大直径旋挖灌注桩施工技术分析与质量控制研究

2019-12-16陶晓军

工程质量 2019年10期

陶晓军

（兰州生物制品研究所有限责任公司，甘肃兰州 730046）

0 引言

随着我国经济的迅速增长，桩基础的应用也越来越广泛。旋挖灌注桩具有施工速度快、操作简单、承载力高，适合在各种复杂地层中采用的优点，在很多建筑工程得到广泛应用［1］。但因我国幅员辽阔，地质情况复杂，不同地区的旋挖灌注桩施工技术差别较大［2］。本文通过对大量旋挖钻孔灌注桩施工项目进行总结，分析和研究了施工技术及质量控制措施，得到桩基施工控制的一些关键性问题及处理方法，为实际工程中的基础工程施工提供借鉴和参考，具有重要的应用价值和研究意义［3］。

1 工程概况

某住宅楼工程采用全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，地下 1 层，地上 34 层。采用深基坑开挖、支护和旋挖钻孔灌注桩相结合的施工工艺；本工程地基基础设计等级为甲级，主楼采用桩筏联合基础，桩采用机械旋挖灌注桩，以卵石层为持力层。该项目桩深 -10.0～-14.0 m、直径 1 200 mm。本工程地质结构复杂，地下水位在 -10.0～-12.0 m 波动，温度转暖后由于地下水位上涨，基桩塌孔严重，给施工造成很大难度。在基桩施工中采取了降水、成孔、沉渣清理及混凝土连续浇筑的施工措施，效果显著。

2 旋挖钻孔灌注桩施工关键技术

2.1 施工准备

1）在施工前根据现场实际情况做好轴线控制网，编制钻孔桩位平面图，标注桩心坐标点，依次编号，注明桩顶标高，进行技术、质量和安全层层交底。

2）依据《岩土工程勘查报告》，该场地地下主要赋存于卵石层中，由北向南往黄河方向排泄。在试桩施工中，由于粉砂层过厚，采用泥浆护壁施工方案塌孔严重，根据施工现场实际情况，为确保施工质量提出采用干作业施工法，在桩基开挖前采取管井井点结合明排降水，并根据地下水流向由北向南在 4 栋楼周围布置了 12 口降水井，降水井直径为 300 mm，井深为 20 m。通过合理的降水方案，机械干作业成孔顺利实现。

2.2 机械成孔

2.2.1 施工措施

由于施工场地南北高差为 6 m，采取了先施工较浅的桩，再施工较深的桩。较浅的桩施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，减少了深孔施工的压力。另外，由于桩距较近，施工中采用了“跳打”的办法，避免塌方保证了施工安全。

2.2.2 机械干作业成孔工艺流程

机械干作业成孔工艺流程为：定位放线→钻机就位→埋设护筒→干钻旋挖成孔→换钻头挖扩大头→桩身和扩大头检查→清理孔底沉渣→吊装钢筋笼→二次清理孔底沉渣→浇灌混凝土→清理场地。

工艺流程具体要求如下。

1）依据施工图，采用全站仪准确测定各桩位的位置，做到定位放线精准控制。

2）钻机对准桩位，先钻 3 m 深的孔，然后放置护筒，其位置要进行校验。用钻斗从护筒内旋挖取土，边挖土边继续下压护筒，以确保施工安全。

3）通过钻斗旋挖、提土，达到设计深度。

4）在挖至设计深度后换扩孔钻头，达到设计要求后对桩深、桩径、垂直度及扩大头进行验收。

5）吊装钢筋笼时要垂直吊入，不能斜插，以免将泥土带入孔底形成沉渣，若不慎带入泥土，必须进行二次清理。

6）验收合格的桩要立即浇筑混凝土。浇筑混凝土时要反复上下活动导管利用导管反插使混凝土密实。混凝土的坍落度最好控制在 180～200 mm，以免造成离析，影响桩的强度。施工现场如图1 所示。

图1 施工现场

2.2.3 基桩质量要求

1）桩深、桩径、垂直度及扩大头应以实际测量值为准，且必须满足设计要求。成孔施工应连续进行，不能间断。

2）基桩质量要求如表1 所示。

表1 基桩质量要求

2.2.4 钢筋笼制作及吊放

1）钢筋笼主筋搭接长度单面焊 10 d，双面焊 5 d，钢筋笼内加强筋与主筋采用焊接连接方式，箍筋与主筋采用绑扎或点焊连接。

2）钢筋笼宜整段制作，在起吊、运输、安装中应采取措施防止变形，吊点部位应设置外箍或内箍加强钢筋，钢筋笼放置方向应与设计方向一致（见图2）。

3）钢筋笼就位后在钢筋笼四周每隔 1.5 m 设置混凝土垫块以确保保护层厚度。

图2 钢筋笼吊放

2.2.5 桩身混凝土浇筑

1）及时性和密实性。①混凝土浇筑前复查桩深、桩径、垂直度及孔底沉渣厚度。不符合质量标准要求时，应处理合格后，再进行下道工序。②浇筑混凝土前，应在孔内放置导管，可有效防止混凝土离析，防止混凝土在浇灌过程中碰撞钢筋笼及孔壁。混凝土浇筑时，在距离地面 2.0～3.0 m 以下，采用导管反复振捣密实，随浇筑随振捣，每次浇筑高度不得＞1.5 m，在距离地表2.0～3.0 m 以内，采用插入式振捣器振实。导管选用内径为 250 mm 的钢制导管。吊车配合混凝土导管的安装，导管要位于桩孔的正中，导管底高于孔底 0.4～2.0 m。

2）保证混凝土浇筑的连续性。①浇筑混凝土时应连续进行，分层振捣密实，分层深度不得＞1.5 m，每层浇捣厚度不得超过 0.5 m。②混凝土浇筑至钢筋笼底部时，应减慢浇筑速度，在浇筑过程中应经常测量混凝土面高程和埋管深度，及时上拔导管，混凝土浇筑到桩顶时，应超过桩顶设计标高 400～500 mm，以保证在凿除浮浆后，桩顶标高符合设计要求。

2.2.6 施工要点及注意事项

旋挖钻孔灌注桩施工要点包括：桩位的具体测量、护筒的埋设深度、钻孔成形的地质条件分析、清孔注意事项、钢筋笼的制作及安装、灌注桩导管的安装以及混凝土浇筑施工等事项。

施工时应注意以下几点。

1）钻机钻进较慢时，应采取更换或改造钻头，重新安排刀具角度、形状、排列方向以及改进钻进方式等措施。

2）成孔中或成孔后，孔壁出现不同程度塌落。形成原因主要是由于土体结构松散，钻头钻速过快或空转时间太长引起孔壁坍塌。防治措施：探明塌落位置，用黏土回填至塌落段以上 1～2 m 处，并夯实；增加护筒，控制钻进速度继续钻进，直到成桩。

3）防止断桩的措施。按有关规范要求，通过计算和试配确定混凝土配合比，混凝土应具良好的和易性和流动性，初凝时间应为正常浇筑时间的 2 倍，要求浇筑过程连续、快速，防止出现埋管、卡管及其他情况。