机械旋挖桩在淤泥质条件下的应用探析

张继和

摘 要：旋挖钻机进行挖桩成孔是近年发展较快的一种机械成孔灌注桩的施工方法，该方法具有进度快、施工方便、污染小、工程质量好的特点，特别适合土质比较好和地下岩层比较平缓的情况，但对淤泥质土层场地及地下岩层发育比较陡的地质条件下施工，如何施工，没有太多的经验，效果怎样，笔者通过实际应用，取得了较好的效果，本文归纳总结了在此条件下的施工方案，具有一定借鉴作用。

关键词：旋挖钻机；淤泥质土层；倾斜岩层；施工

1 前言

吉首大学某学生宿舍，建筑面积8279.3m2，半地下一层，地上七层，为现浇灌注混凝土桩基础，共设计有60根桩，上部为现浇混凝土框架结构。该工程建设地址很特殊，北侧与相临建筑不足5m，南侧紧临已建的另一幢学生宿舍，该工程建设地址原是水塘，常年保持约2m的蓄水深度，水塘中有地下涌泉，地下水极为丰富，沉积的淤泥较厚，场地条件十分不利。地质勘察报告揭示水底沉积的淤泥为1m至5m不等，淤泥下有1m至10m的软质红粘土层，然后是原生岩层，按设计原生岩为持力层，要求桩尖要入岩3D（桩径）且不低于0.7m，桩底须满足原生完整岩层5m。在这种条件中施工，既要保证施工质量和安全，又要保证工期，选择施工方案就很关键。

2 施工方案选择

由于地下水丰富，已经不能采用人工挖孔的方式进行桩孔施工，只能选择机械成孔。按城市管理的要求，淤泥必须脱水才能外运，以免污染城市道路环境，但鉴于场地狭窄，交叉干扰大，工期紧张，不能及时对淤泥进行外运。针对这种特殊不利的地质条件，施工技术人员经过多次研究论证，决定采用机械旋挖成孔，进行水下灌注混凝土的施工方案。机械旋挖成孔工作原理是通过旋挖机钻杆底部带有活门的桶式钻头回转切土和破碎岩石，并将其直接装入钻头桶内，并通过钻杆提升至孔外卸土卸渣，如此往复进行，直至钻孔至设计孔底标高，其工作特点一是成孔速度快，与传统的循环钻机相比具有明显的优势，能保证施工进度；二是可以干作业成孔，不需要使用泥浆护壁，对环境污染少；三是行走移位方便，在通常情况下，可以在场内自行移动至指定位置，便于施工调度；四是定位准确，机械操作手可以利用旋挖机的机载电子设备精确定位，同时校正垂直度，极大方便了施工控制；五是旋挖钻头可以任意调节上下位置，能较好克服岩层纹路倾斜的困难。

3 施工准备

首先根据施工场地情况，制订符合实际的施工方案，包括施工机械、施工工艺、施工材料准备、施工人员组织、特殊情况处理预案等。

3.1 选择合适的成了施工机械

根据地质勘察报告揭示，水塘下除长年沉积的淤泥外，地下岩层处于区域性大断裂附近，地质构造复杂，原生岩为石灰岩，裂隙、溶洞发育较多，岩层的纹路坡度较大为20度至60度，地下水极为丰富，且水位较高，同时针对淤泥不能先行外运的情况，决定采用功率较大的一台“徐工360型”履带式旋挖机进行成孔施工，能够较好地掘进岩石。

3.2 准备相应的配套施工机具和测量工具

配置合适的配套机具，对施工也很关键，根据现场淤泥较多的特点，准备配置25T的轮式吊车2台，320型反斗挖土机一台，DN80污泥泵4台进行配合施工，同时配置相应的重型运输车辆，按施工组织的要求调运石料回填。为了避免轴线偏位，准备了一台全站测量仪器，两套三脚架吊线坨，对轴线定位进行复测和对垂直度进行检查，确保桩孔符合设计要求，根据桩径直配备适当的钢套筒。

3.3 钢筋笼制作及混凝土施工

钢筋笼制作按地勘资料的桩长，预先制作相应的钢筋笼和接长的短钢筋笼，成孔后按实际孔深对钢筋笼的长度进行调整至满足设计要求，等桩孔清孔后再吊装到桩孔。桩孔混凝土灌注施工时，根据实测的工程量和桩孔情况，按适当有余的原则安排调运混凝土至施工现场，并在灌注中时刻观察，不足时随时调运加量，确保混凝土灌注需要量，这里按超量30%的原则调运混凝土。

3.4 人员安排准备

确定经验丰富施工员进行现场指挥，选调技术力量强、富有施工经验的人员进行具体操作。施工前，先进行技术交底，主要对水文地质情况、地上地下管线、施工要求、特殊情况应急措施等进行讨论交底，做到岗位责任明确，各种施工技术和施工安全措施到位，确保施工的顺利进行。

4 施工流程

4.1 铺设好旋挖机行进的道路，用重型汽车运送杂石料到施工场地，用挖土机搬运杂石料对淤泥采用回填压实，以便旋挖机械等能够移动到钻孔位置，保证施工机械的作业平台满足施工需要。

4.2 测量放线，按照整体控制，局部定位的方式，结合施工机械方便移位和不影响成孔灌注混凝土的原则进行放线测量，场外设测量控制点，对桩孔测量定位，同时施工便道与桩孔需保持一定的距离，防止施工影响孔壁稳定。

4.3 机械试桩，组织业主、监理、设计、地勘等相关人员一并到现场参加试桩工作，根据试桩情况，确定持力层及检验地勘报告的准确性，写出试桩报告，以此作为施工的依据。

4.4 埋设钢护筒，钢护筒使用σ=8mm的钢板在工厂事前加工制作而成，护筒内径比桩径大20cm，护筒长为2m。施工时，先用人工或机械挖孔相应深度，然后吊装护筒，将桩孔的圆心与护筒的圆心对准埋设，保持护筒中心与桩孔中心重合，并使护筒垂直。在护筒的周围对称均匀地回填素土夯实，如孔口泥土不坚固，还需对护筒用木方绑扎吊紧固定，防止下窜。

4.5 钻机就位钻孔作业，驾驶钻机按计划路线行进至桩孔边，先用手动初步调、调直平钻机，然后利用钻机的电子控制系统进行精确定位和垂直校正，确保偏差在允许的范围内，开钻时，先将钻头着地，清零机载仪器记录原始数据，用钻头自重并加压作为钻进动力，操作人员要时刻注意机载控制界面的各种数据。利用正转钻取土和岩渣，利用反转关闭钻斗，并提升出孔，将渣卸掉，如此往复直至深度到位成孔。

4.6 钢筋笼安装和混凝土灌注，成孔清孔后按孔径和孔深吊运钢筋笼，并检查桩孔偏位情况，及时校正钢筋笼，然后灌注混凝土。在湘西地区，地下水丰富，固采用水下灌注混凝土的工艺，一次灌注完成。

5 特殊情况处理

5.1 当土质出现流泥或流砂时，可使用钢套管护壁的方式进行钻孔施工，钢套管壁厚σ=8mm，直径比桩大20cm，套管长度应超过流泥或流砂层，在此使用的钢套管长约4m左右。

5.2 对于淤泥质地质，当出现钻头提不出渣土时，可采用向孔内丢生石灰或干水泥的方式，先将孔内的淤泥进行相应硬化，然后再进行钻取成孔。

5.3 对于孔底岩层不完整或裂隙倾斜度较大而造成钻头偏向倾斜时，可采用灌注低强度混凝土至钻头发生倾斜的位置，待凝固具有一定强度后再继续钻孔。

5.4 灌注混凝土时，对于孔壁良好的，可以直接进行水下灌注。对于孔壁不利的，可以结合套管的方式，防止混凝土桩产生颈缩，施工时，套管可及时拨出，并视情况补灌相应混凝土至成桩。

参考文献

[1]中国建筑工业出版社.JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范，2008.8.

[2]肖蓓.论桩基础施工技术和应用[J].价值工程，2014年第6月上旬.