论旋挖桩与冲孔灌注桩施工工艺在工程中的运用

福建联美建设集团有限公司，福建 厦门 361000

0 前言

旋挖桩是指由旋挖钻机施工的桩型，全称旋挖钻孔灌注桩，技术原理较为简单，在中风化岩层以前（软岩）施工费用较低［1］。冲孔灌注桩借助冲击钻机，将带钻刃的重钻头提至空中，借助加速度和自身重量削切岩层、排出碎渣成孔［2］。现代建筑施工中，桩基作业得到普遍关注，这也要求结合工程建设要求、地质条件等，加强成桩技术分析和选取。

1 旋挖桩施工工艺在工程中的运用

1.1 旋挖桩施工工艺

对旋挖桩施工工艺流程进行具体拆分，可包括七个步骤，按施工环节先后排名，包括施工准备、旋挖机成孔、清孔、钢筋笼制作与安放、下导管、混凝土浇筑、起拔护筒和回填。

1.2 旋挖桩施工要点

旋挖桩施工工艺的要点体现在两个方面，即参数控制和技术细节控制。参数控制上，多个环节均要求以标准文件进行技术约束，其核心环节为成孔环节，要求在成孔前出具标准文件，给出钻具参数要求，包括钻头高度、直径、主杆长度和加杆长度、孔口及平台标高、孔底标高等。在钻孔作业过程中，参数的控制包括五个方面，即泥浆黏度、泥浆比重、钻孔机的作业速度、钻头的钻速、钻进过程出现变化时的参数调整范围。完成钻进施工后，参数控制包括三个方面，即终孔孔深、回填作业方式和提钻时间要求。技术细节控制上，强调泥浆护壁技术选择、区域内土质信息分析等方面。泥浆护壁可保证成孔速度以及孔壁稳定性，当区域内降水条件理想、土体水分含量较多时，可省略泥浆护壁工序；反之则应在成孔过程中借助泥浆护壁进行辅助［2］。土质信息分析则能够为施工参数选取提供支持，包括钻进速度、转头高度等等。

2 冲孔灌注桩施工工艺在工程中的运用

2.1 冲孔灌注桩施工工艺

冲孔灌注桩施工工艺包括8 个环节，即早期准备、铺设工作平台、安装机器设备并定位、冲孔、清孔检查、钢筋笼下放、灌注水下混凝土、护筒取出和检查。

2.2 冲孔灌注桩施工要点

冲孔灌注桩施工要点度和含水率，必要时以泥浆护壁的方式维持作业效果，避免灌注桩中断或偏移包括导管的构造和使用、混凝土的质量控制两方面。导管的构造和使用方面，壁厚一般小于3.0mm，直径在20～25cm 之间，允许偏差为2.0mm。底管长度应在4.0m 左右，所有导管能够承受的水压力下限为0.6MPa。导管灌注过程中，底部至孔底的距离应控制在30～50cm 之间，灌注过程中不宜中断施工，沉渣厚度严禁大于50mm。混凝土的质量控制上，强调以添加剂提升终凝强度和完整性，控制裂缝。准确计算灌注量，导管深入混凝土结构中至少1.5m，此外还应重视成孔区域土体强固定位置。

3 两类技术比较

3.1 优劣势分析

优势上看，旋挖桩施工工艺具有原理简单、施工效率高的特点，借助设备作业，无需大量人员施工，在中风化岩层以前（软岩）施工费用较低。冲孔灌注桩施工工艺对周边土体的扰动较小，能够有效根据需要进行参数控制，且单一桩体的偏移率较低。劣势上看，旋挖桩施工工艺不适合在岩土强度较大的区域进行施工，且成孔过程中一旦出现位置便宜，难以快速矫正，甚至需要重新选取施工地点。当工程规模较大时，旋挖桩对周边土体和建筑的扰动也较大。冲孔灌注桩施工工艺的劣势在于操作过程复杂，技术间隔长，总体施工时间长，当施工区域表层土体强度较大时，早期施工也存在困难。

3.2 适用性分析

从地质，工期两个角度出发，旋挖桩与冲孔灌注桩施工工艺在工程中的运用存在差异性，适用性不同，应结合工程需要选取。原则上看：

旋挖桩施工工艺适用于工期较短、土体致密性较高、周边建筑较少区域的施工作业，一方面该工艺施工效率高，可以满足较短工期内的作业要求，另一方面较强的动力设备能够满足高密度土体的处理要求。技术施工扰动较大的情况下，周边建筑过可能出现基底部分的松动或者墙体破坏，因此旋挖桩施工工艺不用于市区内建筑密集区域的施工作业。

冲孔灌注桩施工工艺在多类地质环境下均具有高适用性，包括填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、砾卵石层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层，借助重钻头完成土体表面的处理后，可持续进行对应区域作业，以较强的机械压力进行成孔。工期较长的工程，也可优先选取冲孔灌注桩施工工艺，通过反复冲击确保不同土体的综合处理效果。如果工程工期较短，不宜采用冲孔灌注桩技术。此外，冲孔灌注桩模式下，桩孔直径通常为60～250cm 之间，最大直径可达250cm，这意味着大型工程中，仍可优先应用冲孔灌注桩技术进行成孔。该技术下的冲孔深度较大，如果施工区域的土体条件复杂，不宜借助旋挖桩技术进行施工、难以控制施工参，也可优先以冲孔灌注桩进行处理，再根据施工需要进行后续作业。

冲孔灌注桩施工工艺对泥浆池及沉渣池场地具有较高要求，如果施工区域交通情况不理想，难以实现施工废料外运，可能导致污染，该工艺较长的工期，也影响施工质量，可能导致小区缩孔，塌孔问题。如果施工区域电能供应态势不理想，可能无法进行大量设备集中作业。旋挖桩技术依托自带柴油发电机工作，适用性更广。当施工区域存在场地狭小问题时，冲孔灌注桩施工工艺工期进一步延长，旋挖桩作业效率较高，工期较短。施工区域存在较厚的岩层，可能面临清孔困难问题，从适用性角度出发，旋挖桩的作业效果更理想。施工区域岩土条件复杂，应优选旋挖桩，以直观进行施工条件分析和质量控制。施工区域边缘存在缓冲带，以提升施工效率为目标，可选取旋挖桩工艺。

4 实际运用选择举例

德化美伦三景叠苑18#～20#楼位于山坡地，地质变化较大，其中残积性粘土层及砂土状、碎块状强风化花岗岩分布较广。设计总桩数为530 根，桩径900mm，桩长约20～40m，持力层为中风化花岗岩，最终选用悬挖桩，原因为以下几点：

（1）三景叠苑总建筑面积约37m2，分五期开发建设，项目18#～20#楼为五期。

（2）18#～20#楼四周为高档土墙，需要挡土墙完成后，造地造场。主体桩基施工时，档土墙未完成，若采用冲孔灌注桩，泥浆池及沉渣池场地难以解决；且德化地处山区，泥浆外运困难，并且污染环境；

（3）冲孔灌注桩单孔工期较长，往往两天以上，项目地处居民区，无法满足24h 作业，若采用间歇性施工，容易造成小区缩孔，塌孔等情况，不利于施工质量。

（4）冲孔灌注桩设备单台用电功率约为100kW，因18#～20#楼为第五期，项目扣除3～4 期用电，仅能提供800kW 电量，最多设置8 台冲孔灌注桩设备。而悬挖桩为自带柴油发电机，不存在电力问题。

（5）根据地质情况，碎块状强风化花岗岩较多，采用冲孔灌注桩单孔工期约3～5d，而采用悬挖桩约0.5d，项目因挡土墙原则，场地较小，若采用8 台冲孔灌注桩与3 台悬挖桩对比，工期将增加约180d。

（6）虽然悬挖桩入岩因钻头损耗造成成本较大，但项目整体桩长约20～40m，入岩仅2m，整体平均后，成本支出与冲孔灌注桩基本持平。

（7）冲孔灌注桩工艺在施工过程中容易出现卡锤、塌孔等现场但是悬挖桩工艺在孔底清渣时，往往容易清理不干净，但18#～20#楼地质中碎块状强风化花岗岩较厚，孔底沉渣较少且多为碎石。

（8）悬挖桩工艺与冲孔灌注桩工艺相比较，在施工过程中，对土层、岩层的判断较多直观，便于质量控制。

（9）18#～20#楼与居民区有农田缓冲，不会对周边建筑造成影响。

鉴于以上几点：最终德化美伦三景叠苑18#～20#楼桩基施工采用悬挖桩施工工艺，在质量、安全上得到较大的保证，在经济、成本上得到节约，大大加快项目整体建设。

5 总结

综上所述，旋挖桩与冲孔灌注桩施工工艺在工程中的运用普遍，其工艺特点则影响技术选用。流程上看，旋挖桩与冲孔灌注桩施工带有相似性，重视以规范模式进行不同工序作业，旋挖桩施工较为重视参数分析和细节把控，冲孔灌注桩施工重视导管、混凝土质量控制。实际工作中应结合周边环境、场地限制、泥浆制作与外弃、地质、工期要求并综合测算工期与成本选用合适技术。