软土区旋挖钻孔灌注桩的施工技术及质量控制

许联　陈学根

【摘 要】目前，旋挖钻孔灌注桩因其适用性强、施工便捷而被广泛应用于基坑围护工程。旋挖钻孔灌注桩在软土地区施工时，由于地质、水文情况的复杂性，导致其施工难度增大。而施工队伍为了缩短施工工期，追求经济效益，往往忽略了桩基施工细节问题，最终造成工程事故。为了保证桩体质量，文章结合实际工程项目案例，对软土地区旋挖钻孔灌注桩的施工工艺和施工过程中的质量问题进行分析。同时，通过完善施工质量管理体系及改进施工要点，保证成孔质量和桩体质量。

【关键词】软土;旋挖钻孔灌注桩;基坑工程;质量控制

【中图分类号】TU473 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2019）11-0127-02

钻孔灌注桩具有适用性强、振动小、噪声低、环境污染小、施工便捷等优点，在基坑中得到了广泛的应用。近年来，对沿海软土区的开发利用越来越多，而软土具有高含水率、高孔隙比、高压缩性、低强度和欠固结性等典型的特征[1-3]，在旋挖灌注桩的施工过程中，桩周饱和土体会产生超静水孔隙水压力并发生液化，造成桩孔周边地面沉降、塌陷，进一步导致桩孔颈缩甚至塌孔，混凝土灌注施工超方甚至断桩等工程质量事故[4]。本文基于小高层建筑旋挖灌注桩工程质量问题，通过改善旋挖灌注桩的施工技术及采取质量保证措施，避免软土的不利影响。

1 工程概况

拟建工程位于镇江软土地区，为框剪结构小高层建筑，基坑挖深为6.1 m。拟建场地各土层特性自上而下分别如下：①杂填土：层厚0.5～0.8 m，灰色、灰黄等杂色，土质松软，孔隙发育。②粉质黏土：层厚0.5～2.1 m，灰黄、黄灰色，软塑，稍密。③淤泥质粉质黏土：层厚0.5～1.5 m，深灰色，流塑，局部为粉砂薄夹层或透镜体，灵敏度中等。④粉质黏土：层厚1.4～1.9 m，黄、黄褐色，湿～饱和，局部灰色，可塑，含较多铁锰质斑纹及灰白色高岭土团块，夹少量黏土;切面较光滑，摇震反应无，干强度中偏高，韧性中偏高。⑤粉细砂：层厚11.5～14.2 m，青灰色，饱和，中密，稍密，為正常固结土。⑥细砂：层厚8.6～11.4 m，青灰色，密实，饱和，局部稍密。⑦中细砂：层厚19.3 m，青灰色，饱和，很密，主要成分为长石、石英，偶夹粉土薄层，稍密。

土体的物理性质指标见表1。

场区地下水孔隙潜水受气候影响明显，主要受大气降水和地表径流补给的影响，以蒸发、径流方式排泄。场区孔隙潜水埋深较浅，根据区域资料，孔隙潜水水位年变幅在2.0 m左右。地下水初见水位埋深为1.1～1.5 m，地下水稳定水位经24 h后测得埋深约2.0 m，水位标高约1.2 m，地下水变化幅度约2.0 m。近几年来，雨季最高水位埋深约0.5 m，枯水期最低水位埋深约2.5 m。

根据基坑开挖深度、水文条件、土层情况及其周边环境要求，本工程的支护结构采用旋挖钻孔灌注桩。设计桩长为8 m，桩径为1 000 mm，混凝土强度为C35。

2 旋挖成孔灌注桩的施工工艺

（1）旋挖成孔灌注桩的施工原理。旋挖成孔灌注桩施工工艺是利用钻头的自重下沉，然后通过筒体底部的钻头旋转使土屑（或泥浆）进入钻斗，当钻斗装满土屑（或泥浆）后再利用旋挖钻机的钻杆和提升装置将钻斗提升到孔外进行卸土[5，6]，如此循环往复地进行对孔、下钻、钻进、提钻、回转和卸土，直至成孔深度达到设计深度[7]。

（2）旋挖成孔灌注桩的施工要点。现场技术人员对图纸进行复核计算，经审核无误后进行现场施工。为了保证钻孔灌注桩施工正常、稳定地进行，在钻孔灌注桩施工之前，对施工场地进行整体规划和清理。此外，将施工场地平整，为后期施工奠定基础。{1}场地平整及道路铺设：道路铺设要确保桩机及汽车泵能进入施工现场及覆盖整个旋挖成孔灌注桩范围。{2}测量放线：施工前，首先按照埋设的控制点布设闭合导线，接着根据桩的平面布置图对桩位放样。桩位放样时采用极坐标法进行施测，闭合导线的闭合差应满足规范要求。{3}泥浆：设置沉淀池与循环池。{4}桩机就位：钻机就位后，必须稳固、水平。钻具对准孔位中心，通过水平尺测量确保机台转盘水平，保证钻具的垂直度。桩头对中误差不大于20 mm。{5}护筒铺设：护筒是用5 mm厚的钢圆筒，人工开挖出埋设护筒所要求的深度和半径，先用少量黏土夯实，桩位校核后用油漆在护筒上标记、定位。护筒高度要满足孔内泥浆液面高度要求，埋设的倾斜度控制在1%以内。完成后再次复核垂直度及桩位。{6}钻孔：对准设计桩位点，将钻斗缓缓放下，在钻杆的带动下进行旋转钻进，开孔。{7}排渣：当钻斗装满土屑时，先通过钻杆将钻斗提升出孔外，然后把土屑卸到运土车上运走，最后将旋挖钻斗的活门关闭，并使其降落到钻进位置，进行下一次钻进。{8}一次清孔：成孔结束提钻前，必须对孔底的沉渣进行第一次清孔，同时控制泥浆的比重和性能。清孔应符合以下标准：从孔内抽出的泥浆无2～3 mm颗粒，泥浆比重≤1.25，黏度约18 s，含砂率小于8%。严禁通过超挖代替清孔。提钻后及时进行钢筋笼和导管的下放工作，各道工序应紧密衔接。{9}成孔检查：对孔位、孔径、孔深和倾斜度进行全面自检，满足要求后报监理进行验收，确认满足设计要求后填写终孔验收表。{10}制作钢筋笼：钢筋笼应分节制作。钢筋笼制作允许误差应符合相关规范要求（见表2）。{11}吊放钢筋笼：将已经制作好的钢筋笼下放到孔内，下放时采用双吊点吊放。{12}下导管：用吊车下放导管并固定。导管下放结束后，对孔底的沉渣进行第二次处理。二次清孔结束，验收合格后，应在1 h内灌注混凝土。{13}灌注混凝土：在二次清孔检验合格后，立即浇筑混凝土。浇筑完成后，桩的空头部分及时用道砟填实。{14}加强钻孔灌注桩的养护。

3 旋挖灌注桩施工中容易出现的质量问题及其原因

成孔质量和桩体质量问题一直是钻孔灌注桩的通病，想要解决这些问题，必须探寻其根源。本项目施工过程中可能出现以下质量问题：{1}桩孔坍塌：发生坍孔的原因是钢护筒周围黏土没有夯实，导致地表水渗入造成塌陷;护筒埋设太浅;钢筋笼碰撞孔壁，孔壁受其刮擦而坍落。{2}钻孔偏斜：钻头磨损严重，钻杆弯曲;钻进时钻头受力不均匀导致斜孔、偏孔;淤泥质粉质黏土层的存在导致土层软硬不均。{3}漏浆：地下水冲刷孔周土体和桩体。{4}沉渣超标：泥浆过稀;孔底标高不一致，沉渣厚度偏小。{5}缩颈：泥浆比重偏低，导致淤泥质粉质黏土层出现缩颈现象;泥浆性能较差，含水量较高，孔壁吸水膨胀，致孔径缩小。成孔时间间隔不当，孔壁土体发生流变。

4 旋挖钻孔施工的改进

根据上述质量问题的原因分析，本文从施工质量管理及每一个施工要点进行改进，以此保证成孔及成桩的质量。

（1）科学合理地开展施工质量管理。本工程施工企业建立了一套完整的质量管理体系，实行质量程序控制，把质量管理贯穿于整个施工过程中，以完善质量管理目标。{1}施工准备阶段：根据设计要求确定质量标准，明确质量目标，加强对材料的检验工作。做好机械的检修工作，确保施工正常进行。加强思想教育，强化安全意识，通过培训提高施工人员的工作能力。{2}施工阶段：加强施工质量的检查和验收，按照质量标准进行自检和互检。严格遵守科学原理，不武断、不盲目、不大意。及时发现问题，及时解决问题。

（2）施工要点的质量控制。在已经实施的施工方案基础上，对其施工要点进行了改进。具体要求如下：{1}测量放线时每个桩孔的控制点设置4个，控制点要高出护筒的顶面。{2}钻机就位前在钻机位置铺设路基箱，以确保钻机在钻进过程中的稳定性。在护筒铺设后，对周围黏土多次夯实，防止地表水入渗。{3}由于存在填土、淤泥质粉质黏土层，故用黏土制备优质泥浆。开孔时，应加大泥浆的比重，泥浆比重应不小于1.25。在容易缩颈的土层中，应在钻完一段后再提钻复扫一次。{4}在提升钻具时发现，有障碍的孔段，也应该进行复钻。{5}在钻进的过程中，如果由钢筋笼碰撞、刮擦引起的轻微的坍孔，可以用小直径钻头以优质泥浆扫孔。新孔施工时应该跳孔施工，防止土层流变。{6}下放钢筋笼后，应找正固定，使其居中。当下放受阻时，应轻轻地旋转下放，不得强行下压。{7}在导管拼装之前，涂止水黄油，确保导管封水性能。{8}当灌注到钢筋笼顶部时，应缓慢放料;对于刚灌注完毕的桩体，使用隔膜保护或者喷洒防护剂，这样可以促进桩体快速定型，提高施工效率和灌注桩质量。

5 结语

本文针对旋挖成孔灌注桩施工过程中出现的一些质量问题进行了分析，并对这些质量问题提出对策，通过施工要点的质量控制，有效地避免施工过程中的问题进一步扩大，从而保证桩基工程整体施工质量达到规范设计要求。同时，为类似工程的应用提供借鉴。

参 考 文 献

[1]石晓龙.广州市软土地面沉降成因分析及监测方法[J].科技视界，2018（18）：162-163.

[2]閆丽兵，郝静，关庆港.谈旋挖桩基础设计[J].山西建筑，2012，38（29）：106-107.

[3]焦春茂，汪华安，廖雁群，等.珠海横琴软土工程性质与埋深相关性研究[J].南方能源建设，2018，5（S1）：199-203.

[4]刘进才.淤泥质软土地层旋挖钻成孔技术研究[J]. 山西建筑，2016，42（36）：77-78.

[5]沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座（二十五）旋挖钻斗钻成孔灌注桩（续上）[J].工程机械与维修，2012（11）：170-177.

[6]沈保汉.桩基础施工新技术专题讲座（六）旋挖钻斗钻成孔灌注桩[J].工程机械与维修，2010（10）：106-108.

[7]许超.大直径旋挖钻孔灌注桩载荷试验及承载性能仿真分析[D].西安：长安大学，2015.

[8]JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].