基于旋挖钻孔灌注桩施工技术在工程中的应用

摘要：随着城市建设的快速发展，钻孔灌注桩在建筑工程基础上普遍应用，尤其是大工程项目中的应用广泛。作者从事过较多的旋挖钻孔灌注桩施工并叙述了旋挖钻孔灌注桩的特点、工艺流程、施工方法，并指出了旋挖钻孔灌注桩施工的技术要点。

关键词：旋挖钻孔；灌注桩；施工技术；工艺流程

旋挖钻机是近几年来钻孔灌注桩施工中较先进的一种施工方法，其高效、环保、效益高的特点，适用于工期紧、工程量大、地质条件较好的工程。本文通过旋挖钻机在东莞市城区某小区项目钻孔灌注桩施工中的应用，介绍了其技术性能、施工工艺及技术要点。

0.工程概述

某工程项目10、11#楼，总建筑面积约为21932.91m2，无地下室，地上28层。一层为裙楼，二层以上由伸缩缝分为10、11#两个单元塔楼28层，总高度93.9m。工程结构为框架剪力墙结构，基础为预应力管桩+钻（冲）孔灌注桩。10、11#楼钻（冲）孔灌注桩共有144根，桩径D有（0.8）、0.8、1.0米等共3种，平均桩净长H约20、29、30米以上。单桩竖向承载力特征值为1200KN、4500KN、6250KN，桩身混凝土强度等级为C35。

本工程钻（冲）孔桩的成孔采用旋挖机进行施工，包括泥浆购置、旋挖成孔、清渣、钢筋笼的制作及吊装和水下混凝土浇筑、浆渣挖运弃等工序。

1. 旋挖钻孔灌注桩施工方法

采用旋挖钻机进行灌注桩施工，具有钻孔速度快、工效高、成孔质量好、不需泥浆循环携带沉渣、泥浆用量少、孔底沉渣少、施工场地整洁等优点。旋挖钻孔桩施工工艺是利用筒式钻头底部的斗齿，切削土体，并压入容器内，然后由自动伸缩钻杆倾倒土体，如此反复完成成孔作业，大大提高了成孔效率。另外，旋挖钻机成孔时不需要泥浆循环护壁，它只需要泥浆静压护壁，孔壁几乎不形成泥皮，泥浆主要作用是平衡孔壁内外的水压力差值，并且泥浆可重复利用，大大降低了泥浆的使用量，从而利用旋挖钻机成孔的灌注桩可提高基桩的承载力。旋挖钻机成孔噪声低，污染低，有利于环境保护。

2 旋挖桩施工的方法、工艺和技术措施

2.1施工工艺

2.1.1 工艺流程

旋挖桩施工工艺流程图

2.1.2 操作工艺

⑴ 轴线、桩位测量复核：

根据施工图及测量有关资料放线定桩位，会同有关人员对轴线、桩位进行测量复核。经复核确认轴线、桩位正确无误，并进行地下管线探测、处理后方可埋设护筒。

⑵ 护筒制作和埋设：

护筒采用8mm厚的钢板加工制作，其内径比桩直径大200mm。在埋设护筒时，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差为50mm。护筒埋设深度不小于2.5m，其顶部高出地面0.3m。当孔内有承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上。

⑶ 泥浆制作及其性能要求：

① 开孔时使用的泥浆用优质粘土制作，泥浆的相对密度应控制在1.2～1.45；当挖至粘土层时应注入清水，以原土造浆护壁，泥浆比重应控制在1.1～1.3。

② 泥浆的控制指标：粘度19～28s；含砂率为8～4%；胶体率≥96%。

③ 施工中应经常测定泥浆的相对密度、粘度、含砂率和胶体率。为了使泥浆有较好的技术性能，必要时可在泥浆中投入适量的添加剂。

⑷ 钻头的选用：

① 在软土层采用桶式钻头；

② 在岩层采用镶焊硬质合金的螺旋钻头。

⑸ 泥浆循环：

在施工范围内10、11#楼之间空处设置泥浆池，并配备泥浆处理设备。清渣泥浆循环为正循环。

⑹ 旋挖桩施工：

在施工时，拟采取在软土层使用旋挖钻机成孔，在成孔过程中应注意以下各点：

① 开钻时应慢速钻进，待钻头全部进入地层后，方可加速钻进。

② 挖孔时应采用减压钻进，即旋挖机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过挖孔机具自重之和（扣除浮力）的80%。

③ 在挖孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应采取时刻检查泥浆密度、及时补充泥浆和更换桩机的方法，以保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度。

④ 异常情况的处理：

在挖孔过程中，如发现斜孔、弯孔、缩孔、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，应立即停止挖孔，经采取下列有效措施后，方可继续施工：

a. 当桩孔倾斜时，可反复修孔纠正，如纠正无效，应在孔内回填粘土（挖孔时回填夹片石的粘土）至偏孔处以上0.5m，再重新挖孔；

b. 挖孔过程中如遇坍孔，应立即停止挖孔，挖孔时回填粘土，待孔壁稳定后再钻，，加大泥浆比重，反复起落钻造壁后继续成孔；

c. 护筒周围冒浆可用稻草拌黄泥堵塞洞口，并在护筒周围压上一层砂包。

⑤ 若遇卡钻应该立即停钻，然后慢慢提起钻头。

⑺ 验孔和清孔：

桩孔施工深度达到设计标高后，应对孔深、孔径进行检查，符合规范要求后方可清孔。拟使用泥浆正循环的方法进行清孔。

清孔后沉渣厚度应符合设计规定，并必须在灌注水下砼前复测孔底沉渣厚度，符合要求方可灌注水下砼。

⑻ 钢筋笼的制作和安装：

① 钢筋笼制作应符合设计要求和规范有关规定。钢筋净距必须大于砼粗骨料粒径3倍以上；加劲箍设置在主筋外面，主筋一般不设弯钩，钢筋头也不得向内圆弯曲，以免阻碍导管工作；主筋的搭、焊接应互相错开，35倍钢筋直径区段范围内的接头数不得超过钢筋总数的一半。

② 桩钢筋笼拟分段制作，钢筋笼驳接时采用电弧焊连接。

③ 钢筋笼吊运时应采取措施防止扭转、弯曲。安装钢筋笼时，应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，避免碰撞孔壁。钢筋笼下沉到设计位置后，应立即固定，防止移动。用2～3条Φ48钢管上部与护筒焊接，下部套在钢筋笼的主筋上，顶住最上层的加劲箍筋，以防止钢筋笼上浮。

④ 为了保证钢筋的保护层厚度，拟设置钢筋垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于6处。

⑤ 钢筋笼安装完毕，应会同设计单位和监理工程师进行隐蔽工程验收，验收合格及时灌注水下砼。

⑥ 钢筋笼的制作允许偏差见表1：

⑼ 灌注水下砼应执行下列规定：

① 开始灌注砼时，隔水栓吊放的位置应近临泥浆面，导管底端到孔底的距离为0.3～0.5m。

② 开始灌注时，首批砼的数量须能满足导管首次埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部的需要。

③ 首批砼拌和物下落后，砼应连续灌注。在灌注过程中，应保持孔内水头。

④ 混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h，每根桩的灌注时间不得超过下列规定：

a. 灌注量在10m3以内：≤2h；

b. 灌注量在10～20m3以内：≤3h；

c. 灌注量在20～30m3以内：≤4h；

d. 灌注量在30～40m3以内：≤5h；

e. 灌注量>40m3者不得超过6h。

⑤ 随着砼的上升，要适时提升和拆卸导管，导管底端埋入砼面以下一般保持2～6m，，严禁把导管底端提出砼面，以免造成断桩。

⑥ 在灌注过程中，设专人经常测探孔内砼面的位置，及时地调整导管埋深，并填写好水下砼灌注记录表。

⑦ 为防止钢筋笼上浮，当灌注的砼顶面距离钢筋笼底部1m左右时，应降低砼的灌注速度。当砼拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升导管，使其底口高于钢筋笼底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

⑧ 灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，控制在0.8m，以保证桩头砼强度。

⑨ 在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测砼的灌注高度是否正确。

3 施工注意事项

（1）南于旋挖钻机设备较莺，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

（2）钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨坏，钻斗封闭不严时必须及时整修。

（3）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行人浆，避免泥浆沿着护简壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

（4）凶黏土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格一次钻进深度。

4结束语

工程实践表明，采用旋挖钻机施工桥梁钻孔灌注桩基础具有施工质量可靠、成孔速度快、成孔效率高、适应性强、环保、质量易于控制等优点。由于旋挖钻机所形成的孔壁较粗糙，增加了桩侧摩阻力，克服了回旋钻机桩侧摩阻力低、孔底沉渣多、泥浆管理差的缺点。尽管旋挖钻机投资较高，但适应性强，最终的经济效益综合指标还是远大于回旋钻机，可见旋挖钻机是一种理想的施工工艺。

参考文献：

[1] 常昭诠，浅谈旋挖钻孔灌注桩施工工艺[J]，中国新技术新产品，2011，01

[2] 梁海东，旋挖钻钻孔灌注桩施工技术[J]，山西建筑2008，10

[3] 陈立宇，浅谈机械旋挖钻孔灌注桩施工技术[J]，中国房地产业，2013，5

作者简介：

肖志伟（男）广东吴川，身份证号码：440821196511202291