機械旋挖樁在淤泥質條件下的應用探析

張繼和

摘 要：旋挖鉆機進行挖樁成孔是近年發展較快的一種機械成孔灌注樁的施工方法，該方法具有進度快、施工方便、污染小、工程質量好的特點，特別適合土質比較好和地下巖層比較平緩的情況，但對淤泥質土層場地及地下巖層發育比較陡的地質條件下施工，如何施工，沒有太多的經驗，效果怎樣，筆者通過實際應用，取得了較好的效果，本文歸納總結了在此條件下的施工方案，具有一定借鑒作用。

關鍵詞：旋挖鉆機；淤泥質土層；傾斜巖層；施工

1 前言

吉首大學某學生宿舍，建筑面積8279.3m2，半地下一層，地上七層，為現澆灌注混凝土樁基礎，共設計有60根樁，上部為現澆混凝土框架結構。該工程建設地址很特殊，北側與相臨建筑不足5m，南側緊臨已建的另一幢學生宿舍，該工程建設地址原是水塘，常年保持約2m的蓄水深度，水塘中有地下涌泉，地下水極為豐富，沉積的淤泥較厚，場地條件十分不利。地質勘察報告揭示水底沉積的淤泥為1m至5m不等，淤泥下有1m至10m的軟質紅粘土層，然后是原生巖層，按設計原生巖為持力層，要求樁尖要入巖3D（樁徑）且不低于0.7m，樁底須滿足原生完整巖層5m。在這種條件中施工，既要保證施工質量和安全，又要保證工期，選擇施工方案就很關鍵。

2 施工方案選擇

由于地下水豐富，已經不能采用人工挖孔的方式進行樁孔施工，只能選擇機械成孔。按城市管理的要求，淤泥必須脫水才能外運，以免污染城市道路環境，但鑒于場地狹窄，交叉干擾大，工期緊張，不能及時對淤泥進行外運。針對這種特殊不利的地質條件，施工技術人員經過多次研究論證，決定采用機械旋挖成孔，進行水下灌注混凝土的施工方案。機械旋挖成孔工作原理是通過旋挖機鉆桿底部帶有活門的桶式鉆頭回轉切土和破碎巖石，并將其直接裝入鉆頭桶內，并通過鉆桿提升至孔外卸土卸渣，如此往復進行，直至鉆孔至設計孔底標高，其工作特點一是成孔速度快，與傳統的循環鉆機相比具有明顯的優勢，能保證施工進度；二是可以干作業成孔，不需要使用泥漿護壁，對環境污染少；三是行走移位方便，在通常情況下，可以在場內自行移動至指定位置，便于施工調度；四是定位準確，機械操作手可以利用旋挖機的機載電子設備精確定位，同時校正垂直度，極大方便了施工控制；五是旋挖鉆頭可以任意調節上下位置，能較好克服巖層紋路傾斜的困難。

3 施工準備

首先根據施工場地情況，制訂符合實際的施工方案，包括施工機械、施工工藝、施工材料準備、施工人員組織、特殊情況處理預案等。

3.1 選擇合適的成了施工機械

根據地質勘察報告揭示，水塘下除長年沉積的淤泥外，地下巖層處于區域性大斷裂附近，地質構造復雜，原生巖為石灰巖，裂隙、溶洞發育較多，巖層的紋路坡度較大為20度至60度，地下水極為豐富，且水位較高，同時針對淤泥不能先行外運的情況，決定采用功率較大的一臺“徐工360型”履帶式旋挖機進行成孔施工，能夠較好地掘進巖石。

3.2 準備相應的配套施工機具和測量工具

配置合適的配套機具，對施工也很關鍵，根據現場淤泥較多的特點，準備配置25T的輪式吊車2臺，320型反斗挖土機一臺，DN80污泥泵4臺進行配合施工，同時配置相應的重型運輸車輛，按施工組織的要求調運石料回填。為了避免軸線偏位，準備了一臺全站測量儀器，兩套三腳架吊線坨，對軸線定位進行復測和對垂直度進行檢查，確保樁孔符合設計要求，根據樁徑直配備適當的鋼套筒。

3.3 鋼筋籠制作及混凝土施工

鋼筋籠制作按地勘資料的樁長，預先制作相應的鋼筋籠和接長的短鋼筋籠，成孔后按實際孔深對鋼筋籠的長度進行調整至滿足設計要求，等樁孔清孔后再吊裝到樁孔。樁孔混凝土灌注施工時，根據實測的工程量和樁孔情況，按適當有余的原則安排調運混凝土至施工現場，并在灌注中時刻觀察，不足時隨時調運加量，確?；炷凉嘧⑿枰?，這里按超量30%的原則調運混凝土。

3.4 人員安排準備

確定經驗豐富施工員進行現場指揮，選調技術力量強、富有施工經驗的人員進行具體操作。施工前，先進行技術交底，主要對水文地質情況、地上地下管線、施工要求、特殊情況應急措施等進行討論交底，做到崗位責任明確，各種施工技術和施工安全措施到位，確保施工的順利進行。

4 施工流程

4.1 鋪設好旋挖機行進的道路，用重型汽車運送雜石料到施工場地，用挖土機搬運雜石料對淤泥采用回填壓實，以便旋挖機械等能夠移動到鉆孔位置，保證施工機械的作業平臺滿足施工需要。

4.2 測量放線，按照整體控制，局部定位的方式，結合施工機械方便移位和不影響成孔灌注混凝土的原則進行放線測量，場外設測量控制點，對樁孔測量定位，同時施工便道與樁孔需保持一定的距離，防止施工影響孔壁穩定。

4.3 機械試樁，組織業主、監理、設計、地勘等相關人員一并到現場參加試樁工作，根據試樁情況，確定持力層及檢驗地勘報告的準確性，寫出試樁報告，以此作為施工的依據。

4.4 埋設鋼護筒，鋼護筒使用σ=8mm的鋼板在工廠事前加工制作而成，護筒內徑比樁徑大20cm，護筒長為2m。施工時，先用人工或機械挖孔相應深度，然后吊裝護筒，將樁孔的圓心與護筒的圓心對準埋設，保持護筒中心與樁孔中心重合，并使護筒垂直。在護筒的周圍對稱均勻地回填素土夯實，如孔口泥土不堅固，還需對護筒用木方綁扎吊緊固定，防止下竄。

4.5 鉆機就位鉆孔作業，駕駛鉆機按計劃路線行進至樁孔邊，先用手動初步調、調直平鉆機，然后利用鉆機的電子控制系統進行精確定位和垂直校正，確保偏差在允許的范圍內，開鉆時，先將鉆頭著地，清零機載儀器記錄原始數據，用鉆頭自重并加壓作為鉆進動力，操作人員要時刻注意機載控制界面的各種數據。利用正轉鉆取土和巖渣，利用反轉關閉鉆斗，并提升出孔，將渣卸掉，如此往復直至深度到位成孔。

4.6 鋼筋籠安裝和混凝土灌注，成孔清孔后按孔徑和孔深吊運鋼筋籠，并檢查樁孔偏位情況，及時校正鋼筋籠，然后灌注混凝土。在湘西地區，地下水豐富，固采用水下灌注混凝土的工藝，一次灌注完成。

5 特殊情況處理

5.1 當土質出現流泥或流砂時，可使用鋼套管護壁的方式進行鉆孔施工，鋼套管壁厚σ=8mm，直徑比樁大20cm，套管長度應超過流泥或流砂層，在此使用的鋼套管長約4m左右。

5.2 對于淤泥質地質，當出現鉆頭提不出渣土時，可采用向孔內丟生石灰或干水泥的方式，先將孔內的淤泥進行相應硬化，然后再進行鉆取成孔。

5.3 對于孔底巖層不完整或裂隙傾斜度較大而造成鉆頭偏向傾斜時，可采用灌注低強度混凝土至鉆頭發生傾斜的位置，待凝固具有一定強度后再繼續鉆孔。

5.4 灌注混凝土時，對于孔壁良好的，可以直接進行水下灌注。對于孔壁不利的，可以結合套管的方式，防止混凝土樁產生頸縮，施工時，套管可及時撥出，并視情況補灌相應混凝土至成樁。

參考文獻

[1]中國建筑工業出版社.JGJ 94-2008 建筑樁基技術規范，2008.8.

[2]肖蓓.論樁基礎施工技術和應用[J].價值工程，2014年第6月上旬.