混凝土灌注樁旋挖成孔與沖擊成孔工效比較

1、混凝土灌注樁旋挖成孔與沖擊成孔工效比較黃*公司摘要：旋挖鉆機(jī)鉆近年來(lái)在施工中廣泛應(yīng)用，本文通過(guò)對(duì)采用旋挖及沖孔方式成孔的樁基礎(chǔ)工程進(jìn)行分析，得出相同條件下兩種成孔工藝的工效對(duì)比，淺析影響兩種成孔方式工效的因素。關(guān)鍵詞：灌注樁、旋挖、沖孔、工效對(duì)比一、概述近年來(lái)，旋挖鉆機(jī)在我國(guó)工程施工中得到廣泛應(yīng)用，為了解旋挖鉆機(jī)的實(shí)際工效及特點(diǎn)，以我公司于2007年施工的一個(gè)高層住宅樓基礎(chǔ)工程進(jìn)行研究，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、分析、研究旋挖成孔與沖擊成孔的混凝土灌注樁成孔工效比較，淺析影響兩種成孔方式工效的因素。二、工程概況工程實(shí)例：廣州市某高層住宅樓工程，樁基礎(chǔ)工程為混凝土灌注樁，樁徑分1.2m、1.5m兩種，樁長(zhǎng)初步設(shè)

2、計(jì)為1850m，實(shí)際施工樁長(zhǎng)為2260.8m，共324根樁。施工中因工期緊，首先選用了旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工（超前鉆探同時(shí)進(jìn)行），但施工了一部分后，根據(jù)超前鉆探資料顯示有多處位置初步設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)接近或超過(guò)已進(jìn)場(chǎng)的旋挖鉆機(jī)的鉆孔深度，不宜采用該旋挖鉆機(jī)施工，故采用沖樁機(jī)配合施工，因此出現(xiàn)了同一基礎(chǔ)工程中采用了兩種成孔方式施工的現(xiàn)象。工程采用的旋挖鉆機(jī)型號(hào)為BG-15，功率146kw，鉆孔深度52m，累計(jì)成孔146根樁；采用的沖樁機(jī)型號(hào)為CK-1500，累計(jì)成孔178根樁。施工場(chǎng)地地質(zhì)情況：由上至下為人工填土層、沖積層、殘積層和基巖層。其中基巖依據(jù)其風(fēng)化程度分為：全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化四個(gè)巖帶。樁端

3、持力層為微風(fēng)化巖層，其單軸抗壓強(qiáng)度為11MPa。三、工效比較通過(guò)對(duì)工程施工過(guò)程中的各基礎(chǔ)樁成孔記錄進(jìn)行詳細(xì)的分類統(tǒng)計(jì)，包括樁徑、整樁及非巖層(指除中風(fēng)化、微風(fēng)化巖層以外土層)、中風(fēng)化巖層、微風(fēng)化巖層的施工時(shí)長(zhǎng)、成孔數(shù)量，采用表格形式，按樁徑及鉆(沖)孔深度(每10m范圍劃分一個(gè)區(qū)段)、成孔方式進(jìn)行分類匯總，形成“旋挖成孔與沖擊成孔工效統(tǒng)計(jì)表”及“旋挖成孔與沖擊成孔工效統(tǒng)計(jì)表”，詳見表1及表2。表1 旋挖成孔與沖擊成孔工效統(tǒng)計(jì)表序號(hào)施工 工藝樁徑鉆孔 深度成孔數(shù)量 (m3)工效（m3/臺(tái)班)整樁非巖層中風(fēng)化微風(fēng)化整樁非巖層中風(fēng)化微風(fēng)化1沖孔1.22030m473.0 388.5 55.9 28.

4、6 5.37 7.46 3.40 1.81 2旋挖1.22030m816.2 699.6 66.6 49.9 16.41 22.38 12.40 8.28 3沖孔1.52030m1434.3 1177.7 150.5 106.1 7.50 11.07 4.16 2.66 4旋挖1.52030m1908.5 1553.0 212.4 143.1 20.98 30.56 17.88 10.13 5沖孔1.23040m421.3 330.1 64.8 26.4 4.77 6.75 3.04 1.66 6旋挖1.23040m314.9 254.0 39.6 21.3 19.53 29.15 16.00

5、 7.60 7沖孔1.53040m2659.2 2283.0 202.7 173.5 8.23 10.55 4.90 3.03 8旋挖1.53040m2664.9 2112.6 352.2 200.0 21.72 31.82 16.18 9.90 9沖孔1.24050m878.2 760.2 74.1 43.9 5.02 6.13 3.43 2.26 10旋挖1.24050m493.4 427.5 47.8 18.1 22.11 28.49 14.59 10.93 11沖孔1.54050m2096.7 1764.7 213.1 118.8 8.31 11.43 4.52 3.29 12旋挖1.

6、54050m771.4 681.4 50.9 39.1 24.12 29.54 11.75 9.82 13沖孔1.25061m827.4 693.8 106.1 27.5 5.68 7.12 3.58 2.17 14旋挖1.25061m56.8 48.6 6.8 1.4 24.56 25.94 21.75 10.86 15沖孔1.55061m1872.3 1676.6 121.1 74.6 9.40 11.12 5.21 4.04 16旋挖1.55061m277.3 247.2 18.4 11.7 28.62 32.83 19.79 9.97 注：篇幅限制，未列出各成孔工時(shí)統(tǒng)計(jì)，表中：工效=成

7、孔數(shù)量/成孔工時(shí)×8小時(shí)/臺(tái)班。表2 旋挖成孔與沖擊成孔工效對(duì)比表比較項(xiàng)目1.2m整樁1.2m非巖層1.2m微風(fēng)化沖孔旋挖旋:沖沖孔旋挖旋:沖沖孔旋挖旋:沖20-30m5.37 16.41 3.06 7.46 22.38 3.00 1.81 8.28 4.56 30-40m4.77 19.53 4.09 6.75 29.15 4.32 1.66 7.60 4.59 40-50m5.02 22.11 4.41 6.13 28.49 4.65 2.26 10.93 4.84 50-60m5.68 24.56 4.32 7.12 25.94 3.64 2.17 10.86 5.01 平均值

8、3.973.904.75比較項(xiàng)目1.5m整樁1.5m非巖層1.5m微風(fēng)化沖孔旋挖旋:沖沖孔旋挖旋:沖沖孔旋挖旋:沖20-30m7.50 20.98 2.80 11.07 30.56 2.76 2.66 10.13 3.81 30-40m8.23 21.72 2.64 10.55 31.82 3.02 3.03 9.90 3.27 40-50m8.31 24.12 2.90 11.43 29.54 2.58 3.29 9.82 2.98 50-60m9.40 28.62 3.04 11.12 32.83 2.95 4.04 9.97 2.47 平均值2.852.833.13注：表中數(shù)據(jù)單位除“旋

9、:沖”為比值以外，其他數(shù)值均為m3/臺(tái)班。1總體數(shù)據(jù)對(duì)比從表1和表2的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中可以看出如下幾點(diǎn)：(因旋挖成孔50m以上，僅有一樁51.5m，因此5060m數(shù)據(jù)只作參考)： 旋挖鉆機(jī)、沖樁機(jī)整樁成孔工效隨著成孔深度加深逐步提高，但旋挖鉆機(jī)的工效的提升速率比沖樁機(jī)的大。因旋挖鉆機(jī)在開始成孔施工階段需埋設(shè)護(hù)筒，視土質(zhì)條件不同，埋設(shè)護(hù)筒的深度也不同，一般埋設(shè)510m，因此需埋設(shè)護(hù)筒階段綜合施工進(jìn)度較慢；而沖樁機(jī)在開始施工階段因提錘、落錘高度較小，因此在剛開始成孔階段的施工進(jìn)度也較慢。顯而易見，旋挖鉆機(jī)受此影響比沖樁機(jī)的大，故隨著成孔深度加深旋挖鉆機(jī)工效的提升速率比沖樁機(jī)的大。說(shuō)明旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的成孔工效高

10、的優(yōu)勢(shì)要在長(zhǎng)樁成孔中方能更好的體現(xiàn)出來(lái)，并且成孔深度越大，采用旋挖鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)就越大。但是旋挖鉆機(jī)有鉆孔深度限制，所以施工接近旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆孔深度的樁基礎(chǔ)時(shí)，能最大限度的發(fā)揮旋挖鉆機(jī)成孔速度快的優(yōu)勢(shì)。 旋挖鉆機(jī)、沖樁機(jī)整樁成孔工效隨著成孔直徑加大逐步提高，但沖樁機(jī)提高的速率比旋挖鉆機(jī)的大。因旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的最大輸出扭矩是固定的，因此樁徑變大其施工效率基本不變；而沖樁機(jī)因樁徑變大時(shí)，通過(guò)采用更大的樁錘，增大了輸出功率，因此較大幅度提升了施工效率。說(shuō)明在小樁徑樁基礎(chǔ)的施工中采用旋挖鉆機(jī)較沖樁機(jī)有更突出的優(yōu)勢(shì)，而隨著樁徑的加大，這種優(yōu)勢(shì)逐漸減弱。(由于樣本中只有兩種樁徑，未能更進(jìn)一步說(shuō)明：是否存在樁徑達(dá)到何種程

11、度，旋挖成孔的優(yōu)勢(shì)將會(huì)消失？) 在入微風(fēng)化巖時(shí)，旋挖鉆機(jī)比沖樁機(jī)的工效比達(dá)到最大值。因?yàn)樾阢@機(jī)是帶動(dòng)力的鉆進(jìn)，其掘進(jìn)力是機(jī)械自身的重量通過(guò)鉆桿直接傳遞到巖、土層，故對(duì)巖、土層的破壞力是一致的；而沖樁機(jī)是靠樁錘的自由落體產(chǎn)生的沖擊力作為掘進(jìn)力，故對(duì)巖層的破壞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)比對(duì)土層破壞力低；所以在入巖階段，沖樁機(jī)會(huì)大大的降低工效，而旋挖機(jī)雖然也降低工效，但降低的幅度沒(méi)有那么大。說(shuō)明旋挖鉆機(jī)比沖樁機(jī)更適合在巖層豐富的地質(zhì)條件下施工，即入巖深度大或巖層地質(zhì)條件多的條件下，選用旋挖鉆機(jī)比沖樁機(jī)更適合。 沖樁機(jī)在入巖時(shí)，成孔工效隨樁徑變大而變大；旋挖鉆機(jī)在入巖時(shí)，成孔工效受深度、樁徑變化影響不大。因?yàn)闆_樁機(jī)在樁

12、徑變大時(shí)，可通過(guò)改換大樁錘來(lái)提高沖擊力，直接提高輸出功率，提高成樁工效；而旋挖鉆機(jī)不論樁徑大小，其輸出扭矩、最大功率是恒定的，因此在入巖時(shí)，成孔工效基本不受樁徑變化影響。結(jié)合第、點(diǎn)，說(shuō)明旋挖鉆機(jī)在樁長(zhǎng)較深、樁徑較小、巖層豐富的條件下，能最大限度的發(fā)揮其優(yōu)越性，其相對(duì)沖樁機(jī)的工效比也將達(dá)到最大化。2. 最優(yōu)數(shù)據(jù)對(duì)比通過(guò)對(duì)工程施工過(guò)程中的旋挖鉆機(jī)與沖樁機(jī)各自施工最順利、進(jìn)度最快的特例進(jìn)行分類對(duì)比，得出“旋挖成孔與沖擊成孔最優(yōu)數(shù)據(jù)工效對(duì)比表”，詳見表3。表3 旋挖成孔與沖擊成孔最優(yōu)數(shù)據(jù)工效對(duì)比表比較項(xiàng)目1.2m樁徑1.5m樁徑成孔深度（m）成孔時(shí)間（h）工效(m3/臺(tái)班)成孔深度（m）成孔時(shí)間（h）

13、工效(m3/臺(tái)班)旋挖最優(yōu)成孔31740.05 34.6861.11 沖孔最優(yōu)成孔51.4607.75 353813.01 工效比5.17 4.70 沖孔平均成孔5.218.36從上表中可以看出，在最順利的情況下，旋挖成孔與沖擊成孔的實(shí)際工效比在4.75.1之間，同樣存在樁徑變小，旋挖的優(yōu)勢(shì)變大。旋挖成孔的最高工效(40.05；61.11)比沖樁機(jī)的一般工效（5.21；8.36）甚至達(dá)將近8倍，但這個(gè)結(jié)果是建立在最優(yōu)數(shù)據(jù)比平均數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)下的，因此不能作為兩者的真實(shí)工效比。3其他工效對(duì)比樁機(jī) 就位。旋挖鉆機(jī)由于自帶底盤可以靈活在施工現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)移，從一個(gè)樁位轉(zhuǎn)移到另一樁位一般1520分鐘即可；同條件下

14、沖樁機(jī)從一個(gè)樁位轉(zhuǎn)移到另一樁位一般則需6090分鐘，甚至更長(zhǎng)。就位時(shí)間縮短也是工效提高的一個(gè)體現(xiàn)。灌注混凝土?xí)r間。因旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的成孔孔徑準(zhǔn)確，擴(kuò)孔系數(shù)比沖擊成孔的小。在上述工程實(shí)例中，旋挖鉆機(jī)成孔的樁在澆搗混凝土?xí)r，充盈系數(shù)一般在1.031.05之間。而采用沖樁機(jī)成孔的充盈系數(shù)則一般為1.081.15。以一根40m長(zhǎng)、1.2m樁徑的灌注樁計(jì)算，旋挖成孔可以節(jié)約510約24m3的混凝土，不僅僅節(jié)約了材料成本，也節(jié)約了澆注混凝土的時(shí)間，這也算是工效提高的另一個(gè)體現(xiàn)。入巖判斷準(zhǔn)確。因旋挖鉆機(jī)直接將挖掘的巖土提升到地面，能直接觀察到孔底基巖情況，能及時(shí)準(zhǔn)確判斷入巖情況；沖樁機(jī)需要靠泥漿循環(huán)才能將孔底的巖渣帶出，并且還混雜了一直懸浮在其中