旋挖钻孔灌注桩施工工艺

（中国路桥工程有限责任公司，北京 100010）

1 工程概况

肯尼亚内罗毕西环城路项目位于肯尼亚首都内罗毕的西北部，主线起于Gitaru镇，离南环终点约1 km，向东北延伸，终点位于Ruaka镇，可对接已运营的北环线，全长约为16.461 km。主线为A级国道标准（肯尼亚标准），设计速度80 km/h，路面为沥青混凝土路面，分离式双向4车道，宽度为21 m。

2 工程特点及重难点解析

2.1 特点

项目西环线主线布置多为既有道路，沿线村镇较多，居住人口密集，交通量较大，须协调现场施工秩序和社会车辆通行秩序。西环线主线沿线原有道路等级较低，路基宽度不足，存在多处较高半幅填筑路基的情况。在施工时，应优先安排，并选用优质的填方材料，严格控制路堤填筑工艺，以消除和减小两幅路堤的不均匀沉降。

西环线的沿线表层覆盖层较厚，在桥梁基础设计方面，预计全部采用灌注桩形式，并将桩径统一为1.5 m，长度范围控制在10～38 m。由于桥梁较多，又呈分散的形式，桩基础的成孔作业会影响本项目的施工进度，需要制定针对性的成孔方式。经过项目部的实地考察，最终决定采用旋挖钻机旋挖，以此方式完成成孔作业。

（1）设计院地勘报告显示，桩长范围内为红表土和软弱岩石，无坚硬基岩，旋挖钻机旋挖成孔方式相比冲击钻进泥浆护壁成孔方式更高效，成孔更快。

（2）本项目桩径较小，约为1.5 m，桩身较长，平均约为23 m，旋挖钻机旋挖成孔方式相比冲击钻进泥浆护壁成孔方式更安全、更便捷。

（3）目前，内马铁路具有施工工艺成熟的旋挖钻机团队，可用于支持本项目，其在本项目施工中的适应性较好，可为旋挖钻孔桩基础的施工提供技术层面的支撑。

（4）西环线沿线无河流，水源不足，无法提供足够水量供泥浆护壁钻孔施工，且泥浆护壁钻孔施工占地面积大，对环境污染较多，西环项目沿线人口密集，不适合采用泥浆护壁冲击钻孔施工。

2.2 难点

由于项目的西环线主线沿线处高压电力杆线多，道路红线范围内存在部分民宅，10 km互通区内征地、拆迁任务艰巨。根据东北环和南环项目以往经验，征地拆迁工作难度较大，将影响项目的正常工作计划。项目部应安排专人，协助业主及时启动项目，实时完成该项工作[1]。

3 重点和难点工程施工方法和施工工艺

3.1 钻孔灌注桩施工

本项目桩径主要采用直径1.5 m钻孔桩基础，根据各桥的施工总进度计划安排，合理组织旋挖钻机施工桩基，为桥墩的施工形成条件。

3.2 施工工艺流程

3.2.1 施工准备

根据现场情况，做好施工场地的平整；以施工要求为准，修筑施工便道，以便车辆的通行、工程物资的运输；配备发电机，以备突发性停电时使用；建立测量控制网，精准完成桩位的测放工作，并设置护桩，作为成桩施工的参考基准；加强对桩位、护桩的防护，以免无关设备于该处碾压。

3.2.2 埋设护筒

护筒所用材料为8 mm厚的钢板，直径略大于设计桩径30 cm，长度按照2 m控制，要求制得的护筒具有足够的强度和刚度。护筒埋设至地面以下的部分至少达到1.5 m，顶端高出地面部分0.3 m。

根据规划，使钻机精准就位，配套钻头（此装置的直径略大于护筒直径），有序向下钻进，直至到达护筒底标高为止，再将预制成型的护筒安装到位，检测护筒中心和垂直度，调整偏差，再向四周夯填黏土。

3.2.3 钻孔

钻机的作用力较强，应保证底座和顶端均维持稳定，钻杆和钻头按特定的姿态向下推进，钻机的起吊滑轮线、钻锥及钻孔中心均应共处相同的铅垂线。初期小冲程开孔，待恢复至正常钻进状态后，转为中大冲程施工，以4～5 m为宜，钻进期间及时排渣，以免堵塞。

加强对现场地质条件的勘察与分析，在地层变化处取渣样，判断该部分的地质类别、特性，将所得结果与设计提供的地质剖面图展开对比，判断工艺的可行性，适时做出调整。钻孔期间存在弯孔、坍孔等异常现象时，随即暂停作业，需分析成因，采取针对性的处理措施。

3.2.4 第一次清孔

钻孔至设计深度后，交由监理工程师批准，通过后立即清孔，先自检，判断孔径、孔深、垂直度、孔内沉渣量等是否均可满足要求，再进一步由监理工程师验收。

3.2.5 钢筋笼制安

钢筋笼在钢筋加工棚中制作，根据桩长分段制作，吊车吊入孔内，现场焊接，入孔后准确定位、固定。

3.2.6 混凝土灌注

（1）串筒法干浇混凝土施工。以设计配合比为准，由搅拌站集中生产混凝土，由罐车及时运输至现场，用串筒下料，按顺序高效灌注施工。串筒以3 mm厚的铁皮为原材料，单节长度为1.25 m，上、下口直径分别为25、22 cm，相邻两节间焊接吊耳，并使用U形卡环稳定连接。为避免混凝土离析，灌注时应严格控制串筒底口的位置，距桩底不可超过2 m，随着灌注进程的持续推进，分节段依次拆除串筒。

每浇筑0.5 m振捣一次，振捣采用一台Ф50 mm插入式振捣棒振捣，振捣密实后，由井下振捣人员通知井口放料人员下料。为防止混凝土局部堆积，不易振捣密实，严格控制分层厚度或边放料边振捣。混凝土应灌注至设计高程以上约20 cm，若存在桩顶浮浆量过多的情况，应根据实际情况适当增加高度。

（2）导管法水下混凝土浇筑。上部放置混凝土漏斗，计算确定首罐混凝土方量，混凝土首罐采用砍球法，混凝土由进料斗经漏斗倒入导管连续浇筑，随浇筑随拔管。导管于混凝土中的埋深需始终控制在1～3 m，若导管内掺杂大量空气，混凝土需利用溜槽以缓慢的速度注入漏斗和导管，不宜直接将混凝土从上方大批量导入导管，避免形成高压气囊，增加导管漏水的概率。

3.2.7 桩基检验

施工期间，加强对各道工序施工质量的自检，完整记录信息，进一步由监理工程师检验。每根钻孔桩混凝土强度试件不少于3组，发现存在质量问题的桩，应钻取桩身混凝土鉴定检验。

4 施工质量控制手段

4.1 旋挖桩成孔施工质量控制

孔壁坍塌、缩颈、扩孔均为旋挖桩成孔施工中较普遍的质量问题。孔壁坍塌的出现与现场土质过于松散、泥浆护壁措施不合理相关联，导致其难以充分发挥防护作用。护筒内水位未得到有效的控制、钻进时间过长等均易增加孔壁坍塌的发生概率。

若发生孔洞坍塌事故，应根据坍塌的位置、程度采取针对性的处理措施。若坍塌区域为孔口处，应随即拆除钢护筒，于该处组织回填作业，再将钢护筒埋设到位，进一步钻孔。若坍塌区域为孔内，可回填适量沙和黏质土混合料，若处理效果欠佳，应继续回填细石混凝土[2]。

（1）遇松散、易坍塌的土层时，可采取加长护筒、于护筒周边回填黏土等方法，钻孔阶段应适当放慢速度，每次提钻速度控制在0.3～0.5 m/s。

（2）成孔期间易缩颈、扩孔，为有效规避此类问题，应在钻孔前向孔内注水，密切观察实际情况。若注水无效，需设置固相较低的泥壁，通过此途径提高孔内泥浆的压力。

经前述工作后，若仍存在扩孔的问题，应精准锁定流泥层的位置，在该处加入适量的水泥；成孔和钢筋笼下放时，需要连续浇筑混凝土，保证实际浇筑时间可控制在4 h以内。

4.2 钢筋安放施工质量控制

（1）检查吊筋的长度、钢筋笼顶的初始高度等相关指标，与设计值展开对比分析，对质量情况进行准确判断，以便针对存在的问题采取处理措施。

（2）钢筋笼安装时，加强对钢筋笼位置的检查与控制，确保钢筋笼可精准就位，以便为后续浇筑工作的开展创设良好的条件。

（3）若钢筋笼处于垫层处，可在其四周焊接定位卡，用于固定钢筋笼，使其始终稳定在孔的中间位置。

（4）在钢筋笼顶部增设垫块是较可行的方法，应增加垫块的直径，与护筒紧密贴合，可保证钢筋笼水平位置的稳定性；除此之外，配套双吊钩，可稳定钢筋笼，以免其下落。

4.3 混凝土浇筑施工质量控制

（1）每完成一次混凝土的灌注作业，立即清理管内残留的混凝土，此后有序撤离钻机。

（2）制备高性能的泥浆，做好质量检验与控制工作，要求其比重、黏度等质量指标均具有合理性。

（3）在导管安装工作中，应详细检查各导管是否存在缺陷（裂缝、孔洞等），连接时应铺垫质量达标的胶垫，以增强导管间的紧密性。

5 结语

（1）旋挖钻机灌注桩施工工艺对现场环境的适应性较强，可同时满足安全、质量、效率等多重要求，可行性较高，具有推广价值。

（2）混凝土浇筑是旋挖钻孔桩施工全流程中的重点环节，应加大质量控制力度，如拌和高性能的混凝土、遵循随拌随用的原则、控制下料距离等。

（3）旋挖成孔灌注桩施工中，应加强对桩身质量的检测，如低应变法、声波透射法等，均具有可行性，可根据具体的需求辅以钻芯法，以便准确判断成桩质量。