建筑桩基施工中旋挖钻孔成桩施工技术的应用研究

2017-04-15

福建质量管理 2017年18期

关键词：钢护筒成桩钻机

(湖南省第六工程有限公司湖南长沙 410000)

喻卫星

(湖南省第六工程有限公司湖南长沙410000)

随着建筑行业的不断发展，旋挖钻孔成桩施工技术因其具有施工效率高的特点在建筑桩基施工中的应用日益增加。本文主要结合某建筑桩基施工实例，论述了旋挖钻孔成桩施工技术原理及施工要点，希望能够为同类工程借鉴和参考。

桩基；旋挖；钻孔；灌注；钢护筒

一、工程概况

某建筑项目占地面积137.05亩，一期总建筑面积97575平方米，其中地上建筑面积78315平方米，地下建筑面积19260平方米。结构形式为框架-剪力墙结构，基础形式为桩基础和筏板基础。该建筑基础采用旋挖桩，共计937根桩，桩径为Ф1000，根据勘探资料，挖孔桩孔深约为15-22m，桩基持力层为中风化砾岩，桩进入持力层不小于1米。桩芯砼采用C35，钢筋笼主筋为HRB400级筋，箍筋采用HPB300。

二、旋挖钻孔成桩施工方案的选择

(一)旋挖钻孔成桩施工原理

旋挖钻孔成桩一般是利用静态泥浆护壁钻斗取土的工艺，可以说是一种不冲洗介质循环的钻进手段，但是在钻进的过程中为了对孔壁的稳定进行保证，需要将优质泥浆稳定液注入到孔内。

在工作过程中可以原地进行整体回转运动，在旋挖钻机钻孔取土的过程中，需要利用钻杆以及钻头的自重切入到土层中，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；如果遇到硬土，自重力还不足够使得斗齿切入到土层中，在这种情况下可以加压油缸对钻杆进行加压，将斗齿强行的切入到土中，完成钻孔取土。在钻斗中装满土之后，需要利用起重机将钻杆和钻斗快速的提升到地面，将钻斗上的开关拉动就能够将底门打开，钻斗中的土就会依靠自身的自重作用自动排出。钻杆向下放关好斗门，再回转到孔内进行下一斗的挖掘。旋挖钻机行走机动、灵活，终孔后能快速的移位或至下一桩位施工。

(二)施工方案选择

但本工程在试成孔过程中利用静态泥浆护壁时象(因为场地内土质差采用的膨润土泥浆护壁，即通过外购膨润土、烧碱、纤维素配制成泥浆)，出现了塌孔的现象。在试成孔过程中可以看到，本工程裂隙渗水量较大，基本出现在砂性土层与岩层交叉位置处，渗水不均匀，且流动性较大；塌孔也基本在这一位置开始，然后向上扩大。加之本工程地勘报告显示，本区土层粘性弱。旋挖机成孔后遇水即松散。故很难采用泥浆护壁或化学泥浆进行施工。因为本工程桩长不长，一般入土8～9米即入岩。结合当地的施工经验决定采用钢护筒护壁施工。此工艺是先制作好一定数量的钢护筒：钢护筒直径1100mm(即比桩径略大)壁厚10mm。长度必须大于地面至塌孔位置的距离本工程采用钢护筒为9米。在定好桩位后，利用振动锤将钢护筒打入土层中，然后在钢护筒内取土，下钢筋笼，浇筑混凝土。并在混凝土初凝前用振动锤将钢护筒拔出。

三、旋挖钻孔成桩施工技术要点

(一)钻孔施工时垂直度的控制

本工程采用智能化旋挖钻机，钻机上有车载电脑系统，能够对旋挖钻机的钻孔深度及垂直度进行自动的显示和调节，具体方法为：先将旋挖钻机移到钻孔作业所在位置，把旋挖钻机电脑显示器调节到显示桅杆工作画面。从桅杆工作画面中可实时观察到桅杆的X轴、Y轴方向的偏移。操作旋挖钻机的电气手柄，在此过程中，旋挖钻机的控制器通过采集电气手柄及倾角传感器信号通过数学运算，输出信号驱动液压油缸的比例阀实现闭环起立桅控制，将桅杆X轴Y轴的偏差度调节到正负零位置，保证其垂直度。

(二)钻进成孔

在钻孔之前需要对旋挖钻机的位置进行合理的调整，同时还需要做好钻杆的垂直调整。在钻孔过程中需要将钻斗着地，利用显示器上的清零按钮进行清零操作，对钻机钻头的原始位置进行记录。在钻孔作业中，操作人员可以通过主界面的三个虚拟仪表的显示对液压系统的工作状态进行实时监测。施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，进而对成孔的质量进行保证。

(三)钢筋笼的制作与安装

钢筋笼采取在钢筋场加工制作，主筋连接采用搭接焊连接，搭接长度为10d，桩身箍筋采用螺旋箍筋，采用焊接连接，环形加强箍筋应采用焊接连接。用汽车吊入桩孔进行下放。如果桩基比较短，钢筋笼最好制成整体，确保一次吊装到位。如果桩基孔深较大，那么需要在现场进行钢筋看笼的焊接，钢筋笼分段长度不应当低于6m，进而对现场焊接工作量进行降低。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”。设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置4个。

现场钢筋笼的起吊利用汽车吊先进行钢筋笼下截吊装，吊点设置在加劲箍内，对每根钢筋均进行焊接并补强。下截钢筋吊装完成后，使用两根钢管作为扁担梁横穿钢筋笼顶部加强筋下，将整个下截钢筋笼悬挂在钢护筒上，再用吊车将上截钢筋笼吊装就位，与下截钢筋笼进行主筋的连接以及加强筋、箍筋的焊接作业，整体焊接成型后再提起连接好的钢筋笼，抽出扁担梁，缓慢下放钢筋笼。钢筋笼下放到位后将吊筋与护筒焊接固定，防止浇注混凝土时钢筋笼的上浮和下沉。固定时，要根据钢护筒的偏位情况将钢筋笼中心反方向调整，以使钢筋笼中与桩中心重合。

(四)导管下放

导管采用专用的螺旋丝扣导管，导管采用260mm内径导管，中间节长2m，最下节长4m，配备0.5m、1m、1.5m非标准节。必须保证导管之多的坚固、内部的光滑以及顺直。在使用导管之前需要认真的检查导管的外观和质量，做好试拼和试压工作，同时需要对导管的组合顺序进行严格的保持，严禁将每组导管卵用。

导管下方要轻放，避免碰撞钢筋笼。下放的过程中要对下放的节数进行记录，下放到孔底之后，需要将实际长度和理论长度进行对比，确保其吻合。下放导管到孔底后，经检查无误后，轻轻提起导管，控制底口距离孔底0.3～0.5m，并位于钻孔中央。导管须经水密试验不漏水。

(五)水下混凝土浇筑

桩混凝土能采用商品混凝土，坍落度控制在180～220mm。开始浇注桩混凝土时，导管底部至孔底应保持0.3～0.5m的距离，且首批混凝土数量应能满足导管初次埋置深度大于0.8m以上。

在浇注过程中，应经常量测孔内混凝土面层的深度，及时调整导管埋深，确保导管的埋置深度在2m～6m之间。

混凝土浇筑应连续进行，不得中断。浇筑的桩顶标高应比设计高出0.5m，以保证桩顶混凝土的强度，多余部分在施工承台时凿除。

本工程中因为使用了钢护筒，在钢护筒拔出时混凝土会下沉，因此要比一般情况超灌一点。超灌的量会因土质、桩长不同而不同，依现场确定。