建筑桩基施工中旋挖钻孔成桩施工技术应用研究

2022-11-16孙少辉

散装水泥 2022年5期

孙少辉

（兰州新区现代农业投资集团有限公司，甘肃兰州 730314）

桩基是保证建筑整体安全和稳定的重要构件。在桩基施工中，首先要进行挖孔工作，旋挖钻孔成桩技术就是利用旋挖钻机筒式钻头旋转开挖，将切削下来的土装入筒式容器内。当钻头触地时旋转开钻，直到容器装满后提起钻头卸土，再旋挖施钻，循环往复，直到完成设计的钻孔尺寸。这种施工技术操作简便、自动化程度更高，近年来受到各施工企业的青睐。

1 旋挖钻孔成桩施工技术的应用优势

1.1 施工效率高

旋挖钻孔是利用旋挖机钻头底部斗齿旋转切削土体，然后将土压入容器内，等填满后再统一卸土。与传统的钻孔灌注桩相比，提高了施工效率、缩短了施工时间、减少了施工步骤。

1.2 提高灌注桩的承载力

首先，由于旋挖机旋挖成孔工艺特殊，不需循环泥浆护壁，只需静压泥浆护壁即可，因此，一般采用膨润土、纤维素、火碱等材料配制泥浆，不会形成太厚的泥皮，而且旋挖钻头不断上下往复也使孔壁变得更加粗糙，增加了桩基与土体之间的咬合力，使桩基更加稳固。其次，旋挖钻孔能够形成平底孔底，有利于提高桩端阻力。综合以上因素，可使旋挖成孔灌注桩的承载力比传统钻孔灌注桩提高10%～20%。

1.3 适应范围广

由于旋挖钻机设备一般采用履带式底盘，与地面接触面积较大，分散在各个支撑点上的压力相对较小，因此，不会因地质软弱而影响钻孔设备使用。旋挖钻机适用于黏性土、砂性土、强度不高的风化岩等土体，不需要太大的工作面即可完成钻孔成桩施工，这是其他钻孔灌注桩施工工艺难以比拟的。

2 案例概况

以某地新建住宅为例，共新建13栋住宅，其中9栋21层、4栋32层，属于典型的高层建筑项目，承载力要求较高，工程场地以黏性土为主，基于此，为有效满足工程对桩基的要求，决定采用旋挖钻孔成桩施工技术。但当地以黏性土为主，钻头钻入黏土层后，由于黏性较大，会造成钻头堵塞，土体可能会粘黏到钻头上掉入孔内。因此，旋挖钻头选择短螺旋钻头，且在钻头底部配备两扇只可向容器斗内开启的合叶门，当钻头钻进时，斗齿切削土体，通过合叶门把切削下来的土体压入容器斗内，斗装满提起钻头时，斗的合叶门会在土体的重力下关闭，防止土体掉落，适合黏性土地质施工。具体施工流程如图1所示。

图1 旋挖钻孔成桩施工流程

3 旋挖钻孔成桩施工技术的应用

3.1 施工准备

在正式施工之前，首先要清理施工场地，如拔除植物、清理杂物、填补坑洼等，为后续的桩基施工打下基础。根据施工设计图进行放样测量，确定施工位置，误差控制在±5mm以内，确认无误后，施工设备进场。根据工程现场实际情况，选用宝峨BG25C型号的旋挖钻机，该钻机适用范围广、扭矩大，配合适合黏性土的短螺旋钻头，能有效满足本工程的施工要求。

3.2 泥浆制备

本工程场地以黏性土为主，并有一定数量的砂土，在旋挖过程中容易造成土体失衡。为应对松软的土体地质条件，保证桩基内部的压力稳定，一方面，应选择旋挖钻孔技术；另一方面，应充实泥浆的配置。泥浆配置对旋挖钻孔成桩施工的总体质量有重要影响，需要起到有效的支撑作用，防止施工过程中土体坍塌。但也不能加入过多的泥浆，否则会造成泥浆泵堵塞，影响后续的混凝土灌注，因此，必须选择适合的材料、科学的配比。本工程选用黏土粉和Na-CMC增稠剂作为泥浆配置的主要材料，并在施工前进行反复试验，确定配比参数，以达到预期效果。

3.3 护筒埋设

在旋挖成孔施工中，护筒主要是为了防控孔壁坍塌，起到定位和钻孔保护的作用，因此，必须进行护筒埋设施工，这也是旋挖成孔施工的重要环节。一般来说，护筒的半径要比桩径大5cm，为了保证刚度，本工程选用钢制护筒。首先将旋挖钻筒钻入土层，再将护筒埋入土层，护筒的埋入方向必须与地平线垂直。

3.4 钻孔施工

钻孔前应先检查地面是否平整，以保证旋挖钻机设备的平稳放置。钻头接触地面时，应小钻速缓速钻入土层，再逐渐加速，垂直方向施钻。在钻孔过程中实时监测，确保不会出现倾斜，并随时调整。如果出现空洞坍塌，需要暂停施工，分析是否钻速、钻头等原因所致，并采取措施改进，将孔内的泥渣吸出，填平孔洞，调整方案后重新钻孔。如果坍塌面积较大，应将护筒等已设置的部件全部取出，回填后按新方案重新施工。

3.5 清孔

虽然本工程采用的旋喷钻头下方加有合叶门开闭，以防止泥渣掉入孔内，但在钻孔后还要进行清孔，以保证旋挖钻孔成桩施工质量。清孔应进行两次：

（1）首次清孔。钻孔施工完成并检查合格后，进行首次清孔，以钻机换泥浆的方式进行，使沉渣厚度、泥浆稠度、泥浆含砂率都达到要求后撤出钻机。

（2）二次清孔。待钢筋笼安装完毕，封孔导管后进行二次清孔，清孔方案如图2所示。

图2 旋挖钻孔清孔示意图

清孔时，首先向孔内注入优质泥浆，然后送风清孔，待清孔结束后，先关机再停水。风量的大小也要严格控制，本工程施工的导管直径是25cm，送风量为20m3/min。送风任务由1台空压机完成，风压的计算公式如下：

式中，P——风压，Pa；

H——风管口入水深度，m。

在清孔过程中，因为钻孔的深度比较深，中途最好停顿一下，待悬浮的钻渣沉淀后再继续送风清孔。

3.6 钢筋笼制作及安装

为了有效保证桩基的稳定性和坚固性，钢筋笼的组成材料要求具有比较高的品质，并且要经过规范的质检工序，对钢筋材料的尺寸、硬度等进行全面质检，及时挑出质量不达标的钢筋加以更换。如果出现表面质量问题，如锈迹、油渍等需要处理干净，表面弯曲需按照设计尺寸调直等。钢筋笼按照设计尺寸下料制作，但也有可能出现与孔位高度不匹配的情况，需要进行焊接处理，焊接后应处理焊接口，以保证强度和表面质量，避免影响桩基质量。如果主筋较多，那么，焊接时可采用交错点焊的方法来处理。钢筋笼按照设计要求安装焊接，在焊接后进行质量检测，合格后进行吊装施工。吊装时选择两点吊装法，在骨架中心偏上的部分取吊点一，在骨架之下的部分取吊点二。吊装到指定位置后垂直缓慢下放，速度不能过快，防止钢筋笼扭转。如果出现扭转，要及时调整再继续下放。

3.7 混凝土浇筑施工

为了保证混凝土强度，混凝土浇筑前需反复试验，设计出最佳的配合比，以配置混凝土材料。水泥等级要超过42.5MPa，并具有理想的和易性、坍落度等指标，这就需要通过施工前的试验确定施工方案。在混凝土拌和站统一配制。为了保证混凝土材料在初凝前送到现场，必须提前规划好交通路线，避免交通拥堵。关注天气，不要在阴雨天进行。混凝土配制完成并检验合格后，及时送到施工现场，进行连续不间断地混凝土灌注。灌注用的导管要求内壁光滑，相连接的导管直径相同并紧密连接，连接的位置不能有缝隙，防止浆液外溢。通常每段导管的长度是2～3m，根据实际桩孔深度进行拼接，每段导管的长度尽可能相同。拼装导管时注意控制中心轴，不能出现轴位偏移超过10cm的情况，本工程要求最大偏移不超过5cm，严格保证施工精度要求。导管拼装完成后送入旋挖桩孔内进行混凝土灌注，注意导管不可触碰钻孔底部，距底部大约30cm。为了避免导管因混凝土灌注出现晃动，需要用丝扣接头处理连接端口。

在混凝土灌注施工中，为了防止钢筋笼被灌注的混凝土托起，需要用孔口吊筋固定钢筋笼的上端，而且灌注时间不可太长，当孔内灌注的混凝土逐渐上升并接近钢筋笼时，应适当放缓灌注速度。孔内混凝土面超过钢筋笼底部大约1～2m后，适当将导管提升。当灌注临近结束时，因此时压力会降低，混凝土上升可能会比较困难，可适当在钻孔内加入水来稀释浆液，并通过泥浆物将一些沉淀物抽出去，再继续灌注直至达到设计高度为止。

4 旋挖钻孔成桩施工中的质量控制措施

本工程按照以上施工方案逐步完成施工，但在施工过程中存在一些问题影响施工质量，需要采取一些质量控制措施来防控质量缺陷问题，主要包括以下几点。

4.1 钻孔深度

在第一个孔旋挖钻完后，要检查钻孔深度是否符合设计要求，如不符合设计要求，需调整旋挖设备参数直至达到设计尺寸，然后根据调整参数进行桩孔的旋挖施工。

4.2 塌空的处理

施工中出现塌孔可能与旋挖机参数、孔壁支撑泥浆性能等有关。需要调整参数，并在泥浆中追加黏性材料。此外，在钻孔施工过程中，应尽量减少与孔壁的接触，避免破坏孔壁泥浆。

4.3 孔径尺寸的问题

孔径大小不仅与灌注桩施工有关，而且与护筒、钢筋笼都存在紧密联系。如果孔径过小，就会影响后续这些构件的安装，钻孔时不用必须与设计尺寸一模一样，因为土层会收缩，所以，实际旋挖钻孔时可稍微扩大孔径，及时通过性能理想的泥浆保护孔壁。

4.4 桩体收缩、孔洞以及断桩的问题

灌注桩质量与浇筑环节直接相关，必须合理控制灌注量、掌握成桩时间，并在施工前反复试验确定最佳施工参数。钢筋笼方面主要是加强焊接质量的控制，拼装钢筋的链接位置，焊缝要处理平整、坚固，钢筋笼应套上保护罩，避免浇筑时受到干扰。在浇筑过程中要注意检查质量，施工结束后全面验收，发现断桩时应及时接桩。堵管也是混凝土浇筑中常见的质量缺陷，应增加振捣次数，灌注前检查管道是否通畅、管道壁是否平整等，合理设计混凝土参数，连续灌浆。