某工程静钻根植桩施工技术探讨

【摘要】“静钻根植桩工法”是现代各种桩基施工技术的大集成，通过综合施工让噪音降到最低，并减少不必要的排土，把建筑垃圾排放量降到最低，同时加快施工速度。介绍静钻根植桩施工技术的特点、工艺及施工过程控制要点

【关键词】静钻；根植桩；施工技术

1.工程概况

1.1工程概述

温州发电有限责任公司位于温州市东北方向的乐清市磐石镇，距温州市16公里，距乐清市中心约18公里，距柳市镇8公里，距瓯江入海口13公里。浙江浙能温州发电有限公司四期“上大压小”工程是在拆除一期建设的2×135MW超高压燃煤机组后，新建2×660MW超超临界燃煤机组。

温电一期2×135MW机组桩基础为混凝土方桩，以4#或5#土层为桩基持力层，厂房区域原基底以上部分为塘渣及基础破碎的混凝土块回填，现场地绝对标高约为。温电四期2×660MW机组位于电厂行政区及运行的二、三期厂房之间，主厂房部分厂址位于一期拆建区域，以7#土层为桩基持力层。

1.2工程特点

1.2.1本工程的汽机房、锅炉房位于拆除的一期主厂房场地上。一期工程拆除后进行了土方回填，施工场地可能存在较大的混凝土块。

1.2.2一期主厂房所采用的预制方桩比较多，布置密集，且存在断桩、补桩等现象，在本期桩基施工过程中可能会碰到原有桩基础。

1.2.3本项目工程量大，工期紧，任务重。

2.静钻根植桩施工工艺流程

2.1施工工艺流程概述

本工法施工流程为：钻孔、扩孔、桩端水泥浆注入、桩周水泥浆注入与提钻、植桩。其泥浆排放量少，施工过程无挤土，对周边环境影响小。在受力方面，通过桩与周边水泥土的咬合，提高桩身侧阻力，通过下端扩头，改善桩端阻力特性，大幅度提高桩的承载能力。

静钻根植桩施工的具体流程如下：

钻机定位，钻头钻进 钻头钻进，对孔体进行修整及护壁 钻孔至持力层后，打开扩大翼进行扩孔注入桩端固化水泥浆并进行搅拌收拢扩大翼边提升钻杆，同时注入桩身固化水泥浆将桩沉入设计标高。

2.2 施工工艺流程介绍

2.2.1桩机就位

1）移动桩机到达作业位置，移动路线地基承载力应满足要求，桩机移动过程中必须铺设路基板或路基箱。调整桩架垂直度达到0.5%以内。桩机移位应由指挥人员统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，发现障碍物应及时清除，桩机移动结束后需检查桩位定位情况，如不满足要求及时纠正。

2）施工场地要坚实、平整，每次移机后应根据桩机上的调节装置将桩机调平，并用两台互成90度的经纬仪检测桩机导杆的垂直度。操作人员根据调节装置随时调节导杆垂直度，经纬仪检测频率为每台机每天至少一次。

3）桩机就位后报监理单位，对桩位再次进行定位复核，桩位偏差值应小于20mm。

2.2.2钻孔、修孔操作

1）将钻头定位于桩心位置，确认平面位置及钻杆垂直度。使用定位检测尺确认平面位置，使用2台互成90°的经纬仪进行垂直度监测并校正，垂直度精度为0.5%。

2）钻孔过程中，根据地质情况边钻孔边喷水，利用带有专用搅拌翼及鼓钻的钻杆边钻孔边对孔体进行修整及护壁。钻孔过程中根据仪器显示的钻机电流情况结合勘察报告钻孔柱状图判断底层情况。

3）钻孔至设定深度后，反复升降钻杆进行桩孔的修整。桩孔修整完成后，打开钻头扩大翼，按照设计要求的扩大直径扩孔.钻头钻到规定深度后根据地质情况升、降数次，保证孔体的成型及孔内泥浆上下的均匀性。钻孔施工时可采用在螺旋叶片上开孔等辅助措施，以减少带土附着在钻头叶片上。

4）根据施工管理装置电流负荷变化情况并与地质勘察报告柱状图进行比较，确认达到持力层。在持力层中钻进速度需要适当放慢，保证电流负荷在允许范围内。

2.2.3扩底操作

1）扩底操作依靠能够进行扩大和收拢的钻头完成，对扩头部位必须进行有效的监控和数据的存储。

2）每根桩施工前，对钻头的扩底状况进行检查，检查内容包括扩底直径尺寸、操作控制状况、保养状况，确认正常后方可进行施工。

3）扩底操作根据地质情况逐次完成，扩孔完成后，桩端注浆时应上下反复升降钻头，保证桩端水泥浆的均匀，升降幅度为扩底部位的高度。

2.2.4桩端水泥浆与桩周水泥浆注入

1）水泥浆的制作

水泥浆采用全自动水泥浆搅拌系统进行制作，按规定的水灰比自动计量后制作的水泥浆排入储浆桶，再由泥浆泵经过输浆管压至钻杆内注浆孔。水泥浆的水灰比严格按照设计配合比配置，并采取防止浆液离析的措施，并安排专人负责抽查浆液质量。水泥浆在输送过程中应配备水泥浆流量计及压力装置，控制浆液的流量。水泥浆流量和压力应根据钻机的升降速度进行调整。

2）桩端水泥浆注入

扩底操作完成后注入桩端水泥浆，桩端水泥浆注入量为扩底部分体积的100%，注浆压力控制在0.8～1.3MPa，在注浆过程中，上下反复升降钻机直至桩端水泥浆全部注入扩底部位，桩端水泥浆强度不低于20MPa（试块强度）。桩端水泥浆水灰比为0.6

桩端水泥浆试块强度试验应取刚搅拌完成的浆液制作试块，每台机每台班制作3件试块。试块养护达到要求后进行无侧限抗压强度试验。

3）桩周水泥浆注入

桩端水泥浆注入完成后注入桩周水泥浆，桩周水泥浆注入量：（钻孔体积-扩底部分体积-预制桩体积）×30%；为确保桩周水泥浆的实际注入量，水泥浆泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配，根据提升钻杆的速度确认单位时间的供浆量，每提升单位长度的钻杆确认水泥浆注入量，发现偏差及时进行修正；桩周水泥浆的水灰比为1，注入量为1 m3水泥浆的原材料。

4）施工时如因故停浆（包括拆卸钻杆），应在恢复喷浆前，将搅拌机头下沉0.5m后再喷浆搅拌施工；若长时间停止施工，应对送浆管道及设备进行清洗。

2.2.5植桩

1）在桩端水泥浆注入后2小时内必须开始进行植桩。

2）桩的植入应和钻孔、水泥浆喷射保持连续。植桩过程中，必须采用检测尺对桩进行实时定位，偏差超过30mm时，必须进行校正。同时用2台经纬仪互成90度对桩进行检测，垂直度偏差不得超过0.5%。

3）桩与桩之间采用CO2气体保护焊焊接。

4）用专用送桩工具将桩固定、校正和送桩。送桩过程，利用桩身自重，钻机提供的压力，将桩送至设计标高。

5）桩顶位于地面附近时，测量员观测桩位偏差，并形成记录。

2.2.6预埋孔接桩工艺

为了提高施工效率、保证焊接质量，施工中采用预埋孔接桩工艺。即在不影响桩机钻孔施工的区域内埋设钢管，在钢管内把2节桩焊接完成，然后用吊机把2节桩整体起吊，植入桩孔内。本项目桩基均由4节预制桩拼接而成，施工中在预埋孔内将第1、2节预制桩及第3、4节预制桩分别拼接完成。

采取此措施后：1）充分利用了施工时间，合理安排现场劳动资源，提高施工效率；2）焊缝部位有充足的施工及冷却时间，保证了焊接的质量；3）植桩时在钻孔处只需要焊接一个焊缝，减少了施工时间，提高效率。

2.2.7焊接工艺

1）焊接设备及焊接材料

a）焊机：根据桩接口材质为Q235及露天施工的特殊环境，选用CO2气体保护焊机。b）焊丝：焊前要确认焊丝的质量、名称、型号、规格、制造厂名、生产日期；焊丝要求是密封式的包装，不应有破损、泄露现象，焊丝表面应光滑且无毛刺、凹坑、划痕、锈斑等缺陷。送丝机的送丝滚轮应与焊丝直径相符，定期检查送丝轮的沟槽磨损情况，清除沟槽里的垃圾、粉屑等粘附物，以确保焊丝均匀送出。

2）焊接工艺

a）现场焊接的电焊工必须持证上岗。每道焊口由二名电焊工同时焊接。b）焊接部位设置挡风罩，保证施焊处风力不大于2级，小雨天施焊时，设置防雨篷，保证焊接防雨和防触电。当雨水沿桩壁向下流时，不得进行焊接作业。c）焊接的桩必须为经过专业质量检查员检查合格的桩材，焊接前再次检查上下两根桩的端板平整度，及桩身同心度。d）为方便接桩施工，下节桩的桩头宜高出地面0.5m左右。e）下节桩的桩头处宜设导向箍或在桩头一侧焊接两块导向板，接桩时上下节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，接桩就位纠偏时，不得采用大锤横向敲打。f）桩对接前，必须清除上下端板上的污泥等杂质，上下端板表面应采用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。g）焊接时，待上下桩节固定后拆除导向箍或导向板再分层施焊，应采取分层焊接，焊第一层时，应确保根部全部焊透，焊接电流控制在300～310A，焊丝外伸长度在16～20mm内，焊第二层时，应先将第一层焊缝的熔渣必须清理干净，焊接电流控制在230～240A，注意不得产生咬边和溢瘤等缺陷，盖面层的焊接电流和电弧电压适当减小，同时加快焊接速度，应保证焊缝尺寸和焊接质量。h）焊接时，应安排两名焊工同时进行环缝对称焊接。焊缝必须每层检查，焊缝不得有夹渣、气孔等缺陷，满足规范及设计要求。i）桩接口部位如有轻微碰损变形、出现毛刺等，要修整垫平后再焊接。 j）预埋孔中的接桩时间一般能够满足冷却要求，在桩位处接桩时，焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续沉桩，自然冷却时间不宜少于8min；严禁用水冷却或焊好即沉桩；k）两节桩相接时，接口的间隙不得大于2mm，错边不得大于2mm。l）焊接完成后，从四个方向进行拍照存档。

2.3 施工顺序

1）工程开工前，首先施工预埋孔，预埋孔设置位置根据桩位布置、施工进度及桩机、吊机位置确定，每台套机械配备2个预埋孔。

2）设备进场后，每台套机组均应施工1个预钻孔，钻孔深度与设计桩底深度相同，按照正常施工流程进行钻孔、扩孔作业，不进行注浆与植桩施工。预钻孔过程中，技术人员结合地质报告详细记录钻孔速度、电流变化、用水量、提杆拉力变化及各工序所需时间等，为施工提供控制参数。

3）由于静钻根植工法无挤土、无泥浆排放，因此在各区域施工时，根据工程量及机械施工安全距离的要求，由场地一侧向另一侧顺序施工。

3.施工关键点控制

3.1 平面位移控制

钻孔施工前由测量员对桩位进行再次复核，保证桩位偏差不大于20mm。在受施工影响最小的两个区域（互成90度）布置定位桩，每侧布置两根。定位桩用φ14以上钢筋打入土中，进入土体深度不小于30cm。

3.2流水施工工艺

为提高施工效率，施工中相邻桩可采用流水施工方式。使第一枚桩（桩1）的提钻注浆过程与第二枚桩（桩2）的钻孔过程同时进行。

在流水施工中，当第二枚桩因遇到老桩而导致钻孔困难时，需及时中止流水施工，首先将第一枚桩施工完成。

3.3 地基承载力保证措施

桩机进场前应检查验证场地地基承载力，对于不满足要求的区域进行再次加固处理。桩机、吊机履带板下必须铺路基板或路基箱，根据施工现场情况尽量避免在施工过的桩位上行走；当必须在回填桩孔上行走时，必须用塘渣重新回填桩孔，桩孔回填深度不得小于4m，并用挖机在拟行走路线上来回碾压，反复检查桩孔部分回填土的承载力。吊机、桩机必须在回填过的桩孔上行走时，履带板下必须铺设路基箱，不能用路基板代替。为保证桩孔回填及场地处理，提前准备充足的塘渣堆积在场地旁。

3.4 施工顺序控制

各区域施工前由项目部拟定施工顺序，并要求各班组必须严格按照拟定的施工顺序施工。工程实施过程中，结合施工实际进度情况，项目部每周组织现场管理人员讨论施工顺序，对不合理的部位及时作出调整。

3.5桩孔保护

工程桩送桩深度较大时，植桩结束后应立刻安排挖机将桩孔部分回填，回填材料可选择风干的水泥土或塘渣。对于需要桩机、挖机行走的桩孔，应先用土回填，上部用塘渣回填，保证回填后地基承载力满足要求。

3.6注浆量、水灰比控制

同时监控后台及桩机上的流量控制装置，保证桩周、桩端注浆量满足设计要求。严格按照规程规定及设计要求的水灰比配置水泥浆，质检员随时检查后台水泥浆配置情况，发现偏差及时调整。

4.结束语

静钻根植工法集钻孔、注浆、深层搅拌、扩孔、高强度预制桩技术于一身的新型桩基础施工方法。该技术是处理软土地基的新工艺、新技术、新方法，值得推广应用。