旋挖钻孔成桩施工技术在建筑桩基工程施工中的运用

彭祎清

（中国核工业华兴建设有限公司，江苏 南京 210019）

现阶段，旋挖钻孔成桩施工技术已经在国内外建筑桩基工程施工中得到了广泛运用，具有较强的专业性。这种施工技术的优势为：设备运转期间的振动小、扭矩大、成孔速度快、产生的噪音低，能够实现无泥浆循环。因此，这种技术非常适合运用于对噪声、振动、泥浆污染有较高要求的建筑桩基工程。目前，国内外从业者普遍认为，桩基础的施工质量在很大程度上决定建筑安全，而选用合适的成桩技术至关重要。本文通过对旋挖钻孔成桩施工技术在建筑桩基工程中的运用流程进行介绍，重点梳理了一些细节的控制要点，对于全面提高建筑桩基础施工质量有一定的参考价值。

1 旋挖钻孔成桩施工技术简析

旋挖钻孔成桩施工技术适用于除了基岩、漂石之外的绝大多数地层，且能够用于包括大型立交桥、工业与民用建筑等大型建构筑物的桩基础、抗浮桩、用于基坑支护的护坡桩浇筑作业[1]。这种成桩施工技术对材料的要求如下：一是混凝土在使用前需要进行预搅拌处理，塌落度方面的要求是介于18～20 cm 之间；和易性及标号均应符合设计要求，具体的标号应介于C20～C50 之间。二是钢筋方面，品种和规格均需完全符合设计要求，进场检验时，负责人员应重点审查合格证、复试合格报告等凭证是否齐备。三是垫块方面，施工人员应按照1∶3 的比例配制水泥砂浆，之后埋设20#火烧丝，完成垫块的提前预制。在实际施工中，垫块的制作方式不止一种，施工人员还可以使用同比例的水泥砂浆制作成轻型预制块，或是合理使用塑料工具。

旋挖钻孔成桩技术运用期间，应确保旋挖钻机和钻头、泥浆泵、泥浆管、导管、电焊机、测绳等完全配套。现阶段，我国建筑桩基工程中常用的旋挖钻机型号包括意大利生产的R-208，R-312，R-825，R-930 等；德国生产的BG-15，BG-22，BG-25 等。表1 为几种旋挖钻孔成桩技术运用于建筑桩基工程时常用的钻机型号以及各项性能参数。总体来看，旋挖钻孔成桩技术运用于建筑桩基工程时，对各项准备工作、机具设备的要求较为严格，只有如此，才能确保施工质量。

表1 几种常用的旋挖钻机对应的主要技术性能参数

2 建筑桩基工程中旋挖钻孔成桩技术的施工流程

以南京鼓楼某商业楼工程为例，本工程采用全逆作法施工技术，地上6 层、地下5 层采用一柱一桩方案，见表2。如表2 所示，采用了旋挖钻孔成桩施工技术进行桩基施工，灌注桩的数量为71个，长度为19～30 m，直径1 000～1 600 mm 不等。在桩基施工中，借助旋挖钻孔成桩的方式，使得桩端部深入到中风化层，需要做好地面标高的准确判断。

表2 成桩具体参数

2.1 前期的准备工作

2.1.1 不同零部件的功能区分

旋挖钻孔成桩技术在运用前，施工人员必须提前做好各项准备工作。比如为钻机配备多个零部件时，应当注意不同零部件的适用范围[2]。具体而言：一是钻杆。常用的钻杆分为传动件伸缩式圆钻杆以及伸缩式方钻杆，前者可以进一步划分为机锁式钻杆、摩阻式钻杆、多锁式钻杆。施工人员需要根据施工现场的实际需要，选择合适的钻杆。二是钻斗。可分为底开式、半合式、稍定式钻斗，以底开式最常见，可进一步分成单底盖式和捞砂双层底式。三是斗齿。可分成楔形、弯角齿套共两种模式。其中，楔形斗齿的切削角介于35～55°之间，该范围的切削角较小，主要适用于钻进软土层；弯角齿套斗齿的切削角较大，介于60～70°之间，主要适用于钻进硬土层。四是导管和测绳。导管一般是钢材料导管，规格分为200，250，300，350 等。施工人员在使用前，必须确认导管的密封性是否处于良好状态，还应确认钢导管是否已经采用厚壁丝扣完成有效连接。对测绳的要求是，必须保证标准点十分牢固且绳体的伸缩性必须尽可能低。

2.1.2 施工作业条件的判定

1）施工人员应对工程图纸、地质资料进行全方位了解，技术工程师必须做好技术交底工作。通常情况下，旋挖钻孔成桩作业对场地的平整度有极高的要求，地耐力的最低值应达到100 kPa。此外，施工人员在选定施工桩点后，应该以桩点为圆心，在半径5 m 的范围内设置三维立体无障碍区（对应的地面、空中区域均应没有任何障碍）。

2）现场管理人员应根据工程的需要，科学选择供水管道，同时还应保证配电质量。

3）确定钻头、钻杆、钢丝长度时，施工人员需要考虑的要素是地层条件。若地层整体的硬度较高，则优先选择机索式；若地层整体的硬度较低，则应首选摩阻式钻杆。钢丝绳长度的确定一般遵循如下原理：首先确定钻孔深度，其次确认旋挖钻机的高度。将深度与高度参数相加后，额外增加15～20 m，最终值便是钢丝绳的合理长度。

4）完成设备、工具的选择后，施工人员应对施工现场是否存在障碍物进行严格检查。其中，最重要的检查内容是：施工区域空中是否存在高压输电线，地下是否埋设电缆。除此之外，如果发现枯井、防空洞、地下管道、暗沟等，施工人员需要做好标识工作，或是予以拆除，从而使施工现场符合旋挖钻孔成桩作业的需求。

2.1.3 施工工艺的确定及注意事项

在满足施工要求及各部位节点控制工期的前提下，合理规划抗拔桩的施工程序，尽可能顾及到各单位施工场地、施工用电的要求，合理进行资源配置。本项目场地特点为狭长地块，分为A 区、B 区两个地块，且形状不规则，总长190 m 左右，最窄处宽度20 m 左右，故一柱一桩施工时，场地需进行多次规划布置。同时本项目工期紧，为了避免其他分项工程施工干扰，确保一柱一桩按期完成，通过精心组织，合理规划，科学布局，分为A、B 两个施工区域进行类流水施工（见第108 页图1），具体施工如下。

图1 项目实拍平面图

阶段一：一柱一桩施工前的准备筹划阶段，完成标准化建设、场地平整、施工道路硬化、泥浆系统场地硬化等临建施工；完成钢筋加工系统、泥浆水电系统的建设及水钻机、旋挖机等大型机械的拼装调试。

阶段二：B 区钢管柱施工，计划开始正式施工为2020 年7 月17日，于2020 年9 月17 日完成，B 区共计25 根一柱一桩。

阶段三：A 区待地连墙基本完成后（计划），布置施工后台（泥浆箱、泥浆管道、制浆系统、钢筋平台等），施工A 区剩余46 根一柱一桩。

图2 为旋挖钻孔成桩施工的流程图。施工期间的注意事项为：一是选择位置并安装钻机时，要求地耐力至少达到100 kPa，且钻机履盘坐落的位置必须保证平整度（倾斜坡度必须低于3°）[3]。一旦场地的平整度不足，钻机在运行期间便会出现功率损失，情况严重时会导致钻机重心较高，极其容易出现倾斜位移，进而引起安全事故。二是在桩基位置确定后，施工人员应使用两根直线或钢管，将之设置成垂直状态，在桩基点位相交。在此基础上，施工人员还应做好标识并确保标识在整个施工期间均不会消失。三是对准桩位。施工人员应调整旋挖钻机的桅杆，令其呈现“铅锤”的状态。之后应当调整钻斗或螺旋钻头，使其正对桩位。

图2 旋挖钻孔成桩施工流程图

2.2 护筒埋设作业

护筒的埋设作业一般在十字控制桩确定后方可开始。具体的作业流程为：施工人员应使用钻机开孔钻进，一直到设计深度后停止，之后进行护筒埋设。对护筒提出的要求见表3。作业期间的注意事项为：施工人员应在护筒顶部的位置周围，使用粘土进行填埋，之后进行夯实处理，确保护筒底部坐落在稳定性较高的土层上。完成护筒埋设作业后，施工人员还应使用水准仪，将高程牵引到护筒顶部后做好标注。

表3 护筒相关控制要素及对应的参数

2.3 泥浆的制作

旋挖钻孔成桩施工期间，使用泥浆的性能指标见第109 页表4。制作流程为：在施工现场使用泥浆搅拌机制作，首先加入适量清水并计算体积，不断搅拌过程中，逐量增加膨润土和NaOH 溶液。整体搅拌时间必须超过3 min。如果泥浆的性能不达标，施工人员可以根据实际情况，加入外加剂（失水剂、重晶石粉等），达到增大泥浆比重的目的。

表4 旋挖钻孔成桩施工期间使用的泥浆的性能指标

2.4 钻孔施工

旋挖钻孔施工的流程为：一是将钻头着地，按照施工计划钻进；二是在钻斗内装满土、砂后，将钻头提升至地面，且在该过程中应动态关注地下水位的变化情况；三是继续旋转钻机，将钻斗内的土全部卸掉，之后使用铲车及时运送到指定地点；四是将钻斗的活门关闭，之后将钻机转回孔口，逐渐下落钻斗，继续钻进。如果钻进至以黏性土为代表的软土层时，除了使用较长的斗齿、齿间距较大的钻斗外，施工人员在提钻后还应对底部切削齿进行检查，务必将齿间沾染的黏性土全部清除，及时更换锋利程度下降的斗齿。如果钻进硬土层时，应更换直径较小的钻斗，首先钻出一个小孔，之后使用大直径钻斗进行扩孔作业。

2.5 混凝土灌注成桩作业

钻孔作业、钢筋笼、导管下放作业结束后，施工人员应做好隐蔽检查工作。之后立刻进行混凝土浇筑成桩作业。初始的混凝土灌注量要求为：确保导管下端埋入混凝土面下至少0.8 m。之后根据实际情况，将导管的埋深控制在2.0～6.0 m 之间，在混凝土面上升的过程中，同时注意提升导管。在灌注作业结束时，应确保混凝土面超过设计桩顶标高30～50 cm，实际施工过程中可略微超过设计值至100～120 cm，避免桩头质量受损。

3 结束语

总体来看，旋挖钻孔成桩技术运用于建筑桩基施工时具有较强的优势——不仅可以显著提高施工效率，还可以确保桩基的强度和稳定性。在实际施工期间，要求现场工作人员必须充分了解各个作业区域的地质条件，在具体施工时严格遵守标准流程，以达到对多个施工环节的质量进行强化控制的目的。除此之外，在施工的各个阶段还应该注意检查，需要及时发现并解决各类问题，从根本上确保建筑桩基工程的质量，全方位提高经济效益和社会效益。