淺談旋挖成孔鉆孔樁施工技術(shù)
2017-06-19
按照《重慶市建設(shè)領(lǐng)域禁止、限制使用落后技術(shù)通告（第七號(hào)）》的要求，重慶地區(qū)從2012年7月1日開始，禁止使用人工挖孔灌注樁。今年，重慶市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)于2012年12月27日專門出臺(tái)了工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)——《旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程》DB50-156-2012，從2013年3月1日開始實(shí)施。我們公司施工的重慶凱川房地產(chǎn)開發(fā)有限公司的凱川.紫依云工程，均是采用的旋挖鉆孔樁。這種旋挖鉆孔樁，對(duì)我從事的施工工作來講，也是屬于新技術(shù)、新工藝。為了確保凱川.紫依云工程10萬平方米房屋的施工質(zhì)量，有必要對(duì)旋挖鉆孔樁的施工技術(shù)進(jìn)行深入的探討。
1. 旋挖鉆成孔工藝
旋挖鉆機(jī)是利用伸縮鉆桿傳遞扭矩并帶動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆斗、短螺旋鉆頭或其他作業(yè)裝置進(jìn)行干、濕鉆進(jìn)、逐次取土（巖屑）、反復(fù)循環(huán)作業(yè)成孔的一種專用機(jī)械設(shè)備。旋挖鉆成孔是利用旋挖鉆機(jī)帶有斗式鉆頭的轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)及自身的自重，將切削的土削刮入斗筒內(nèi)，提升斗筒至孔外，借助斗筒的特殊機(jī)構(gòu)棄土，用這種方式成孔可以用套筒護(hù)壁，也可用泥漿護(hù)壁，如土質(zhì)很好，可以自立，則也可不用護(hù)壁措施成孔，采用干作業(yè)成孔。
2. 旋挖鉆成孔的優(yōu)點(diǎn)
?。?）跟人工挖孔樁比較，能夠確保施工人員的人生安全。
?。?）施工速度快，尤其在砂質(zhì)土、回填土內(nèi)成孔，每天能夠施工1至4根樁。
?。?）機(jī)械設(shè)備較簡(jiǎn)單、方便，僅需一臺(tái)自行式吊機(jī)，裝在吊機(jī)上的轉(zhuǎn)盤，鉆桿及斗筒式鉆頭，這些都可預(yù)先組裝在一起，到工地后，設(shè)備自行走至樁位即可開鉆。
（4）垂直度、孔徑、標(biāo)高及孔地虛土等均能較好控制，對(duì)確保工程質(zhì)量非常有利。
?。?）振動(dòng)與噪聲較低。
3. 旋挖鉆成孔不足之處
?。?）跟人工挖孔樁比較，施工成本較高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較差。
?。?）由于成孔施工完畢后，立即就要放鋼筋籠，澆筑樁芯混凝土。況且施工作業(yè)人員在成孔后無法進(jìn)入樁孔內(nèi)進(jìn)行檢查，施工質(zhì)量較人工挖孔樁難控制。
（3）對(duì)于黏性較高的粘土成孔，成孔速率不高，主要粘土吸附在斗筒周壁，不易卸下，往往須假振動(dòng)或用人工才能清理干凈斗筒。
?。?）斗筒底板的開啟機(jī)構(gòu)，常發(fā)生故障，有時(shí)需配專人開啟底門，駕駛員不能單獨(dú)操作。
（5）砂卵石層中鉆進(jìn)也存在困難。
?。?）施工設(shè)備大多是進(jìn)口，重量較重，一般在60噸至100噸之間，對(duì)施工道路的要求較高。
4. 旋挖鉆成孔施工要點(diǎn)
?。?）確保樁架、鉆桿的垂直度，是保證所成孔不傾斜的關(guān)鍵。進(jìn)口的鉆機(jī)，其樁架及鉆桿都能精確調(diào)整。在鉆成前校準(zhǔn)垂直后，一般在成孔過程中就無需再進(jìn)行調(diào)配。伸縮式鉆桿如果使用期過長(zhǎng)，應(yīng)檢查其節(jié)間的公差配合是否過松，節(jié)間與節(jié)間的配合過松，成孔時(shí)鉆桿晃動(dòng)，這都會(huì)影響成孔的垂直度及孔徑擴(kuò)大。
（2）根據(jù)不同的土質(zhì)選擇不同的鉆頭。
?。?）成孔過程中，鉆頭上下升降頻繁，宜控制升降速度。速度過快時(shí)，孔底的負(fù)壓會(huì)造成部分虛土或底部塌孔。當(dāng)有泥漿護(hù)壁時(shí)，大量泥漿隨著斗筒的提升，從筒外側(cè)空隙中快速流入筒底部，形成對(duì)孔底的沖刷，也是造成擴(kuò)孔或塌孔的原因。此外，升降速度在有泥漿護(hù)壁的孔中會(huì)形成較大的擾動(dòng)，影響孔壁穩(wěn)定。
?。?）對(duì)不同的土層，鉆頭的轉(zhuǎn)速也應(yīng)控制，在軟土中可稍高，在硬土、砂卵石層中要適當(dāng)放慢。
?。?）旋挖鉆成孔，一般均用泥漿護(hù)壁，但這類泥漿非循環(huán)使用，與循環(huán)式鉆機(jī)樁成孔不同，往往成孔結(jié)束后，孔底淤泥較多，如不作處理，則影響樁的承載力，甚至在上部結(jié)構(gòu)施工完畢后產(chǎn)生極大的沉降。處理方式可用專用泥漿斗撈出，也可在放鋼筋籠之前，用泥漿泵或氣舉法吸出，但同時(shí)應(yīng)灌入新泥漿。
5. 灌注水下混凝土?xí)r容易出現(xiàn)的問題
5.1 導(dǎo)管進(jìn)水。
?。?）導(dǎo)管進(jìn)水分初灌導(dǎo)管進(jìn)水和中期導(dǎo)管進(jìn)水。初灌導(dǎo)管進(jìn)水是由于首批混凝土儲(chǔ)量不足或?qū)Ч艿卓诰嗫椎拙嚯x過大，混凝土下落不能埋置導(dǎo)管，造成泥水從導(dǎo)管底口進(jìn)入。其處理方法是：立即將導(dǎo)管提出，并將散落在孔底的混凝土拌和物用泥石泵吸出，不得已時(shí)需將鋼筋籠提出采取復(fù)鉆清孔，然后重新下放鋼筋籠、導(dǎo)管，并投入足夠儲(chǔ)量的首批混凝土或改正操作工藝，重新灌注。在灌注混凝土的過程中，由于導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，接頭間橡皮墊被導(dǎo)管高壓氣擠開，或焊縫開裂，水從接頭或焊縫中流入，導(dǎo)管提升過猛，或探測(cè)出錯(cuò)，導(dǎo)管底口超出原混凝土面，發(fā)生中期導(dǎo)管進(jìn)水，這種情況可按下面方法進(jìn)行處理：拔換原管重新安新管。在操作時(shí)必須用潛水泵將新管內(nèi)的泥水抽干，才可繼續(xù)灌注混凝土。同時(shí)為防止抽水后導(dǎo)管外的泥水穿透原灌混凝土從導(dǎo)管底翻入，導(dǎo)管插入混凝土應(yīng)有足夠的深度，一般宜大于2 m。由于潛水泵不可能將導(dǎo)管內(nèi)的水全部抽干，續(xù)灌的混凝土配合比應(yīng)增加水泥量，提高稠度后灌入新導(dǎo)管內(nèi)，灌入前將導(dǎo)管進(jìn)行小幅度抖動(dòng)或掛振搗器予以震動(dòng)片刻，使原混凝土損失的流動(dòng)性得以彌補(bǔ)。以后灌注的混凝土可恢復(fù)正常的配合比。 （2）若混凝土面在水面以下不很深，且初凝時(shí)，可將導(dǎo)管拔出，用吸泥機(jī)或潛水泥漿泵將原灌注混凝土拌和物表面的沉淀土全部吸出，將裝有底塞的導(dǎo)管插入原混凝土拌和物表面2m深處，然后在無水導(dǎo)管中繼續(xù)灌注混凝土。灌注時(shí)，將導(dǎo)管快速提升0.5 m，繼續(xù)灌注的混凝土拌和物即可沖開導(dǎo)管底塞流出。
?。?）若前述混凝土面在水面以下不深，但已初凝，導(dǎo)管不能重新插入混凝土?xí)r，可在原護(hù)筒內(nèi)面加設(shè)直徑稍小的鋼護(hù)筒，用重壓或錘擊方法壓入原混凝土面以下適當(dāng)深度，然后將護(hù)筒內(nèi)的水（泥漿）抽出，并將原混凝土頂面的泥渣和軟弱層清除干凈，再在護(hù)筒內(nèi)灌注普通混凝土至設(shè)計(jì)樁頂。
5.2 塞 管。
（1）塞管分初期導(dǎo)管堵塞和中期導(dǎo)管堵塞。初期塞管多因隔水栓卡管，有時(shí)也可能由于混凝土本身原因，如坍落度過小、流動(dòng)性差、夾有大顆粒石塊、拌和不均勻，以及運(yùn)輸途中產(chǎn)生離析、導(dǎo)管接縫處漏水、雨天運(yùn)送混凝土未加遮蓋等，使混凝土中的水泥漿被沖走，超集料集中而造成堵管。處理辦法可采用長(zhǎng)桿沖搗管內(nèi)混凝土，用吊繩抖動(dòng)導(dǎo)管，或提升迅速下落振沖，或在導(dǎo)管上安裝附著式振搗器。如仍不能下落時(shí)，則需將導(dǎo)管連同其內(nèi)的泥凝土提出鉆孔，進(jìn)行清理修整（注意切勿使導(dǎo)管內(nèi)的混凝土落入井孔），然后重新吊裝導(dǎo)管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，需散落在孔底的拌和物予以清除。
?。?）中期塞管多因灌注時(shí)間過長(zhǎng)，表層混凝土已初凝產(chǎn)生；或因某種故障，混凝土在管內(nèi)停留過久而發(fā)生堵塞。其處理方法是：將導(dǎo)管連同堵塞物一起拔出，若原灌注混凝土表面尚未初凝，可用新導(dǎo)管插入原灌拌和物內(nèi)2 m深，用潛水泥漿泵下入導(dǎo)管孔底，將底部水泵抽出，再用圓桿接長(zhǎng)的小掏渣筒下入管底，升降多次將殘余渣土清理干凈，然后在新導(dǎo)管內(nèi)繼續(xù)灌注。當(dāng)灌注時(shí)間已久，孔內(nèi)混凝土已經(jīng)初凝，導(dǎo)管內(nèi)又堵塞了混凝土，此時(shí)應(yīng)將導(dǎo)管拔出，重新安設(shè)鉆機(jī)，用較小鉆頭將鋼筋籠以內(nèi)的混凝土鉆挖吸出，用鉆架將鋼筋骨架拔出，然后回填重新鉆孔成樁。
5.3 塌孔。
在鉆孔過程中，如發(fā)現(xiàn)孔壁內(nèi)水（泥漿）位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即冒出氣泡，出渣量顯著增大而不見進(jìn)尺，鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加，應(yīng)懷疑是塌孔現(xiàn)象，可用探測(cè)儀或探測(cè)錘進(jìn)行探測(cè)，工地現(xiàn)場(chǎng)一般采用探測(cè)錘探測(cè)。塌孔原因可能是泥漿性能不符合要求，護(hù)筒底腳周圍漏水，孔內(nèi)水位降低，若施工操作不當(dāng)，如提鉆頭、下鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁，在松軟沙層中鉆進(jìn)，進(jìn)尺太快，以及由于護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械震動(dòng)等均可引起塌孔。發(fā)生塌孔后，應(yīng)及時(shí)查明原因，采取如何移開重物、排除震動(dòng)等相應(yīng)措施以防繼續(xù)塌孔。對(duì)少量塌孔，如塌孔不繼續(xù)擴(kuò)大，可恢復(fù)正常鉆孔。塌孔不嚴(yán)重時(shí)，可回填到塌孔位以上，并采取改善泥漿性能、深埋護(hù)筒等措施，繼續(xù)鉆進(jìn)。塌孔嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)立即將鉆孔全部用砂類土或礫石土回填，無上述類土?xí)r，可采用粘質(zhì)土并參5%～8%的水泥砂漿，待回填土沉實(shí)后，重新鉆孔，此時(shí)鉆孔要吸取上次教訓(xùn)，采用相應(yīng)措施，如改善泥漿濃度，減緩鉆孔速度等。塌孔部位不深時(shí)，可采取深埋護(hù)筒，將護(hù)筒填土夯實(shí)，重新鉆孔。
6. 旋挖樁混凝土灌注的質(zhì)量保證措施
?。?）首批混凝土灌注的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥1m），以及填充導(dǎo)管底部的要求。
?。?）混凝土拌和物運(yùn)至灌注地點(diǎn)時(shí)，應(yīng)檢查其均勻性和坍落度等，如不符合要求，進(jìn)行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求時(shí)，不得使用。
?。?）首批混凝土拌和物下落后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注。
?。?）在灌注過程中，應(yīng)注意保持孔內(nèi)水頭。
（5）在灌注過程中，導(dǎo)管的埋置深度應(yīng)控制在2 m～6 m。當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)的混凝土不飽滿時(shí)，應(yīng)慢慢地灌注，禁止在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣帶。
?。?）在灌注過程中，應(yīng)經(jīng)常測(cè)探井孔內(nèi)混凝土面的位置，及時(shí)地調(diào)整導(dǎo)管的埋深，導(dǎo)管拆除要迅速。
?。?）為防止鋼筋骨架上浮，當(dāng)灌注的混凝土頂面距鋼筋骨架底部1 m左右時(shí)，應(yīng)降低混凝土的灌注速度。當(dāng)混凝土拌和物上升到骨架底口4 m以上時(shí)，提升導(dǎo)管，使其底口高于骨架底部2 m以上高度，即可恢復(fù)正常的灌注速度。
?。?）灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出一定高度，一般為50cm～100 cm，以保證混凝土強(qiáng)度，多余部分接樁前必須鑿除，殘余樁頭應(yīng)無松散層。
7. 旋挖鉆孔樁施工注意事項(xiàng)
鉆孔施工中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，一般有塌孔、井孔偏斜、彎曲、擴(kuò)孔、縮孔、鉆孔漏漿、梅花孔（或十字孔）、埋鉆等。為防止此類事故的發(fā)生，確保成孔質(zhì)量，在施工中應(yīng)注意以下問題：
?。?）施工前認(rèn)真檢查地質(zhì)資料，掌握地質(zhì)狀況，分析可能發(fā)生的問題并制定預(yù)防措施。如：地質(zhì)條件的了解、鉆孔場(chǎng)地的整置、泥漿配制。
（2）自開孔起，在鉆孔所有時(shí)段，始終要注意泥漿的質(zhì)量，并確保護(hù)筒內(nèi)泥漿面標(biāo)高不低于地下水位或河中施工水位，這是防止“塌孔”的基本保證。
?。?）護(hù)筒要埋入不透水土層中，寧可深不可淺。對(duì)不能埋入不透水土層中的護(hù)筒要增加泥漿的相對(duì)密度和粘度，以增加黏土土層厚度，防止漏漿。
（4）對(duì)于沖擊鉆錘來說，要注意觀察自動(dòng)轉(zhuǎn)向裝置，泥漿相對(duì)密度和黏度不能太大，沖程不能過小，防止梅花樁。
?。?）施工前注意鉆機(jī)安裝平穩(wěn)，施工中經(jīng)常檢查鉆架位移量并測(cè)量其傾斜度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有傾斜趨勢(shì)時(shí)，及時(shí)處理控制，以防擴(kuò)孔。
?。?）從開始清孔到澆筑前這段時(shí)間里，由于換漿及吊裝鋼筋籠，要注意泥漿面的標(biāo)高及鋼筋籠下放的位置，泥漿面要保持高于地下水位1.5 m～2 m為宜。
?。?）鉆孔過程中及時(shí)做好鉆孔記錄及地質(zhì)柱狀圖，隨時(shí)了解地質(zhì)情況；對(duì)孔位、孔傾斜度泥漿各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)調(diào)整。
?。?）當(dāng)孔深、孔徑等達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行清孔，（本橋樁孔主要采用掏渣筒清孔法清孔，清孔的目的是使孔底沉渣（虛土）、泥漿濃度、泥漿中含渣量及孔壁垢厚達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，為澆筑水下混凝土創(chuàng)造先行條件）。鋼筋籠就位后，應(yīng)復(fù)測(cè)樁底沉渣厚度如不滿足，必須二次清孔。
（9）灌注水下混凝土?xí)r，導(dǎo)管的埋入深度不得小于1 m，也不宜大于3 m。如埋深太小，或拔出砼面，可能形成斷樁，因此灌注時(shí)，一定要作好記錄。砼標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)高層0.5 m～1 m，以便清除浮漿。
參考文獻(xiàn)
[1] 重慶市工程建設(shè)地方標(biāo)準(zhǔn)——《旋挖成孔灌注樁工程技術(shù)規(guī)程》
[文章編號(hào)]1006-7619（2013）06-08-483
