工程建設中旋挖灌注樁基礎施工技術的應用

嚴躍華

(漳州靖圓發展有限公司,福建 漳州 363000)

0 引言

隨著城市建設的不斷發展，高層建筑、大跨度結構和地下工程的數量越來越多，對地基基礎的要求也越來越高。旋挖灌注樁基礎施工技術是一種深基礎施工方法，主要通過旋挖鉆機將地面下的土壤挖出，形成孔道，然后在孔道內注入混凝土或其他灌漿材料，最后通過振動或靜壓等方法使其固化，形成承載力強、穩定性好的樁基。因其具備施工速度快、成樁質量高、適應性強等特點，被廣泛應用于各類工程建設中。然而，由于施工過程復雜，涉及到機械、材料、地質等多個領域的知識，如何科學、有效的控制施工過程，提高樁基質量，是當前工程界面臨的一個重要問題。本文主要目標是探討旋挖灌注樁基礎施工技術在工程建設中的應用，通過分析實際工程案例，總結旋挖灌注樁基礎施工的關鍵技術和管理方法，提出解決實際施工中存在問題的有效措施，以期提高樁基質量，保證工程安全穩定。

1 工程概況

某工程項目，總建筑面積為20 601m2，地上13層，地下一層，建筑總高度49.95m。建筑結構為框架剪力墻結構，抗震設防烈度為7度。采用Φ850和Φ1500鋼筋混凝土灌注樁，共計100根，樁身混凝土設計強度為C40，旋挖機鉆孔深度為25～41m。

2 旋挖灌注樁基礎施工技術在工程建設中的應用

2.1 旋挖鉆機工作原理

旋挖鉆機的鉆頭在液壓馬達的驅動下，沿預定的軸線向下旋轉并向下壓，從而將地面下的土壤剝離并帶出孔外。這個過程中，鉆頭的旋轉是通過液壓馬達提供的動力實現的，這種動力可以使鉆頭以一定的速度旋轉，從而剝離土壤。同時，鉆頭向下的壓力則是通過鉆機的重量和液壓系統提供的，這種壓力可以使鉆頭向下進入土壤，從而形成孔道。

2.2 旋挖灌注樁基礎施工技術工藝流程

旋挖灌注樁基礎施工技術工藝流程圖見圖1。

2.3 施工過程

2.3.1 鉆孔

結合本項目的地質情況和施工需求，采用了2種型號的旋挖鉆機，即旋挖斗鉆頭和旋挖螺旋鉆頭2種鉆頭。制定樁位中心坐標圖，坐標圖獲批后，可作為樁位布置的參考依據。采用全站儀確定鉆孔的中心位置，以中心點為圓點繪出十字線，以設置控制樁的定位。根據定位控制樁，確定鉆機位置、鋼護筒埋設位置。鋼護筒的制作材料采用15mm的鋼板，鋼護筒長度為3.0m，直徑大于樁徑20cm，這樣可以有效確保鋼護筒的堅固性。在本文工程中，使用旋挖樁機對地面部分進行穿孔，穿孔速度需要放慢，在達到護筒下2m附近后，變為原來的穿孔速度。在穿孔過程中，使用斗式鉆頭將小顆粒的卵石進行施工。保持勻速逐步進行推進，采用錐形螺旋鉆頭對粒徑較大的卵石層進行施工，穿過卵徑較大的卵石層后，換回斗式鉆頭。接近設計標高時，要減慢鉆進速度，確保各項指標滿足設計要求，以便及時驗收成孔情況。

2.3.2 清孔

成孔后，使用檢孔器測定孔徑。首先清理孔口的雜物，確?？卓谄秸?，然后將檢孔器插入孔中，讓檢孔器的兩個測量點分別接觸孔壁的兩邊。檢孔器穩定后，讀取檢孔器上的數據與設計圖紙進行對比，滿足設計要求后，采用反循環法清孔。通過向孔內注入新的泥漿，同時排出孔內的舊泥漿和雜質，以進一步清潔孔內沉渣并穩定孔壁[1]。換漿完成后會進行第二次清孔操作，這一過程同樣需要配合新的泥漿使用，以確?？變鹊那鍧嵑头€定。換漿法清孔完成后，需要對孔內的清潔度和穩定性進行檢查，確認是否滿足施工要求。換漿法清孔能有效保證孔內的清潔度和穩定性，為后續的灌漿和成樁操作創造良好的條件。

圖1 旋挖鉆灌注樁施工工藝流程圖

2.3.3 下放鋼筋籠

通過抽樣檢查鋼筋，確保其性能、規格等皆滿足施工要求。鋼筋籠制作之前，要確認鋼筋是否彎曲，確認無誤后采用切斷機下料[2]。按照工程要求，鋼筋籠節長為9m或12m，分為3節或4節制作。鋼筋籠制作完成且驗收合格后，分段運輸至施工現場。使用20t起重機將鋼筋籠定位在孔口上方，慢慢地將鋼筋籠下放到孔內，在下放過程中，需要專人監控，確保鋼筋籠不會碰撞到孔壁，也不會偏離設計位置。當鋼筋籠下放到位后，需要確認其位置是否正確，若出現偏差要及時調整[3]。最后，使用固定裝置將鋼筋籠固定在孔內，防止其移動。在整個過程中，需要進行詳細的記錄和檢查，確保每一步都符合設計和施工的要求。

2.3.4 導管安裝

采用剛性導管，直徑一般在30cm左右，中間長度為3m。具體導管安裝長度見表1。在使用導管之前，將導管進行適當擠壓，確認其是否出現破損，對每節長度進行標注，為下一階段的施工提供便利。

表1 導管長度安裝表

導管需進行水密性試驗,根據本工程要求,計算導管能夠承受的最大內壓力(Pmax),公式如下:

Pmax=1.3(r3hxmax-rwHw)

(1)

式中:r3為混凝土容重(kN/m3);hxmax為導管內混凝土柱最大高度(m);rw,Hw分別為孔內泥漿的容重(kN/m3)和深度(m)。通過計算，確定工程導管能夠承受最大內壓力。在此壓力下進行水密性試驗，若沒出現滲漏，證明導管合格。在安裝過程中，應當以鉆孔的深度為依據，合理配置導管長度，將導管放入孔內時，要確保其與鉆孔底部之間保持大約50cm的距離。

2.3.5 灌注混凝土

(1)初灌混凝土數量。按照規范要求，計算首批混凝土灌注數量(V),公式如下:

(2)

式中:D,d分別為樁孔設計直徑和導管直徑(m);H1,H2分別為孔底與導管低端距離(m)和導管初次埋置深度(m);h1為導管內混凝土柱平衡管外壓力需要的高度(m)。通過計算得知初灌混凝土量,并以此來確定采用骨料斗容量。

(2)混凝土澆筑。采用壓球法對混凝土進行澆筑。在導管的一端放入橡膠球。橡膠球的作用是封閉導管的一端，防止混凝土從導管底部流出[4]。通過導管另一端進行混凝土的澆筑?？墒褂脭嚢柢嚮蚱渌绞綄⒒炷恋谷雽Ч?。隨著混凝土的流入導管，橡膠球逐漸被混凝土推壓向前。通過調整澆注速度和球的位置，橡膠球保持在混凝土前端。當混凝土澆注到指定高度后，逐漸提升導管，確?；炷撂顫M導管內部?；炷脸浞帜毯?，可以拆除導管和取出橡膠球。需要注意的是，在進行壓球法澆筑時，確保橡膠球的尺寸和導管直徑匹配，以確保良好的密封效果。同時，根據實際情況和設計要求，可能需要采取其他措施來保證混凝土的質量和澆筑效果。在施工過程中，應注意安全操作，確保工作人員的人身安全。

3 工程效果檢測與分析

3.1 樁身完整性檢測

根據相關技術規范的要求，對樁身結構完整性進行檢測。本工程混凝土灌注樁共100根，采用鉆芯法進行檢測，檢測樁的數量占總樁數的10%，所以檢測樁數量為10根。低應變檢測樁數100根，Ⅰ類樁86根，Ⅱ類樁14根。無出現Ⅲ類Ⅳ類樁，滿足規范及設計要求。Ⅱ類樁已按現行規范要求報設計單位處理。

3.2 單樁豎向抗壓承載力檢測

按照相關規范要求，結合工程項目情況，采用靜載法對單樁豎向抗壓承載力進行檢測(見表2)。檢測數量為總樁數的1%且不少于3根，當總樁書少于50根時不少于2根，本工程總樁數100根(Φ850為70根和Φ1500為30根)，因此檢測數量為5根。

表2 單樁豎向抗壓靜載荷試驗結果

從表2可以看出，檢測樁豎向抗壓承載力值達到22 000kN和8 400kN，均達到了設計豎向抗壓承載力特征值11 000kN和4 200kN的2倍要求。

4 結 語

旋挖灌注樁基礎施工技術在工程建設中的應用是一項重要的技術手段。旋挖灌注樁基礎施工技術具有較高的施工效率和施工質量，由于旋挖灌注樁采用機械化施工，可以快速且精確地完成樁基的施工，減少了人工操作的誤差和不確定性。同時灌注樁的質量控制相對較好，能夠滿足工程對基礎承載力和穩定性的要求。旋挖灌注樁基礎施工技術同時也存在一些挑戰和需要改進的方面。因此，需要進一步研究和改進旋挖灌注樁基礎使用技術，提高其適應性和環境影響性。