旋挖钻机+搓管机工法在某项目中的运用

杨林 李章银

摘 要：在特殊的地层条件下采用旋挖钻机成孔时，常规的泥浆护壁、清水护壁可能无法彻底解决孔壁垮塌问题。采用旋挖钻机+搓管机工法，将钢护筒夹持在搓管机钳口中，从而形成“硬护壁”，能够有效解决深厚填土、淤泥质土等特殊地层桩基成孔困难问题。

关键词：旋挖钻机+搓管机工法;成桩;施工工艺

中图分类号：TU753.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）31-0111-04

Discussion on the Application of Rotary Drilling Rig + Pipe

Rolling Machine in a Project

YANG Lin LI Zhangyin

（Chengdu Surveying Geotechnical Research Institute Co.， Ltd. of MCC，Chengdu Sichuan 610023）

Abstract： When the rotary drilling rig is used in special formation conditions， the conventional mud wall protection and water wall protection may not completely solve the hole wall collapse problem. By adopting the construction method of rotary drilling rig and pipe rolling machine， the steel protecting cylinder is clamped in the tongs of the pipe rolling machine， thus forming a "hard wall protection"， which can effectively solve the problem of hole forming of pile foundation in deep fill， muddy soil and other special strata.

Keywords： rotary drilling rig + pipe rolling machine;pile forming;construction technology

在桩基施工时，应根据地质条件选择适宜的施工工艺和可靠的机械设备。在地层较稳定时，桩基成孔可采用泥浆护壁，用不同比重的泥浆，平衡地下水和孔壁的侧向土压力，使孔壁保持不坍塌状态。此施工工法被广泛采用。但是，在各种回填土层、淤泥质土层、溶洞空穴层、流沙层等一些特殊地层，采用泥浆护壁工法成桩十分困难。若采用旋挖钻机+搓管机工法，将钢护筒夹持在搓管机钳口中，从而形成“硬护壁”，能够有效解决一些特殊地层的桩基成孔问题[1]。

1 工程概况

拟建的某火车北站站前广场的工程场地位于南充市顺庆区火车北站，规划用地面积208 601 m2。设计的地下建筑包含下沉集散大厅、下沉广场、设备房、下沉商业、地下停车区等，为框架结构，设两层地下室（局部一层地下室）。本项目局部区域采用独立柱基，大部分区域采用旋挖成孔灌注桩基础，设计桩数为2 578根，桩径为1.0 m，桩身长度介于6.0～32.0 m，以中风化砂质泥岩作为桩端持力层，单桩竖向抗压承载力特征值为3 300 kN。本项目效果图如图1所示，桩基础平面如图2所示。

2 施工难点

2.1 回填土层及含淤泥质粉土层成孔问题

地质勘察报告显示，本项目有561根桩的桩顶标高以下存在10～15 m填土，6～10 m含淤泥质粉质黏土，桩施工长度为21～32 m。回填土层及含淤泥质粉土层较厚，施工难度大，桩长将达32 m，下设钢护筒长度将达25 m[2]。桩基剖面图如图3所示。

2.2 含淤泥质粉土层缩径问题

因部分区域含淤泥质粉土层层厚较大，试桩施工时，在钢筋笼下放过程中，出现了嚴重的缩径问题，导致钢筋笼无法正常下放，从而无法成桩。

2.3 沉渣清理

本工程部分区域桩基遭遇高填方，填方中夹杂一定量的地下水，桩身长度超过25 m，钢筋笼需要分段焊接处理。单桩成孔、成桩时间均较长，桩底暴露时间过长将造成桩底土质软化、沉渣较厚难以清理，从而无法保证桩底沉渣满足设计要求。

设计要求采用机械旋挖桩（泥浆护壁），在施工完成试桩后，发现局部回填土层填料为较大块石，回填时未经碾压且松散，泥浆护壁漏浆严重，成孔效率低，桩身质量得不到有效保障且施工成本高。经过多次方案对比，决定对561根施工难度大的桩基采用旋挖钻机+搓管机工法。

3 施工技术措施

3.1 旋挖钻机+搓管机工法施工工艺流程

旋挖钻机+搓管机工法施工工艺流程为：场地平整→测放桩位→设备就位→旋挖钻机与搓管机连接完成→旋挖钻机动力头驱动钢护筒→校正钢护筒垂直度→旋挖钻头在钢护筒掘进成孔→下放钢筋笼→灌注混凝土→起拔钢护筒[3]。

3.2 设备就位

设备落地的基础地面要平行、垂直于纵向轴线。吊装就位前，需要测放桩位并做好标记，画好机组就位的中心线，按线吊装放置设备，确保搓管桩机底盘孔中心与定位标记同心、准确。机组吊装就位后，仔细做好机组各设备的连接安装工作，确保各设备连接安装可靠。吊装首节带切削的钢护筒时，需要将搓管桩机钳口平行提升（举升缸同步提升）到较高位置约400 mm，同时调整调节缸。钳口圆要同心于底盘圆或与定位标记同心。钳口打开，吊车将首节钢护筒垂直置于搓管桩机钳口内，缩紧夹紧缸，将钢护筒夹紧。然后，操作举升缸缓步下压，紧跟着调整调节缸前后回缩和调整举升缸左右升降，使首节钢护筒垂直精度达到施工技术标准后再进行下压搓管动作。第一个行程完成后，再进行下一个行程动作（松开钳口、提升钳口、同时伸出调节缸、钳口夹紧，举升缸左右调节，调节缸前后调整护钢护筒的垂直度），调整垂直度一般要求在压进1～1.5 m完成。

3.3 搓管钻进

搓管钻进过程中，必须根据地层的地质情况采用不同的钻进方式。

3.3.1 回填土层钻进。在钻进过程中，保证钢护筒内始终有±200 mm的土层，以充分照顾到钢护筒进尺速度，减少取土阻力。

3.3.2 含淤泥质粉土土层钻进。钢护筒进入地层1 m左右后，开始孔内取土，在钻进过程中，钢护筒内始终有1 m左右的土层。这样做主要是防止孔内土太软，在地下的土压下，软土涌入套筒内，造成不进尺。

钢护筒钻进时，当首节钢护筒钻进到钳口部位上剩下1.2 m左右时，应进行接钢护筒作业。接钢护筒时，先将第一节吊环解下，再将第二节钢护筒吊运到钳口上方，第二节钢护筒长度依据地层、进尺、场地大小等具体现场情况确定，首节钢护筒一般以6 m为宜，其余钢护筒分别为3、2、1、0.5 m。将钢护筒待接的两个接头清理干净不得有杂物存留，螺扣部分涂抹黄油，检查密封圈到位无损坏，将接头对中插入，将螺栓依次对角上紧，不得有松动现象，否则启拔钢护筒时螺栓丝扣会损坏，严重情况下会使螺栓脱丝，导致部分钢护筒掉落在孔内，造成较大经济损失。

3.4 下放钢筋笼

将钢筋笼吊到孔位上方，对准孔位、扶稳，缓慢下放，依靠第一吊点的滑轮和钢筋笼自重，眼观使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在孔口护筒上口部位，然后吊起第二节钢筋笼，对准位置用焊接。焊接时可以使用多台电焊机同时进行焊接。钢筋笼下放如图4所示。

3.5 混凝土灌注

为确保灌注的顺利进行，灌注混凝土前要首先准确计算出首批混凝土的方量、导管埋置深度（≥1.0 m）和填充导管底部的需要。灌注混凝土前，再一次检查孔内沉渣厚度，确保施工质量。在测得沉渣厚度满足要求后0.5 h内必须灌注混凝土，并一次性灌注完毕。导管底部距孔底距离宜为300～500 mm。初灌量应使导管一次埋入混凝土面以下0.8 m以上，确定首批混凝土的灌注方量，确保导管初次埋置深度的需要。每车混凝土灌注完成或预计拔导管前量测孔内砼面位置，以便及时调整导管埋深。混凝土浇筑过程中严格按照桩混凝土每50 m3留置一组试块，并且每根桩不少于一组。灌注完的桩标高应比设计标高高出80～100 cm，高出部分在砼强度在80%以上后采用人工利用风镐凿除，凿除时防止损毁桩身。

3.6 起拔刚护筒

每段钢护筒起拔前，必须计算钢护筒拔出后混凝土面高于孔内钢护筒底面3～6m，禁止钢护筒拔出过程中孔内混凝土面低于钢护筒底口，这样会造成塌孔，形成断桩，影响桩质量，根据拔出钢护筒长度计算孔内混凝土面的高度，切忌将钢护筒内混凝土一次性浇筑到孔口面才开始拔钢护筒，那样极易造成钢护筒内混凝土初凝，钢护筒难以拔出，严重者钢护筒埋孔，不能拔出，造成经济损失。混凝土浇筑示意图如图5所示。

4 旋挖钻机+搓管机工法与旋挖钻机+泥浆护壁工法成本分析

旋挖钻机+搓管机工法与旋挖钻机+泥浆护壁工法的成孔工效和成本对比结果如表1所示。

4.1 成孔工效

以本项目561根桩为例分析，桩径为1.0 m，桩长初步设为22～30 m，实际施工桩长为22～32 m。场地地质情况由上至下分别为人工填土层、含淤泥质黏土层和基岩层。其中基岩依据其风化程度分为强风化及中风化两个岩带。桩端持力层为中风化岩层。采用旋挖机+搓管机工法，每台班（每台班按12 h计算）成桩80 m，根据试桩采用的旋挖桩+泥浆护壁施工工艺每台班成桩40 m。由此可以得出，旋挖机+搓管机工法在施工桩长较深、桩径较小、岩层条件复杂的情况下，能最大限度地发挥优越性。

4.2 成本分析

在相同地质条件下，旋挖桩+泥浆护壁工法的施工成本低于旋挖机+搓管机工法，其单价差最大为150元/m。旋挖机+搓管机工法相对于旋挖桩+泥浆护壁工法而言，其成孔工效为后者的2倍，而成孔费用平均为后者的1.3倍。虽然旋挖机+搓管機工法的费用较高，但其成孔工效也大幅度提高，这对缓解工期压力、保证如期完工是极为有利的。旋挖机+搓管机工法混凝土充盈系数为1.1～1.2，旋挖桩+泥浆护壁工法混凝土充盈系数为1.2～1.5，遇塌孔严重部位充盈系数不受控制，混凝土用量远多于旋挖桩+搓管机工法。同时，旋挖机+搓管机工法产生的淤泥量大约是理论方量的1.3倍，且地下水位以上为干土，可降低运输成本且运输较为方便;旋挖桩+泥浆护壁工法产生的泥浆量大约是理论方量的2倍，运输工程量增大且运输不便，且环境污染大，水资源浪费严重，泥浆不易处理。

通过各方面的对比分析发现，与旋挖桩+泥浆护壁工法相比，旋挖机+搓管机工法成孔速度快，施工精度高，环境污染少，适用的地层和施工条件范围广，在成本略增加的情况下，其成孔工效可大幅度增加，极大程度上满足了建筑对施工周期及施工质量上的要求。虽然搓管机在设备上的一次性投入较大，但是在质量、效率以及整体费用上考虑仍然是较为理想的施工工艺，能够从根本上保证经济效益及施工质量。

5 结语

本文对旋挖钻机+搓管机工法在高回填土及含淤泥质粉土地层施工情况进行了介绍，解决了较复杂地质条件下旋挖桩施工过程中存在的难点，较好地完成了工程基础施工。同时，对类似地层采用不同工艺产生的成本进行了分析，能合理地指导项目施工，可为相关工程施工提供一定的参考。

参考文献：

[1]刘兆荣，张明亮，罗实，等.全钢护筒旋挖桩施工技术在复杂地质条件下的应用[J].地基基础，2019（10）：1790-1791.

[2]徐木新，欧茂武，唐旭.超长空桩段密集旋挖桩群在软弱土层成孔施工技术[J].建筑技术开发，2018（16）：99-100.

[3]龚清磊.旋挖成孔灌注桩施工特征分析及要点控制[J].价值工程，2019（20）：157-160.