旋挖施工溶洞钻孔灌注桩施工技术研究与应用

唐云

（博尔建设集团有限公司 江苏泰州 214500）

1 前言

桩基工程的质量关系到整个建筑工程主体质量的优劣，因此桩基工程的施工必须要有足够的质量保证。对于一般地层场址区的桩基施工，现有的工艺水平已经能够保证桩基施工质量，而对于复杂的地质情况，施工时难度非常大，还需从工艺技术方面不断改进。

岩溶地貌在我国岩溶在我国各省均有分布，由于岩溶形态各异，岩面起伏，顶板稳定性差，岩溶水呈动态变化，往往导致在钻孔过程中出现塌孔、钻孔偏斜、漏浆、卡钻等事故；在混凝土灌注过程中存在混凝土面突然下降，造成断桩等问题。这就使得岩溶地区桩基施工困难、成桩质量差、桩基不稳，最终导致桩基失效。因此，在岩溶地区桩基穿越溶洞时，采用科学合理的施工工艺尤为重要。

2 工艺特点

（1）旋挖钻机自身自动化程度高、成孔速度快、成桩质量高

（2）针对旋挖钻机施工对地层变化适应性较差，在溶洞处进行桩基施工易存在塌孔、漏浆、卡钻等缺陷。通过以下措施进行改进：

①增加钻头储备，保证施工时钻头更换及时。

②现场储备膨润土用于优化泥浆性能、储备优质黄泥用于提高泥浆粘度。

③配备孔径仪用于校验成孔过程中垂直度、扩孔、塌孔情况。

④配备3～4.5m长护筒10个。

（3）环保特点突出，施工现场干净。

（4）避免施工中多种施工机械的转换工序的增加，减少施工复杂度。

3 工艺原理

本工艺利用钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使土屑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。吊放钢筋笼、灌注混凝土等同其他水下钻孔灌注桩工艺。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程（见图1）

4.2 施工操作要点

（1）场地平整

用挖掘机将施工场地进行平整、来回压实，因旋挖机自重大，为防止旋挖机在施工时发生倾斜或移位产生安全质量事故，需配备适量钢板用于机械作业时的安全保证。

（2）泥浆制备

旋挖钻机对地层扰动较小，只用护壁稳定液即可施工。在场地内挖设泥浆池并采用清水加膨润土制备护壁稳定液，加强试验，择优选择配合比，加强质量控制。泥浆比重控制在1.3～1.5。

（3）埋设护筒

由旋挖机自行埋设护筒，先用与护筒直径相当的钻头挖孔，当深到护筒深度时停止挖孔，用卷扬把护筒吊垂直，对准孔洞，利用钻杆将护筒压至标高。具体要点：

图1

①护筒采用钢板卷制，护筒中心与桩位中心的偏差不大于5cm，倾斜度不大于0.5%，同时高出地面30cm为宜。

②挖机的护筒埋设深度一般较深为3～4.5m，遇障碍物需清除后方能埋设。对于杂填土较多的区域，适当深挖处理。

③校正后用粘土将护筒周围埋实，确保护筒在钻进中不漏失泥浆，不发生位移。本工序重点要求为：护筒埋设深度一般为3～4.5m。

4.3 旋挖成孔操作要点

4.3.1 桩机就位、对中

（1）旋挖桩机就位前将位于桩位附近的场地用挖机平整，保证旋挖桩机就位后的基本平整度。钻机平台底座必须坐落在较坚实的位置，否则用钢板垫平，防止施工中倾斜。

（2）旋挖桩机安装必须稳固、周正、水平和垂直校正到位。

（3）保证桩机钻杆、钻头中心、护筒中心能在同一铅垂线上。做到“三点一线”。

（4）桩机就位后进行调整平整度、垂直度，调整好后进行对位，对位时以钻头中心初步对中，然后旋转钻具，以旋转中心调整准确对位。桩机对位后安置好定位器，保证旋挖钻孔后重新对位的准确性。

4.3.2 钻进过程

钻头放置于桩孔位后即可进行加压钻进工作，在钻渣达到一定装斗量时，将钻杆反转1～2圈，使回转斗斗门关闭，即可提钻，倒出钻渣，操纵上车回转至桩位，继续下一轮钻进作业，如此周而复始。具体操作要点如下：

（1）当钻孔将至溶洞地层界面时，细心观察筒钻带出土体的变化情况，并与勘查报告核对，做好深度记录，同时放慢钻孔速率，稍许加压，以防止钻进速度过快，造成卡钻、埋钻等不利事情出现。

（2）当钻头进入溶洞时，记录溶洞顶深度，采取慢速施工，延长筒钻旋转时间，使其能与土体、岩体充分研磨，让孔壁行成较好泥浆护壁，每斗钻进深度控制在30cm左右，不宜过快，并上下提升扫孔。如此反复直到施工到溶洞底部。

（3）钻进过程中注意观察泥浆渗漏情况，具体分两种：

①当溶洞相对独立，与周边溶洞没有行成贯通时，泥浆不渗漏或渗漏轻微。此种情况可继续向下钻孔。但在钻进过程中，需随时注意地层变化情况，并在地层变化处取土样进行判定，同时将土样描述记入记录表中，以便与地质剖面图核对。成孔深度根据测定好的深度进行控制，严禁超挖超打，钻孔过程中旋挖机钻出的土方及时用挖机清运打堆并翻运至不影响施工的位置。

②当施工桩与周边桩位溶洞存在贯通时会发生严重泥浆渗漏问题。因此，在钻进过程中注意观察泥浆渗漏情况，如有严重渗漏，需及时回补浆液，控制液面水头不低于护筒。具体处理措施如下：

a.根据勘察报告资料内容分析溶洞影响范围，确定渗漏量。

b.当钻进施工至溶洞底时，将旋挖钻机移动至下一施工桩位，并对此桩下导管，灌注C20早强混凝土，混凝土终灌面控制在溶洞顶部以上1m左右，实际操作用时，用测绳量测混凝土面深度，达到预设深度时，将导管提出拆除。等待6h后，挖除桩孔内混凝土直至设计标高；如此做法的目的是利用混凝土凝固使桩周边溶洞溶隙得到密实，使贯通的溶洞阻隔，可以保证成桩质量。

4.3.3 混凝土灌注

（1）清 孔

旋挖钻机成孔后沉渣均不会太厚，一般能满足设计要求。如发现沉渣厚度超过设计标准，可采用旋挖钻机下钻旋挖清孔，如有必要，也可采用泥浆置换法清孔。清孔时要注意以下几点：

①保持孔内足够水头，防止坍孔；

②不得用超挖孔深的方法替代清孔；

③在吊入钢筋后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。

（2）钢筋笼加工及吊装

①钢筋笼加工

钢筋笼需现场加工制作，加工尺寸严格按照设计图纸及相关规程执行。根据设计图纸计算出箍筋用料的长度、主筋分布段长度，将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用，并按照钢筋加工的规格和编号的不同分别挂牌堆放。

②吊装

下笼时由人工辅助对准孔位，保持垂直、轻放、慢放，避免碰撞孔壁。下放过程中若遇到障碍立即停止，查明原因进行处理。严禁高提猛放和强制下入。下放钢筋笼时，技术人员应在场严格控制笼顶标高。

（3）混凝土浇筑

①混凝土浇筑流程

安设导管及漏斗→浇筑首批混凝土→浇筑混凝土至桩顶→拔出护筒。②混凝土浇筑要点

a.首先安设导管，用吊车将导管吊入孔内，位置保持居中，导管下口与孔底距离保留25cm～40cm左右。本工法桩径790mm，首批混凝土浇筑量一般在2m3，混凝土浇筑应连续不断浇筑。浇筑过程中用测锤测量混凝土面，推算导管下端埋入混凝土的深度，并做好记录，在浇筑过程应将井孔内溢出的泥浆引流至泥浆池，不得任意排放，防止污染环境。

b.一般地层，首批混凝土浇筑量保证导管底口埋入混凝土中不小于1m，浇筑过程中导管在混凝土内埋深应2～6m之间，混凝土浇筑必须连续，防止断桩。混凝土浇筑的全过程由技术部门专人负责并做好记录。

c.针对溶洞地层灌注混凝土应在此基础上适当加深导管埋深，宜在5m左右。这样做的目的防止在浇筑混凝土的自重过大，将溶洞处孔壁冲开至使混凝土流入溶洞，使混凝土面急剧下降，造成断桩。

5 小结

本方法通过多个项目的施工验证，取得了较好的经济及社会效益，具体如下：

（1）采用旋挖钻桩法施工，成功的节约大量施工时间，为后期工程留下更多的可调控时间。

（2）本方法机械设备、水泥材料、膨润土材料、施工工艺使用，均具有无噪音扰民、无污染排放、低能耗等节能环保型特点。

（3）本工法方便施工、操作简单、投入成本低廉等诸多优点，决定其推广价值高，从而可产生较大社会效益。