关于机械旋挖桩基础工法的可靠性

关于机械旋挖桩基础工法的可靠性朱跃栋；电话：[phone]住址：重庆南岸区竟地溯源阁4栋26-3（重庆亚太工程建设监理有限公司）【摘要】机械旋挖在施工过程中，工艺的连续不间断性需参建各方配合，全过程旁站，以达质量合格。【关键词】机械旋挖；工艺工序；质量检测；控制方法前有相关资料对机械旋挖桩基础，认为此项技术不成熟的看法。笔者认为这是工艺流程操作不太熟和很多外因条引起的，是可以避免的。不防我以重庆璧山县太阳堡公共租赁住房建设项目为例，针对施工现场、地质情况、环境因素等问题作为研究对象。根据旋挖机操作工艺工法、检测方法针对同行提出的要点难点作如下浅述。项目工程概况：工程名称：璧山县太阳堡公共租赁住房建设项目（一、二标段）1#-6#楼、幼儿园、商业用房、地下车库；工程地址；璧山县璧泉街道虎峰村一社；总建筑面积：180866.9平方米；总造价：13004.078738万元；结构类型：框架结构；建筑高度：33层/99.3米；开工日期：2011.11.31,要求工期：540天。三通一平全部完善，基础部分根据设计要求采用人工挖孔，施工单位进场后组织人工挖孔桩施工。地勘报告地下水作用评价：在勘察期间璧南河水位268.30米，历史最高水位274.10米,由于本建筑区域多是回填土且距璧南河约100米，基础开挖受河水有一定的影响；该场地粉质粘土含砂成分较重，手捏有砂质颗粒，在水的作用下很容易垮塌，最终粘性成分溶于水中，余下成为流砂状物质。施工单位进场后按人工挖孔编制施工方案，根据施工顺序先对塔基采用人工试探性开挖，在下挖2米左右发现流砂特别严重，经施工单位报监理、业主、设计现场察看，要求施工单位在保证绝对安全的情况下，用尽挖流砂的所有工法……可是距河太近，无法达到目的。为了避免不必要的安全事故发生，经施工人员先用钢筋试插流砂深度，发现最深达8米左右；有的井是稀泥浆，人工作业时泥浆上冒，人工根本无法施工。根据参建各方现场堪察认为采用人工操作存在严重安全隐患，业主领导确定由于工期有限，人工无法操作只有采用机械旋挖；但由于业主认为机械旋挖技术针对高层建筑不成熟。例如①旋挖过程中机械对中精度是否能满足现行设计规范要求？②桩底扩孔清渣是否满足设计及规范要求？③如何控制深度取桩芯试压？二次详勘怎样确定？采用什么验收规范？这些问题是要经过实践后才能得出的结论。因此为了达到预定工期和提前在洪水季节完成桩基础的施工任务。这就是我们需要讨论的原因。不妨我们以中联重科型号：ZR280A-1旋挖机为例，借鉴一下井内壁注水机械旋挖桩基础施工流程：施工准备→桩位放样→埋桩护筒→机械就位→对中钻进→终孔质量检查→清孔劳渣→下钢筋笼→拼装导管检查→检查砼高程质量并浇砼→导管拨除→凿除桩头并检查质量→进入下道工序的施工，作为探讨对象：当施工准备放样定位完毕后，钻机就位一定要机位初平旋转钻杆和转头对准已预埋好的钢护铜中心点（作好的记号，即设计桩心坐标点），直到在视频看见X、Y轴上显示为0可开始匀速下转，在下钻的过程中设备有桅杆调垂功能，使回转角和记忆角在1f内自动回转，能确保钻头始终保持铅垂匀速下转，经这样成孔浇灌桩后测量中心测量偏差值≦30mm满足设计要求；施工中为了防止地下水和流砂对内壁产生压力产生塌孔带来经济损失这类情况，一般施工方法均采取灌水旋挖法，注水使井内水面高程高于地下水高程，使其相互压力抵消达到护壁的目的；如果在施工过程中遇流砂不能护壁，则可采用化学泥浆护壁，配制方法是：水+钠基膨润土+片状氢氧化钠+羧甲基纤维素，粒度要求≥300目按75：25：2：1的比例配制而成，利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，根据实际需要可对泥浆的比重进行调节，在施工过程中泥浆比重一般控制在1.2～1.3之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，它和泥浆的自重对孔壁起到保护作用，防止孔壁坍塌。通过成孔施工，泥浆护壁效果比较好，通过对泥浆的浓度调节，完全可以达到护壁要求（通过掏渣筒掏渣以及给孔内加清水的方法来调节泥浆的比重和支撑地下水压力）。根据实际施工需要，泥浆比重一般控制在1.3以上，这样有利于钻进和孔壁的稳定。当钻头进入中风化层时，设备的显视频上显示出压力为200KM进尽速度明显变慢，根据操作人员的经验和地勘报告比对（操作人员的经验值），说明已进入中风化层了，进入到设计要求的深度可以换扩孔钻头调整尺寸扩孔了。扩底钻杆下降行程至扩大头完全张开，钻头完全张开后,在原位不加压快速旋转10min左右,停止旋转并向上匀速提出钻头。然后再将扩大钻头提至地面，换捞砂斗进行劳渣清理（劳砂斗最好选用平底的且和扩底钻头底基本一至），均速反顺时针搅拌反复，沉渣清理完成后；将扩大钻头轻放至孔底，不再施加压力，将扩大钻头可轻松完全张开（达到行程40cm），方可判断为扩底完成。否则，需再次重复扩底、捞渣的步骤，直达到扩底完成的条件。要严格检测清底后的桩底标高，若比前一次清底后测定的桩底标高底，则必须将旋挖钻机显示数据清零后重新读数。直到旋挖钻机进尺满足扩大钻头完全张开的距离，符合设计尺寸和桩底标高不再变化为止。钻孔过程中要做好钻孔记录,并与设计对比,严重不符时要提请变更。在进入中风化层时取心的方法是：利用钻头钢壁与岩层内外壁的摩察，产生热量泥浆变浓，转速渐慢使泥浆在钻头内壁与内岩心摩阻力增加而慢慢吸出，速取样送检；严格说我们在做超前二次详勘时已将桩芯取样送检了，是否合格已经基本知道。如塌孔实在严重，就采用5-8mm的钢护筒护壁。当达到设计深度后对井底的清渣特别重要，重新下筒检查是否有跨塌现象，如有从新调整泥浆浓度并清渣至合格；下已制作准备好经验收合格的钢筋笼时，架十字线调整居中精度，合格可进行下道工序的施工。下导管时采用丝扣连接的导管，其内径φ250～φ280，底管长度为4m，中间每节长度一般为2.5m，可根据井的深度调节搭配导管的长度，方便拆管时不影响成桩质量以便更快的操作。在导管使用前，必须对导管进行外观检查、对接检查合格才可以进行下道工序。（1）外观检查：检查导管有无变形、坑凹、弯曲，以及有无破损或裂缝等，并应检查其内壁是否平滑，对于新导管应检查其内壁是否光滑及有无焊渣，对于旧导管应检查其内壁是否有混凝土粘附固结。（2）对接检查：导管接头丝扣应保持良好。连接后应平直，同心度要好。经以上检验合格后方可投入使用，对于不合格导管严禁使用。导管长度应根据孔深进行配备，满足清孔及水下混凝土浇筑的需要，即清孔时能下至孔底；水下浇筑时，导管底端距孔底500mm左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底。下放导管在孔口连接处应牢固，设置密封圈，吊放时，应使位置居中，轴线顺直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和刮撞孔壁。混凝土要求：（1）混凝土车搅拌运输，混凝土坍落度控制在18～22cm，用搅拌车混凝土直接到孔口倒入料斗内储备并能满足至少浇完一根桩的混凝土方量，以便保证砼施工的连续性。（2）水下混凝土浇筑：浇筑前，对不同直径、深度的桩孔分别计算出混凝土浇筑初灌量。施工中要保证浇筑初灌量使第一次冲力对基部泥浆往上挤压，达到第二次清底目的，保证泥浆厚度小于50mm满足设计要求。浇筑时导管埋深控制在2～6m，拆管前专人测量孔内混凝土面，并做记录，浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制最后一次浇筑量，排浆后仍能确保桩顶标高符合设计要求。（3）试块制作：在浇桩过程中，随机抽取1～2盘混凝土做试块，每支桩应做一组试块，制作好的试块在12h后拆模，放置标养箱中养护。混凝土浇筑结束后，即起拔护筒，并将浇筑设备机具清洗干净，堆放整齐。关于二次详勘，旋挖钻机在施工过程中几乎没有施工间隙，只有提前详勘或事后桩心钎探，并可重新获取桩底沉渣厚度，经从桩芯钻孔重新取样和现场对沉渣厚度的量测完全满足设计要求；也有必要进行静载试验确定技术的可靠性，用直径1000CM钢筋直径14MM的二级钢、桩长为14-15M加压1900Ra(KN)经24H后测量沉降值为0.0195MM，符合设计要求。这里特别需要说明的是：旋挖钻机在施工钻孔过程中特别是流砂严重超厚引起塌孔；在混凝土浇灌过程中施工间隙时间太长，浇筑的混凝土产生断桩、阻管等造成质量事故和投资增大造成的损失谁负责？因此，笔者希望机械旋桩这种分包模式应具有劳务分包资的单位进行分包最为恰当，他们才具备承担风险能力。监理工程师要严格审查安全质量保证体系专项施工方案的同时要求编制应急预案，明确处理方法和责任划分；同时要求诚信度高和经济承担能力的专业分包队伍担当任务，以免发生不别要的经济纠纷。目前科技发展到了崭新的时期，新的机械设备不断涌现；最近重庆市建设领域限制、禁止使用落后技术通告（第四号）文件，从2012年7月1日起实施，我们采用机械设备施工将走向高新时代。笔者经过对机械旋挖的经历与了解，的确从安全角度、施工质量进度和精度都是可取的，实用于现代建筑。施工质量主要与施工工艺工序和人员操作技术有关，如果我们有效地采取事前控制，实行专业技术交底制度，加强施工过程中的旁站监理，合格是太易不过的；但愿制造旋挖机的厂商们不断创新改革，为现代建设提供更多的高精密度的机械设备。此篇文章希望在本月底发表2012-3-21