旋挖钻孔桩机及干取土成孔法在工程中的应用探讨

陈乐凡

（厦门市东区开发有限公司，福建 厦门 361000）

1 旋挖钻孔机干取土成孔法施工工艺

旋挖钻孔桩机就是在基础建筑工程施工过程中的施工机械，在桥梁工程、市政工程、地基基础工程中广泛应用。由于旋挖钻孔桩机属于新型灌注桩技术，目前国内外并没有统一的施工标准。我国目前对旋挖钻孔机的工艺主要是通过底部筒式钻头回转破碎岩土，直接桩入到钻头内部，利用钻孔机提升桩置和伸缩桩置将筒内的土不断排出，如此循环往复达到钻进的目的。

旋挖钻孔机干取土成孔法施工工艺除了成孔过程不同于钻、冲孔灌注桩，施工过程中无水无泥浆作业，混凝土浇筑工艺不同外，其他步骤基本相同，就不再累述。

2 工程实例

厦门集美新城某项目基坑支护工程:该项目为多层结构，总建筑高度为22.75米，因而采用筏板基础。致使基坑开挖深度部分达到7 米，属于深基坑范围。而因项目场地狭小，西北及东南侧基坑边3 米内均有使用中建筑物，出于安全、工期等方面考虑，西北及东南侧各采用一排旋挖桩基（每桩深度约14.5 米），作为支护桩，成桩开挖后上部浇筑冠梁及喷锚基坑支护。

地质情况：场地原始地貌类型属于海湾浅滩，原为养殖鱼塘，因而场地上层为杂填土层及粉质黏土层。土层中存着一定上层滞水，场地地下水位年变化幅度约为1.0～2.0m。

该工程旋挖桩基均采用了干取土成孔法工艺。成桩效果良好，一台机械，仅五天完成48 根桩基施工，在地下室施工过程中，整体基坑支护效果良好，监测数据显示整体基坑侧向位移未超过23mm，单日最大位移不超过1.14mm；基坑竖向位移未超过9mm，单日最大竖向位移不超过0.3mm，完满完成预期目标。现项目已完工并交付使用。

2.1 孔壁坍陷

造成原因：孔壁坍陷的主要原因有场地内存在4～6 米回填土层土质较松散，成孔后待灌时间过长引起的。

处理措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，并用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实用粘土密实填封护筒四周，在吊装或搬运钢筋笼的过程中，最主要的就是确保移动平稳，避免发生孔壁碰撞的情况而导致钢筋笼变形。在钢筋笼安放时一定要对准孔位，此时应该由施工人员辅助安装。钢筋笼焊接时一定要尽可能缩短存放时间。并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

2.2 钻孔偏斜

造成原因：地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。

处理措施：先将场地夯实平整，进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外随时关注钻杆垂直度，确保对混凝土的灌注时间进行合理控制，尽量缩短灌注时间，提高施工的整体质量。

2.3 桩孔中有地下水

造成原因：回填土中含残积水及少量地下水

处理措施：放慢掘进速度，使钻头在慢速旋挖过程中自造的泥浆对孔壁起到一定稳定作用。预先设置泥浆池，终孔后采用泵吸反循环抽浆的方式进行清孔，采用水下混凝土灌注法进行混凝土浇筑。

2.4 缩颈：即孔径小于设计孔径。

造成原因：塑性土膨胀。

处理措施：采取大于等于4d 的隔孔施工工艺，减少缩颈发生概率。出现时，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。待孔径稳定后用重锤将孔内的虚土夯实，并加快成桩速度。

3 旋挖钻孔机及干取土成孔法工艺的优缺点

3.1 优点

（1）施工速度快

旋挖桩机施工的过程中，主要通过底部活塞式的筒转头对破碎的沿途进行快速的收集，直接在钻斗内部将泥土提升至地面无需将岩土搅碎，直接利用泥浆将杂质排出，这样就可以显著提高钻进的速度。旋挖桩机施工的效率要远超过钻冲孔桩机的施工效率。

（2）施工精度高

在实际钻进的过程中，整个旋挖桩机都能够与电脑软件相连接，通过软件操作能够对桩深度垂直度、钻进压和钻筒内桩土料等相关的数据参数进行合理控制，确保钻进的精度得到大幅度提高。

（3）节能环保

由于整个旋挖桩机施工所需要的泥浆数量比较少，在施工的过程中，通过泥浆能够增加孔壁的稳定性，还能够直接利用清水代替泥浆，极大的减少了泥浆的使用量，从而有效避免对周围环境造成的破坏，旋挖桩机钻进过程中不需要泥浆就能够直接将杂土外排，也可以降低泥浆运输的成本。

（4）可实现自行走，移机便捷

整个旋挖钻孔机具有履带，能够根据电脑的质量实现快速移动，但是要确保施工场地的承载力符合旋挖桩机的自重要求。

（5）机械化程度比较高

在旋挖桩机施工期间，完全不需要人工对钻杆进行拆除和组桩，也不需要对泥浆的清渣情况进行监督，这样就可以节省大量的人工费用。

（6）无需固定力电源

从目前来看，几乎所有的旋挖桩机的主要动力来源是自身的柴油发动机。在施工现场，在施工时如果现场停电或者没有电动力来源也能够进行正常运转。不需要对电缆的托运和布设，有效提高施工现场的安全性。

（7）单桩承载力比钻孔灌注桩高

整个旋挖桩机主要是通过筒底的绞刃切土形成钻孔，整个孔壁非常的粗糙由于不需要泥浆清孔处理，在成桩之后桩体与土体的结合程度也更强，所以其承载能力要显著增加。

3.2 缺点

（1）噪音较大，旋挖筒设计尚有所缺陷，钻头提起弃土时，仍需抖动钻头，使土从筒中掉落，产生噪音较大。

（2）机械消耗较大，坎岩能力不足。旋挖桩机靠钻头筒底角刃土成孔，对角刃消耗较大，该角刃为特种钢材，单齿费用较高，如遇坎岩则消耗更快，相较冲、钻孔桩，坎岩能力略为不足。

（3）自重大，对场地要求非常高

由于目前旋挖桩机的自重都是在70t 左右，履带与地面接触面积为7.0m，要想保证旋挖桩机的顺利运转，必须保证地基的承载力在100kPa 左右.如果填土地区表面没有进行硬化或者换填处理或者在施工期间降水量比较大，很容易导致土地的承载力不足，无法帮助旋挖桩机快速移动，白白浪费了旋挖桩机的机械优势。

（4）孔壁护壁较差

由于旋挖桩机的钻进过程，主要通过桶底切土钻进，导致孔壁的护壁性能受到严重干扰。在软土地基实际施工的过程中，很容易引发坍塌缩进等问题，所以必须要积极控制悬挖桩机的钻进速度，尽量做到多转少钻，保证护壁性能得到控制。在软土地基施工时，要保证循序渐进的钻进，不能够因为追赶进度而扩大钻进的深度。

（5）须多工序配合作业。

旋挖桩机由于其结构和制造工艺的特点，在成孔之后钢筋楼的安装和混凝土的灌注无法自动完成，必须要与其他的起重机械相互配合挖孔。利用其他运输车将弃土运出施工场地，不然会因为废土堆积过多而影响旋挖桩机的施工效果。

（6）软土孔隙容易产生负压

在旋挖桩机钻进的过程中，由于其与土体的接触面积超过了普通桩机，所以在钻进期间非常容易产生巨大的压力，孔隙的稳定性和缩进效果也会受到严重影响。

（7）施工过程短期投入过高

由于旋挖桩机的施工速度非常快，所需要的资料也非常多需要大量的配套设施才能够顺利施工，这样就导致短期施工投入非常多。施工企业自身必须要根据工程项目的特点进行分析，确保工程项目的实际经济效益得到有效增强。

4 结论

总而言之，旋挖桩机作为全新的钻孔灌注桩施工技术，在未来的建筑行业应用范围会不断提升，但从目前来看，最主要的就是根据旋挖桩机的主要优点和劣势进行分析，结合工程项目的实际条件进行综合应用，确保旋挖桩机的高效优势得到充分发挥，尽量避免旋挖桩机的劣势。