在复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩的施工技术要点

摘要：以象屿・优山美地房地产项目3#楼为例，阐述了在复杂的地质条件下采用旋挖钻孔灌注桩的优势，并较为详细地分析了旋挖钻孔灌注桩的施工工艺特点和技术控制要点。

关键词：复杂地质；旋挖钻孔灌注桩

中图分类号：U443 文献标识码:A

1、引言

旋挖钻孔灌注桩是指旋挖钻机利用其钻杆和钻斗的旋转,以钻斗自重并加液压作为钻进压力,通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环成孔后安装钢筋笼并浇筑砼而成的一种灌注桩。这种桩适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层，若采用岩心钻头还可嵌入岩层。

旋挖钻孔与其它成孔方式相比，具有较显著的优点：成孔速度快、施工效率高（平均钻进速度4-6m／h）；既可进行干孔作业，亦能在水中钻孔，孔内沉渣少；机械化程度高，利用电脑坐标定位及显示，可有效地控制钻孔的垂直度，成孔质量高；对施工环境的适应能力强，施工现场无泥浆污染，低噪声等。

2、工程概况

象屿・优山美地项目位于湖南省长沙市雨花区武广新城片区，总建筑面积11.27万m2，由8幢17-24层的高层住宅组成，其中3#楼为24层，建筑面积2.04万m2。该项目主要采用人工挖孔灌注桩，但3#楼由于地质条件异常复杂（最上部为2-3m厚的杂填土，然后是15-22m厚的残积粉质粘土，夹杂了大量的砂砾土和卵石层，再下部为6-9m厚的强风化泥质粉砂岩以及中风化泥质粉砂岩），地下水位非常高且水量丰富，经综合考虑地质条件、施工进度、工程成本等各方面因素，最后决定3#楼采用旋挖钻孔灌注桩。

3#楼旋挖钻孔灌注桩设计总桩数为182根。其中，桩径φ900的96根，φ1000的70根，φ1100的16根，设计桩长为28-32m，设计持力层为中风化泥质粉砂岩，桩身砼C30。施工机械采用德国产宝峨 BG25C 型旋挖钻机，整机重量77吨，动力头最大输出扭矩 237 KN・M，钻孔深度可达80m。

3、旋挖钻孔灌注桩主要施工步骤

场地平整，测量放线，旋挖钻机就位 钻头轻轻着地，旋转，开钻 当钻头里装满土石砂料时，提升出孔外（注意孔内地下水位变化情况，及时补充水，以防坍塌），将钻头内的土石砂料倾倒在地上或者土方车上 埋设一定长度的钢护筒（护简直径一般应比桩径大100ｍｍ，以便钻头在孔内自由升降） 继续钻孔，并随孔深持续向孔内注入调配好的泥浆，直至达到设计要求的孔深长度 进行第一次清孔，并测定孔深度 安装钢筋笼并放入导管 进行第二次清孔 进行水下砼灌注 拔出护筒，成桩。

4、施工中主要控制要点

4.1 测量定位

① 开工前应对基桩轴线的控制点和水准基点进行复核并妥善保护，点位应设在不受施工影响的地方；对施工图纸提供的所有桩基坐标进行复核，按照基线控制网及桩基设计坐标，精确测放出桩位；护筒埋设好后应复核桩位，设置十字护桩。

② 在施工过程中，应经常组织测量人员对桩位坐标进行复测，确保桩位坐标的正确无误。

4.2 旋挖钻进

① 施工前，按照地勘单位提供的地质、水文资料绘制剖面图并挂在钻台上，以便能够有效控制施工进程；针对不同地质层和设计桩径，选用不同型号的钻头；利用全站仪或经纬仪复核桩架和钻杆的垂直度，并在施工过程中随时进行复核。

② 根据地质情况合理控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度，由软地层进入硬地层时,则要减速慢进；在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数，防止缩径；在硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；通过粉砂层时，放慢钻进速度，进尺速度不得超过3m／h，增加钻机空钻循环圈数以加强护壁效果，并适当增加泥浆比重和粘度；在护筒刃脚处，宜低档慢速钻进，使刃脚处有牢固的护壁。

③ 设专职记录员记录成孔过程中的各种参数,如钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况，每钻进2 m或地层变化处应取样查明土质并与设计资料核对，准确填写钻孔施工记录；钻孔作业应分班连续进行，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。

4.3 护筒埋设

① 护筒应采用钢护筒，长度４ｍ以内的采用４～6mm厚的钢板制作，大于４ｍ的宜采用６～８mm厚的钢板制作；护筒埋置较深时，采用多节护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时应保证接头圆顺并同时满足刚度、强度及防漏的要求。

② 护筒内径一般大于钻头直径100mm，以便钻头在孔内能够自由升降；护筒埋设深度应满足设计及有关规范要求，护筒顶部应高出施工地面0.3ｍ且高出施工水位或地下水位1.5-2.0ｍ。

③ 护筒埋设前，应先准确测量放样，保证护筒顶面位置偏差不大于5cｍ；埋设中应保证护筒的倾斜度不大于１%；护筒埋设完成后，开钻前复核桩基位置，以确保桩位偏差符合设计及规范要求。

4.4 泥浆调制

① 施工前应先选定泥浆池及沉淀池的位置，泥浆池宜低于沉淀池，泥浆经过沉淀后流入泥浆池，以便泥浆能循环利用；根据桩基的直径及孔深确定泥浆池及沉淀池的大小，泥浆池的体积宜为井孔体积的1.5倍；沉淀池宜位于易清理沉淀物的位置，其体积宜大于井孔体积；在水源不方便的位置，应开挖清水池。

② 针对残积粉质粘土层易坍塌的特点，要求配置的泥浆护壁速度快、效果好，因此选择由膨润土、纯碱(Na2C03)、纤维素(CMC)及水搅拌而成的优质泥浆，其中，膨润土28%，纯碱用量0.6％，纤维素用量为0.2%。泥浆各项主要性能如下表所示。

表I 泥浆各项主要性能

③ 在施工中及时根据出渣情况准确判断土层结构并合理地调整泥浆性能指标，特别遇到松散地层时，应适当增大泥浆相对密度和粘度，保持孔内水头高度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量的控制要求。

4.5 整形清孔

① 在旋挖钻进过程中，要对桩位进行复测，在孔深15m、3Om及终孔时，检查桩孔的垂直度和孔径，以便及时进行施工调整；桩基成孔后，用检孔器检查孔的中心位置和孔径，用筒式钻头清除孔底沉淀，用测绳查测孔深，同时宜用钢尺复核测绳的长度。② 第一次清孔：检孔完成后用筒式钻头进行掏渣清孔，清孔过程中速度不宜过快，同时保持孔内的水头高度，以免塌孔。③ 第二次清孔：在钢筋笼和导管安装完成后浇筑砼前，应进行二次清孔，用扬程不小于30m的泥浆泵配导管进行正循环清孔，清孔时间以1～2 h为宜，桩孔底沉渣厚度不得大于10cm。

4.6 钢筋笼制作、安装

① 严格按照施工设计图纸进行钢筋笼的配料、制作加工，检查主筋和箍筋的长度、根数、直径、间距和焊接点位置、焊接长度等是否符合要求。② 第一次清孔后安装钢筋笼，应确保钢筋笼的垂直度偏差1%，主筋保护层厚度7cm，钢筋笼整体长度偏差±100mm。

4.7 导管安装

① 钢筋笼安装完成后进行导管安装，导管内壁应光滑、圆顺，内径一致，接口严密，导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应，一般为2O一35cm；导管使用前应进行试拼和水密、承压和接头抗拉试验，按自下而上顺序编号和标示尺度；导管组装后轴线偏差不超过钻孔深的0.5％，并不大于10cm，试压力为孔底静水压力的1.5倍。② 导管应位于钻孔中央；在浇筑砼前，应进行升降试验；用型钢制作支架，用于支撑悬吊导管；导管安装后，其底部距孔底应有250～400mm的空间。

4.8 水下砼灌注

① 灌注水下砼前，应探测沉渣厚度满足设计及规范要求后方可进行浇筑；首批砼量应满足导管埋置深度≥1.5m，灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。② 在灌注过程中，应防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，密切观察管内砼下降和孔内水位升降的情况，及时测量孔内砼面高度，导管埋入砼的深度一般宜控制在2～6m。③ 当砼灌注到桩顶标高时，应超灌800～1000mm，以保证在凿除浮浆后．桩顶标高处砼质量能符合设计要求。

5、结束语

象屿・优山美地项目3#楼地质条件异常复杂，粉质粘土层厚达15-22m，且中间夹杂大量的砂砾土和卵石层，地下水位非常高且水量丰富。针对该复杂地质状况，经综合考虑，将原设计的人工挖孔灌注桩改为旋挖钻孔灌注桩后，既保证了桩基工程在施工过程中的安全性，确保了桩基工程的施工质量，又有效地提高了施工进度，工程造价也得到了较大幅度的降低，总体来说，取得了良好的效果,达到了预期的目的。

参考文献

[1]张忠亭等．钻孔灌注桩设计与施工．中国建筑工业出版社，2007.

[2]杜文举．旋挖钻机在中粉细砂层中的钻孔施工．四川建筑，2007年S1期．

[3]黎中银等．旋挖钻机施工方法通用规程．建筑机械，2007年11期．

[4]敢峰等．谈钻孔灌注桩施工质量的控制．山西建筑，2004年19期．

[5]德国宝峨BG25C型旋挖钻机操作和保养手册．

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