欠固结回填土区域旋挖桩施工方法研究

陈杨 罗宁 王满

摘    要：本工程场地回填土区域，回填厚度约42.9m，回填年限约1～5年，土质尚未完成自重固结;地下水位在场地标高以下30m左右;地下水位及欠固结土的双重影响，导致此类地质成桩困难。通过采用旋挖机回转钢护筒将护筒钻进土层，提前在土层中形成刚护壁，有效的避免了欠固结土质及地下水位对孔壁的影响，能够保障桩基一次成孔，成桩质量也得到了较大的提高。

关键词：旋挖桩;欠固结土;钢护筒;地下水位

1  引言

1.1  设计概况

中交·中央公园二期二标段C111地块地处重庆市最大的湿地公园-中央公园东侧，北侧毗邻渝北行政服务中心，东侧接壤空港新城购物中心。本工程桩基采用旋挖成孔灌注桩施工工艺，欠固结土回填区域桩深50m左右。

1.2  地下水位

本工程现场场地标高353.00m，根据详勘报告，填方内部上层滞水，地下水位高程约322.80m～323.67m，会对桩基施工造成一定影响。

1.3  回填土特征

场地回填土主要为素填土。素填土主要由页岩、砂岩碎块石组成，碎块石含量约为30%～80%，根据设计场平标高开挖后场地填方厚度整体较大，最大42.90m，回填年限约1至5年，厚度不均，结构松散，均匀性差，目前尚未完成自重固结，属于欠固结土，在场地广泛分布。此类地层成桩条件差、危险性大。

2  施工难点

（1）据地勘资料显示本工程开挖后的场地整体填土厚度较大，最大约42.90m，结构松散，厚度均匀性差，目前素填土尚未自重固结，属于欠固结土，广泛分布于施工场地。此类地层成桩条件差、危险性大。

（2）本工程填方内部存在上层滞水，地下水位距离场地标高地下30m左右，在回填土区域范围内，对桩基施工造成较大的影响，极易造成孔壁坍塌。

（3）回填区域桩深约50m左右，旋挖机成桩难度较大;且填方中存在上层滞水，水量受降雨影响大，重庆5-7月处于雨季，成桩过程中地下水汇集容易塌孔;成孔过程中揭露后易涌出造成桩孔缩颈、垮孔。

3  施工原理

（1）本工法是在旋挖机动力头上安装护筒回转装置，护筒回转装置与动力头刚性连接，在护筒回转装置上留置高强连接螺栓，通过动力头带动回转装置。

（2）特制5cm壁厚的钢护筒，护筒长3m，护筒与回转装置通过高强连接螺栓连接，护筒与护筒之间通过咬合齿和护筒预留螺栓孔连接。

（3）在特制钢护筒上安装截齿筒钻，护筒与截齿筒转之间通过咬合齿和螺栓孔连接。

（4）护筒与回转装置以及截齿筒钻安装完成后，利用动力头及钻杆来回小幅度旋转，通过截齿筒钻环切土层，下压克服各土层间与丝接护筒间的摩擦力，使护筒提前进入土层形成刚护壁。

（5）旋挖机提前钻进一节钢护筒，护筒离地0.5m;断开回转装置与护筒质检的连接，安装好旋挖机钻具钻进取土。

（6）挖孔深度距截齿筒钻0.5m左右时停止钻进取土，断开钻具与钻杆的连接，将一节钢护筒与回转装置连接，以上护筒提前钻进、旋挖机钻具钻进取土过程直至到中风化岩层后停止钻进钢护筒，使用钻具钻进至设计桩底标高成孔。

4  施工方法

4.1  施工工艺流程

场地平整、放线定位→钻机就位、引孔→钻进一节钢护筒→旋挖机钻进取土→分段连接钢护筒、钻进取土直至中风化岩层→正常成孔至桩底标高（终孔）→清空验孔→钢筋笼安装→浇筑混凝土、拔出钢护筒

4.2  操作要点

本工程旋挖桩施工工艺流程中“场地平整、放线定位”、“钻机就位、引孔”、“终孔”、“钢筋笼安装”、“混凝土浇筑”等施工工艺同普通旋挖桩施工工艺一致。本施工方法主要介绍以下三点施工工艺：

（1）如何钻进钢护筒，在土层中提前形成刚护壁;

（2）钢护筒之间如何高效的连接，护筒持续钻进土层;

（3）钢护筒自重大，如何拔出钢护筒，保证混凝土成孔质量。

4.2.1  钢护筒在土层中形成刚护壁

（1）旋挖机动力头上安装护筒回转装置。①在旋挖机动力头上安装护筒回转装置，通过回转装置与钢护筒相连接，钢护筒采用壁厚为5cm的特质钢护筒。②将护筒回转装置、钢护筒连接锁紧。③钢护筒采用5cm的特制钢筒制作而成，护筒与护筒之间来用高强度的螺栓螺母及咬合齿连接锁紧。

（2）在护筒上安装截齿筒钻。最下面一节钢护筒安装截齿筒钻，减小护筒钻进的阻力，保证护筒顺利钻进到位。

（3）旋挖机钻机钢护筒，在土层中形成刚护壁。①旋挖机动力头及钻杆通过丝接螺栓螺母与护筒锁定后，旋挖机护筒移动至引孔桩位开始钻进钢护筒。②旋挖机回转护筒钻进一节护筒后（护筒离地0.5m），拆除回转装置与护筒的连接高强螺栓螺母，旋挖机钻杆安装钻头。

4.2.2  钢护筒之间高效连接，护筒持续钻进土层

（1）护筒之间高效连接、吊装。每节钢护筒长3m，钢护筒的高强螺栓孔作为护筒吊装的吊点。在吊点确定后，使用绳卡通过钢护筒螺栓孔與钢丝绳连接。利用四根钢丝绳将钢护筒连接，通过四个吊点将钢护筒吊离地面，用履带吊车的主钩提升钢护筒与地面钻进的钢护筒咬合，护筒之间通过咬合齿连接，之后使用扳手将高强螺栓拧紧锁定钢护筒。

（2）旋挖机跟进护筒，持续钻进取土。旋挖机安装好钻头后，开始钻进除土。操作人员随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。旋挖机钻孔至距护筒底0.5m时拆除钻头，安装螺栓螺母锁定钻杆护筒回转装置与钢护筒。缓慢转动动力头将护筒提前钻进土层形成刚护壁后安装钻具钻进取土，重复旋挖机钻进护筒及旋挖桩钻杆钻具跟进取土过程，直至钢护筒进入岩层时停止护筒钻进。

4.2.3  钢护筒拔出

拔管机采用3个液压机加上加紧护筒的设备和另外一台柴油加压泵组合而成。通过拔管机加紧护筒通过液压顶升拔升护筒，当下一节护筒拔升至拔管机加紧设备1m时，拆除护筒连接的螺栓螺母，用履带吊吊移护筒。拔管机拔管前用钢卷尺测量混凝土浇筑面的标高，保证拔管后护筒埋入混凝土深度2-4m，拆除护筒的过程中派专人测量混凝土面标高并做好记录。重复以上步骤直至浇筑完成，护筒拔出时止。

5  实施效果

5.1  工期效果

通过此施工方法最终克服了高回填松散土区域及地下水位影响的地质条件下难以成孔的问题，通过过程控制措施，桩基的成桩质量有着显著的提高以及旋挖机每天成型一根桩的施工要求。本工程共计320根旋挖桩，施工工期110d，在推动工期方面，有效的完成了施工节点计划的要求。

5.2  质量效果

根据桩基检测报告统计，本工程320根桩基，统计结果显示一类桩基298根，二类桩基22根，无三类桩及四类桩。一类桩基频率为93.125%，二类桩平率为6.875%。

桩孔施工全过程分段分段分节连接钢护筒，有效的避免孔壁坍塌现象，桩孔截面尺寸规则，未发生缩径等质量通病，旋挖成孔后孔底沉渣少。旋挖桩施工过程中垂直度、沉渣厚度均一次验收合格。垂直度均≤1%，沉渣厚度≤5cm，旋挖成孔灌注樁的施工质量可靠。

6  结束语

本工程通过在旋挖机动力头上安装护筒回转装置，通过回转装置与钢护筒相连接，钢护筒采用壁厚为5cm的特质钢护筒，在钢护筒下安装截齿筒钻。通过动力头来回旋转钢护筒，使钢护筒提前进入土层，在土层中提前形成钢护壁。旋挖机机锁杆安装截齿钻具跟管取土，在钻孔过程中始终保持土层中提前形成钢护壁，有效的避免了欠固结回填土及地下水位对孔壁造成的影响，能够较快的成孔，达到每台旋挖机每天成孔一根桩基的目标。此施工工艺在欠固结松散回填土区域及地下水位对土质影响的区域有着重要的意义。

参考文献：

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