旋挖钻机在淤泥土层中桩基施工的应用

摘要：本文以重庆长寿湖游客接待中心的桩基施工为例，介绍了旋挖钻机针对遇淤泥地层中，采用振动桩锤配合下沉钢护筒形成钢护壁的工法，辅助成孔的方式在桩基方式中的运用，改变了旋挖钻机在该种地质条件下传统的做法，有效的实现的施工进度及经济效益的双赢。本工法改变了习惯于在桩孔坍塌位置补灌砼然后重新钻进的工艺，目前国内尚无相关资料对此方法介绍，经过本工程的成功经验，算是一次有益的尝试。

关键词： 旋挖钻机 钢护筒 振动桩锤 淤泥地层

一、工程概况

重庆长寿游客接待中心位于长寿区长寿湖镇，功能为旅游的集散地，为景区的门户，房屋为建筑面积为3115.89㎡，基底面积1634.89㎡,地下室面积为721.72㎡，地下室的地面标高为-7.00m, 地面建筑高度为15m，结构型式为三层框架结构，长寿湖游客接待中心工程桩基共计78根，均为圆形桩基础，其中位于地下室的桩基为39根。桩基直径分别为：φ100 cm、φ120 cm、φ150 cm、φ180 cm四种规格。项目地点位于地势低洼处。

二、地质情怳

根据工程地质报告以及开挖地下室时地质剖面的揭露，本工程位于原水库位置，现状地貌为松散回填土，粒径最大约2m,地下水位于-7.50m处，持力层深度为1m～18.5m不等，最厚淤泥厚度有10m左右，泥土的自立力较差，开挖过程桩壁土体易坍塌，项目地点位于地势低洼处，施工产生的废水不易排出。

三、桩基成孔方案的选择

目前在重庆地区桩基施工主要成孔方法有：1、人工开挖干作业成孔灌注桩，2、反循环泥浆护壁冲击实心锤冲击成孔灌注桩，3、旋挖钻机钻机成孔灌注桩。因本工程工期十分紧张，施工进度计划的桩基施工时间只有25天，而且场地十分狭窄，而且周边的绿化环境已经成型，无比较大的动力电源。

因人工挖孔桩进度较慢，在淤泥土层及丰富地下水条件不能保证成桩，而且如果所有桩基同时开孔施工，施工干扰多，安全风险大，故排除；同时因反循环泥浆护壁冲击实心锤冲击成孔桩架的移动较为困难，需要较大的泥浆池，环境影响大，同时要求用电负荷大，现场不具备该工艺的实施条件。旋挖钻机钻机成孔施工进度快，不需要外电源，护壁可采其它措施稳定，对周边环境的影响较小，同时也有利于保证工期。经对以上三种成孔方案比较，决定采用旋挖钻机配合钢护筒成孔。

四、旋挖钻机钻机成孔灌注桩方案

1、施工机具

因本工程的工期十分紧迫，根据工程现场的实际情况以及设计图纸中桩基的布置，以及施工进度计划安排，拟定本工程采三台280旋挖钻机进行，分别布置在：一台-7.00坑中，别两台布置于基坑的两侧（见旋挖钻机布置图）；同时针对本工程淤泥土层特厚，不易成孔的特点，采用各种桩径厚12mm钢护筒护壁两套,利用一台vm2-2500g型振动桩锤和70t汽车吊助沉及抽拔护筒。

2、施工顺序及组织

因地下室桩基数量较多，而且受场地的限制，以地下室的桩基为工期控制要点，即以1#旋挖钻机施工为主，其余的2#、3#根据现场的实际情况进行开挖钻孔。另外在进入基坑布置出渣通道，以及70t吊车的停机点位置。

3、施工方法

本方案在桩基开挖的过程中，对桩基孔壁的支护，不采用以一定浓度的泥浆对孔壁进行支护，而是采用振动桩锤下沉一定厚度钢护筒对桩孔进行支护，当桩基开挖完成后，及时利用钻筒清孔，在浇筑砼的同抽拔出钢护筒。采用这种方式成孔优点在于：比购买一套全护筒套管经济得多，在挖孔过程中的弃土及时清运出场，相对来说污水也较少，故对周边的环境影较小，同时采用旋挖钻机成孔的桩基施工进度也能得到保证。

3.1测量定位及埋设定位护筒

根据桩位在平整好的场地进行测量精确定位，桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩，以四个控制桩为基准埋设定位钢护筒，为了保护孔口防止坍塌，形成孔内水头和定位导向，护筒的埋设是旋挖作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成，护筒内径为设计桩径+20～+40cm，高度2.0m，护筒埋设时顶端高出地面0.3m，由人工、机械配合完成，主要利用钻机旋挖斗将其静力压入土中，其顶端应高出地面20cm，并保持水平，埋设深度1.8 m，护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面位置允许偏差为5cm，倾斜度的偏差不大于1%。

3.2钻孔

先采用比设计桩径大8cm的钻孔筒（钻筒通过四周加齿改装）预钻进，如遇孔内泥壁坍塌，采用快速钻进，以切除孔内周边8cm范围内的孤石，一直到到桩基的基岩顶，以方便钢护筒的下沉，这时如遇孔内壁坍塌，就不需处理了；如遇孔内掏渣出现大范围的坍塌，则采用将钻筒顶的顶盖打开，钻筒采用空心筒，在钻进的过程中只起切除周边孤石的目的，不进行掏渣。在实践过程中，整个15m左右的土层采该方式，时间仅需30min～60min,故该方法是比较行之有效的。

利用旋挖钻机附臂吊钩吊起定制加工好的钢护筒，钢护筒直径比桩直径大5cm,钢护筒的壁厚12mm，钢护筒节段长度为2m、4m、8m，在筒外周边设置连接装置，以有便于筒的接长（也可采用焊接），利用埋设桩圈的护筒的卡子，使护筒在垂直状态下就位，在下第一节段护筒，必须控制好筒的垂直度，待筒在自重状态下不能下沉时，采用70t汽车吊吊起振动桩锤，将振动桩锤的夹具夹紧护筒壁，观测筒壁的垂直度，必要是进行纠偏，先开振动桩锤的低速档进行缓慢助沉，直至将护筒打至基岩顶。（见右侧振动桩锤沉桩图）

待护筒下沉至基岩面时，重新换上正常桩径的钻头，准确就位后，选择好合适的油压、钻进速度进行钻孔，当钻至基岩时，为避免桩孔倾斜，适当放慢钻进速度，在基岩的接触面上下反复升降钻杆，以保证桩孔的垂直度，待进入基岩1m左右时，钻杆就能很稳定保持在桩轴线上，再正常钻至桩底。

3.3清孔

因采用钢护筒护壁，桩壁较为稳定，如地下水流不大，利用旋挖钻机的钻筒，将基底的沉渣清出，如有少量积水则通过水泵将桩底的积水排净，如地下水较大，可采用吸泥水泵将孔底的沉渣吸出，同时换注清水，以保持桩内水头压力，按相应的规定检测泥浆指标。

3.4浇筑砼及抽拔钢护筒

因采用本方法成孔的桩，孔内沉渣少，加之有稳定的钢护筒护壁，可采用将桩孔的水用水泵抽干，进行干作业浇筑，也按水下砼的方式埋设导管进行浇筑；在浇筑时采用汽车吊振动桩锤，夹紧钢护筒壁，根据桩内砼的浇筑计算量与实际砼量计算出，砼液面高度与钢护筒度的高差，同时开动振动桩锤，利用振动力进行抽拔钢护筒，在抽拔时必须保证护筒底与砼液面的高差大于1m。

结语：采用本工法使旋挖钻机成孔除适用于常规作业成孔外，还适用于松散土层、回填土、淤泥土砂土、粉土等不良土层；克服了过去以在塌孔位置补灌砼然后重新钻进的弊端，它比工具式的旋挖钻机全套管跟进技术成本更低，其使用的钢护筒可通过租赁或工厂加工，再利用钢板残值，其经济性十分明显；并且可根据现场的设计情况，加工不同规格的钢护筒，十分灵活。通过实践证明，本工法施工进度快，造成环境污染小、安全易得到保证，是一种行之有效的旋挖钻机成孔方法。