旋挖钻机在沿海地区入岩灌注桩施工中的应用

■杨司飞 ■中海石油炼化有限责任公司，广东 惠州 516086

1 工程概况

某化工厂项目地处广东沿海地区，项目所在地原为海域，已经用开山碎石土填平，后经强夯处理，场地地面标高3.63～6.92m。勘察场地显示在最大揭露深度41.6m 深度范围内的地层有六大成因类型，自上而下依次为:①人工填土();②第四系海陆交互相沉积粉质粘土、粉土、细砂();③第四系冲洪积粉土、粉质粘土、卵砾石混砂();④第四系沼泽相沉积形成的粉质粘土();⑤第四系残积形成的粉质粘土(Qel);⑥下伏基岩为侏罗系下组砂砾岩(Jx)。

地下水为孔隙潜水及基岩裂隙水，深0.80～4.34m，水位高程-0.17～3.08m，年变化幅度为1.0～1.5m 主要受大气降水及海洋潮汐影响，地下水化学类型为型水，对混泥土结构具有微～弱腐蚀性，对钢筋长期浸泡时具有微腐蚀性，干湿交替时具中～强腐蚀性。

该工程采用旋挖钻孔灌注桩，桩径分φ600mm、φ800mm 两种，数量为3820 根，混凝土强度设计等级为C35，孔深15～35m，桩型为摩擦端承桩，全断面嵌入中风化或微风化岩层≥1D(D 为灌注桩桩径)，孔底沉渣≤50mm。

2 工程特点

(1)该工程毗邻靠海，6～10 月高温多雨，受台风影响较大，施工环境恶劣。

(2)该工程地质条件复杂，回填层厚约6～8m，取自附近山皮石。护筒埋设困难;卵砾石混砂容易出现坍塌现象;中风化砂砾岩，单轴抗压强度最大达120Mpa，施工难度大，广东地区桩基较多采用冲孔钻机施工。

(3)计划工期240 天，场地有限，无法部署大量机械，施工后期与土建基础等存在较严重的交叉作业问题，施工任务十分紧迫，计算平均每天需成桩16 根。

3 旋挖钻机特点

为满足工期要求，选用施工效率较高的大型旋挖钻机，24 小时两班倒连续作业，旋挖钻机在该工程上的优势有:

(1)成孔速度快。对于桩径为φ600mm、φ800mm 的桩，旋挖钻机成孔速度为4～6 孔/天，特别适用该工程场地有限工期紧的特点。

(2)成孔质量高。旋挖钻孔不但能有效控制桩位及孔洞垂直度，还可利用泥浆护壁成孔工艺中产生的泥皮薄层及旋挖形成的螺旋痕迹，有效提高桩基承载力，降低桩的沉降量。

(3)可对地层进行分析。旋挖钻机在工作中，用钻斗从钻孔中直接取土，可通过对土的鉴别进行地层的分析。

(4)旋挖钻机的施工噪音小，泥浆循环利用率较高，可有效减小泥浆用量，更好做到现场文明环保施工。

4 旋挖钻机施工工艺

根据设计要求，本工程采用钢护筒护壁旋挖成孔施工工艺，具体工艺流程如下:

现场调查→测量放线及桩孔定位→配制泥浆→开挖地面表层土埋→埋设钢护筒→检查桩中心轴线偏差→钻机就位→钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼→安装混凝土导管→灌注水下混凝土→桩成品检测、验收。

5 施工质量控制

为确保本工程质量，本工程主要从测量放线、泥浆制备、钻进及清孔，钢筋笼制作、混凝土灌注等五个关键工序进行重点监控监管。

(1)测量放线

旋挖作业前，利用业主提供的测量控制点，先在现场加密布点，建立施工测量控制网。施工用全站仪(NTS-352)、水准仪(KL-50 等)和塔尺报送有关部门鉴定合格，控制点校准误差控制在允许范围内且在整个作业过程中不定期进行复测。

(2)泥浆制备

泥浆制备是旋挖灌注桩施工的一个关键控制点。本工程制备的泥浆采用优质膨润土加聚丙烯酰胺、纯碱配制的化学泥浆，泥浆比重控制在1.1～1.2，粘度16～22s，PH 值7～9，含砂率≤4%。并在施工过程中对泥浆的各项指标实时监控调整。

(3)钻进及清孔

为保证成孔的质量，施工过程中严格按照下列工序进行成孔的控制:

①开孔前由工序工程师签发工序流程卡，内容主要包括:孔位编号、设计深度、钢护筒下设深度、开孔时间、终孔时间、护筒偏差等，做好技术交底。

②钻机对位以控制桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求。控制桩采用用φ8 钢筋制作，打入土中至少50cm，定位后严禁移动。

③根据地质条件，旋挖钻机钻进时共配备螺旋钻头、挖泥钻头、挖砂钻头、截齿钻头、截齿嵌岩筒钻，并配备机锁钻杆。为加快施工进度，钻头与钻杆采用销子连接，只需根据地层和钻孔直径不同更换钻头即可。在地层突变、进入岩石层或淤泥层时均需减缓钻进速度，并根据地层情况灵活选择钻头，各种钻头分述如下:a.人工素填土层钻进时，选择螺旋钻头或截齿钻头;b.粉质粘土、粉土层钻进时，采用挖泥钻头;c.对砂层、细砂层钻进时，采用挖砂钻头;d.岩层钻进时，首先采用截齿钻头钻进，当截齿钻头钻进困难时，改用截齿嵌岩筒钻破碎岩石，再采用挖砂钻头将岩屑带出孔外。

④钻孔过程中，采取措施防止桩身倾斜，用钻机自身配置的自动监测系统控制桩孔垂直度、孔深等指标，认真填写施工原始记录。

⑤根据勘察报告及桩基设计图纸推算持力层面大致深度，当钻机钻至此深度时，捞取渣土试样，判断渣土试样是否为持力层。

⑥钻孔深度符合设计要求后立即报监理工程师验收，同时做好孔口防护工作。

⑦验收合格后安放钢筋笼和下设导管，进行混凝土灌注。混凝土灌注前如沉渣超标则采用正/反循环进行清孔，清孔后的沉渣厚度应符合规范要求

⑧挖出的渣土应及时清运离开场，保持现场清洁。

(4)钢筋笼制作

本工程主筋、加强筋采用HRB400 型钢筋，箍筋采用HPB300 型钢筋。钢筋进场后，严格做好钢筋质量检查。首先对钢筋原材外观进行检查验收，检查钢筋出厂质量证明书中的炉批号是否与进场钢筋铭牌的炉批号相符，符合后做进一步的抽样检测。

钢筋笼制作场规划为40m×40m，分为:原材堆放场、焊接厂、成型场、钢筋笼堆放场地。充分考虑场地衔接、运距、装卸便利等各方面因素。钢筋笼存放时，铺设10 ×10cm 方木，避免直接接触地面。

桩身配筋情况为:

主筋:12Φ18/6Φ18，其中桩端以上7 米范围为6Φ18，HRB400 级;

加强筋:Φ12@2000，HRB400 级;

箍筋:ф8@100/200，其中桩顶下4 米范围为ф8@100，HPB300 级。

钢筋笼分节制作，主筋焊接时采用闪光对焊，孔口焊接时采用单面搭接焊，加强箍筋采用双面搭接焊。钢筋焊接前，根据施工条件进行试焊，合格后方可正式施焊。

闪光对焊质量满足如下要求:①外观质量检查:不得有横向裂缝和明显烧伤;②缺陷接头弯折角≤4°;轴线偏移≤0.1d 且≤2mm。

(5)混凝土灌注

本工程采用商品混凝土，桩身砼强度等级C35，抗渗等级P8。混凝土耐久性要求:最小水泥用量320 kg/m3，最大水胶比0.45，最大氯离子含量0.10%。

为保证混凝土的灌注质量，混凝土灌注前由技术质量负责人编写《混凝土灌注作业指导书》，做好技术交底，所有施工人员严格执行相关要求，同时在灌注过程中，做好统筹协调安排，混凝土采用导管进行灌注，尽量不在下雨天浇筑，浇筑过程不得中途停顿。

6 总结

在沿海地区桩基施工中，由于普遍要求入岩，一般采用冲击钻，但效率较为低下;为提高施工效率，采用旋挖钻机成孔是最好的办法，但需要很好地解决旋挖入岩施工问题。在施工过程中，必须根据地层的情况选择合适的旋挖钻机及钻头，严格控制好泥浆的制备、钢筋笼的制作及混凝土的灌注。只有将各个关键工序控制好，并加强现场的管理调度，才能保证旋挖灌注桩的质量。