实例分析旋挖灌注桩施工技术

文/位少强 机械工业第四设计研究院有限公司 河南洛阳 471039

实例分析旋挖灌注桩施工技术

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国内建筑工程科学技术快速发展，新技术新设备日新月异，不仅提升了建筑工程的施工效率，还进一步完善了施工中的经济性﹑合理性。其中旋挖桩施工技术具有成孔速度快﹑施工效率高﹑无循环泥浆﹑产生废浆少﹑对环境污染小﹑安全性能可靠等特点，越来越多运用于房屋建筑工程施工中。下文就建筑工程旋挖桩在桩基础施工时就工艺特点如何实践应用进行了简要阐述。

建筑施工；旋挖桩；施工工艺；质量控制

旋挖桩施工是借助钻杆﹑钻斗旋转的作用，钻进压力借助钻斗自重以及加液压实现，使土装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转﹑挖土﹑提升﹑卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔，是一种新型的桩基础施工工艺。适用于穿越填土﹑粘土﹑粉土﹑砂土﹑碎(卵)石层﹑风化岩层以及起伏变化大的软质岩层。由于桩基施工从钻孔开始到水下混凝土浇灌，有极强的隐蔽性和一次成型性，受到施工中各道环节和各种因素的影响，成桩的好坏直接影响到结构安全，因此本文根据实际项目的成功经验，从钻孔﹑钢筋笼制作及安装﹑水下灌注混凝土以及各种突发情况的处理等多方面进行详细介绍，达到旋挖桩成桩质量的目的。

1、工程概况

此建筑工程项目一期工程项目，总建筑面积约七万平方米，该工程由一幢30层服务性公寓及多排沿街商铺组成，设一层地下室，主楼桩共计178根，裙房桩105根。桩径分别为1.7米，1.3米﹑1.0米三种，承载力特征值对应为8400KN﹑5400KN﹑3400KN，桩长在12-15米左右，不扩底。桩基持力层为4-3层中风化泥质石英砂岩，进入持力层应大于1d且大于1.5米，桩身混凝土强度等级为C35，孔底沉渣厚度应小于5厘米。此施工项目具有较为复杂的结构，地质变化情况也较为明显，由此，在实际施工中，需要详细了解施工情况，借助旋挖机钻孔以及泥浆护壁灌注方法完成桩基施工。

2、场地岩土层的划分与特征

依据岩土地勘报告岩土层性质特征描述如下：第1层，素填土耕植土，淤泥质填土，层厚0.2米至4.6米，灰黄色，松散，稍湿，主要由碎块石和少量建筑垃圾及粘性土组成。第2-1层：粉质粘土，层厚0.5米至7.2米，灰黄色﹑局部灰色，可塑，含少量碎砾石。第3-1层：含漂石卵石粉质﹑粘土混碎石，层厚0.7米至12.1米，灰黄色，含漂石，卵砾石圆或次圆状，局部夹有可塑状粉质粘土混碎石层。第3-2层：粉质粘土混碎石，层厚0.4米至3.9米，灰黄色，软可塑至可塑，碎砾石粒径一般1至3cm为主，少量8至lOcm，含量在25%至40%之间，局部分布。第4-2层：强风化泥质石英砂岩，层厚0.4米至3.2米，灰黄色，强风化，原岩结构大部分破坏，风化裂隙和节理十分发育，岩体破碎，岩芯呈碎砾石状为主，夹有少量风化泥土，碎砾石部分手不能掰动，但锤击易碎。第4-3层：中风化泥质石英砂岩，层厚4.2米至19.1米，灰黄﹑灰黑色，中风化，质较坚硬，锤击声较清脆。钻孔控制深度范围内存在地下水，位置在为中下部含漂石卵石层，属孔隙型承压水，水位变化较稳定，水量较丰富。

3、简析施工流程

平整施工现场→大孔并做好定位施工→钻机开孔→设置护筒并注入稳定液→旋挖钻进至中风化层→终孔测入岩深度→清孔→下放钢筋笼→插入混凝土导管→水下灌注混凝土→拔出导管→拔出护筒

3.1 测量定位及护筒埋设

测量定位：施工场地内建立二级测量控制网点，围绕基坑周边环形设置测量点。选用全站仪采用极坐标法放样确定桩钻孔圆心，并在圆中心位置打入定位钢钎，在桩位四周准确标出四个十字交叉点，并在四个点上用细绳拉十字线，以控制钻头的中心。孔位偏差应控制在5mm以内。

护筒埋设方案分析：摆正钻机机体，使其与钻杆以及桩位钢钎三者的垂直度保持一致，而后选择钻杆顶部位置借助吊车将筒式钻头安装好，保证位置正确，保证旋挖钻机自行钻成大于桩径20cm的孔，采用自带的液压系统将护筒压入孔内，护筒需要在地面以上30厘米位置处，并保证护筒中心与桩位中心偏差低于50毫米，保证倾斜度偏差小于百分之一，用粘土将护筒与坑壁之间进行填充。护筒的埋设深度在粘性土中不宜小于lm，在砂土中不宜小于1.5m。护筒应高出地面5Ocm，随即注入泥浆稳定液，并应保证孔内稳定液面高于地下水位lm以上。

3.2 成孔及成桩

①钻机就位：旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。②钻进：当钻机就位准确，泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5至8米段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正，而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力，保证护壁的质量。本工程泥浆采用膨润土配比，比重控制在1.05至1.1之间。③清孔：钻进至设计孔深后，将钻斗留在原处反复扫孔，将孔底渣土尽量装入斗内，起钻后仍需对孔底虚土进行清理。放钢筋笼前，再进行二次清孔，用沉渣处理钻斗来排出沉渣以及反复扫孔通过压力把少量虚土悬浮于泥浆之中。④在制作钢筋笼制时需要保证与设计要求一致，放置钢筋笼的地面需要保证平整，在下放之前需要对隐蔽工程进行验收合格，顺直下放，避免摆动对孔壁位置造成碰撞，完成后将钢筋进行定位焊制操作。⑤将钢筋笼下放到设计要求深度位置以后，需要及时将混凝土输送导管下放好，以免碰撞在钢筋笼上，钢筋笼下放以及水下混凝土浇捣完成这个时间段应控制在30至60分钟之间。导管的材质多由20厘米到30厘米直径的钢管构成，同时需要保证导管内壁的表面位置强度以及刚度﹑光滑度达到一定标准，导管接头位置需要做到密封，并保证便于装卸操作。在对导管进行下放时，需要做好计算，在进行布置时需要保证各个导管之间的浇筑面积覆盖，从而使导管的有效作用半径能够达到3-4m，同时，还需要保证导管第一节底管长度≥4m。⑥对灌注混凝土成桩施工操作的分析：首先需要保证配制的混凝土强度与设计要求相符，同时需保证其和易性较好，在对混凝土进行灌注时，导管底部到孔底之间保证30-50厘米的距离为最佳，从而将导管在混凝土土面下0.8米位置埋入。其次，混凝土需要保证连续灌注操作直到符合设计标高要求，在灌注操作中还需要将导管深埋，一般2-6米为最佳，需注意导管不能漏出混凝土表面，在施工完成后，需要安排专业人员对导管的埋入深度以及内外混凝土液面高差进行测量。尽量控制浇灌时间，以防止虚土沉底以及缩孔等问题。

4、旋挖桩关键问题处理

4.1 钻孔塌孔与缩径

本工程旋挖桩机钻孔过程中经历多个地质层次，个别孔出现塌孔及缩径现象，主要位置在卵石层。塌孔主要原因分析为两个层次交接时，钻进速度过快以及孔内补浆不及时造成。而缩径原因主要是地层复杂﹑钻进进尺过快﹑成孔后放置时间过长，没有灌注砼等原因所造成。为有效防止塌孔和缩径问题，旋挖桩在钻进过程中应根据地质情况控制进尺速度，当粘土层到卵石层时，应减速慢进；在卵石层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径，成孔速度应控制在2米/小时以内。没有特殊原因，钢筋笼安装后应立即灌注砼。

4.2 孔底沉渣控制

桩底沉渣过厚的原因主要是：清孔钻头无法清理沉底的浮土，清孔钻头清孔不净，清孔的标高未控制好，一般应比钻孔标高低下去一百至两百毫米。另外，吊放钢筋笼的过程中，孔壁和桩孔周围的松土容易掉入孔内。应做好桩孔周围的围护及松土的清理工作，钢筋笼的保护层厚度应控制好。孔底沉渣厚度不应大于五十毫米，施工过程中应保证桩端持力层不被扰动。本工程在沉渣控制中主要做好以下几点：首先，终孔时采用专用钻斗取沉渣；第二，下钢筋笼前反复扫空，使沉渣悬浮；第三，控制成桩时间，以最快速度完成砼浇捣；第四，防止周边渣土落入孔内及塌孔。

结束语：

综上所述，随着我国建筑工程技术水平不断提升，旋挖桩施工技术具有安全性好﹑施工速度快﹑环保等众多优点，将会越来越多地应用到房屋建筑工程桩基施工中。同时，根据地质实际情况选用旋挖桩施工，通过本工程的成功实践，施工质量也完全达到了设计图纸及规范的要求。