉆機(jī)和目前最常用的HCZ-8型沖擊成孔鉆機(jī)來(lái)作比較，據(jù)統(tǒng)計(jì)，HCZ-8型沖擊成孔鉆機(jī)平均成孔時(shí)間（包括洗孔）約18h/樁孔～24h/樁孔，平均充盈系數(shù)為1.23。旋挖鉆機(jī)成孔成本比HCZ-8型沖擊成孔鉆機(jī)高5%左右，但其成孔效率是GPF-200型鉆機(jī)的6倍以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

7 應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例一：汾陽(yáng)碧桂園一期樁基礎(chǔ)工程建設(shè)項(xiàng)目。由于本工程工期緊、地質(zhì)條件復(fù)雜。為了保證項(xiàng)目夠順利進(jìn)行和按期完工，我們使用旋挖成孔灌注樁施工工藝進(jìn)行施工。

該經(jīng)汾陽(yáng)質(zhì)監(jiān)站驗(yàn)收質(zhì)量良好，獲得業(yè)主監(jiān)理的一致好評(píng)。

實(shí)例二：離石碧桂園一期樁基礎(chǔ)工程建設(shè)項(xiàng)目

該工程采用旋挖成孔灌注樁施工工藝進(jìn)行施工。提前完成了施工任務(wù)，確保了主線的正常施工，并且一次通過(guò)中間驗(yàn)收，得到了業(yè)主的認(rèn)可。