复杂地基中旋挖钻孔灌注桩施工技术

复杂地基中旋挖钻孔灌注桩施工技术

薛秀熙

中国水利水电第十六工程局有限公司   福建省   福州市   350000

关键词:旋挖钻孔灌注桩;复杂地基；施工技术

摘要:随着我国综合实力的提升，特别是二十世纪以来，我国加快城市化进程，各类基础设施建设进入了一个快速发展期。旋挖钻孔灌注柱施工技术具有抗震性强，噪音小，承载力大，能克服复杂多变的地质条件等优势，正被广泛的应用在各类工程桩基施工中。该技术能有效的提高施工效率，保证施工质量，降低施工成本，并很好的满足工程建设桩基工序需要。本文就旋挖钻孔灌注桩在水利工程复杂地基中的应用进行了分析与讨论。

1前言

旋挖钻孔灌注桩在水利工程中被广泛的应用，桩基施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给工程投资造成巨大的经济损失。因此，旋挖钻孔灌注桩施工技术要求尤为重要，完善落实旋挖钻孔灌注桩施工技术及质量管理，密切注意抓好旋挖钻孔灌注桩施工过程中每一个环节，力争将旋挖钻孔灌注桩隐患消除在成桩之前[1]。

2概述

2.1工程实例

乌沙河泵闸枢纽工程主要建筑物由进水护坦、进水池、进水闸、泵房、出水尾管、出水防洪闸、交通桥(下设消力池)、出水护坦和出水渠等部分组成。泵闸主体灌注桩共计495根，桩基础采用旋挖钻孔灌注桩型，直径为 1.2m，桩顶高程 4.3～7.35m，桩底打入弱风化层以下，桩长6.6～11.6m。

地质测绘及钻探揭露查明。泵站(闸)址场地地层上部为人工填土、粘土(壤土)、淤泥质粘土等。属新近沉积物，呈软可塑状及软塑状，具高压缩性，物理力学性质较差，承载力较低[2]。下部淤泥质粉细砂、粉细砂呈松散状，埋深浅且厚度较大，具高压缩性，中等透水性，物理力学性质较差，承载力较低；中砂、粗砂及砂卵砾石层相对前者粘性土及淤泥质粉细砂物理力学性质稍好，承载力稍高，其埋藏较深，厚度小且分布不均。

2.2重难点分析

1、施工区址河流两岸为赣江支流一级阶地，两岸地下水位略持平于河水位、水力坡降平缓；地下水主要为孔隙潜水，赋存于砂、砾层中，主要接受赣江水侧 向补给和乌沙河水及大气降水垂直下渗补给，含水量丰富，埋深较浅，具承压性[3]。中粗砂、砾砂层易产生流沙等渗透破坏，桩基施工需采取相应护壁措施。

2、桩基处于弱风化泥质粉砂岩，嵌入最大设计高程-4.45m，覆盖层主要为淤泥质粘土、淤泥质粉细砂、中粗砂、砾砂、强风化泥质粉砂岩以及弱风化泥质粉砂岩。根据泵站基础荷载情况结合下部结构工程地质条件，桩基以弱风化泥质粉砂岩作为桩端持力层，桩基施工时需分析碎块状对桩基施工的影响，制定相应的应对方案，以预防桩基施工中遇到碎块体、网纹状体时出现偏孔和卡钻等现象。

3旋挖桩施工技术

3.1定位桩

场地整平后，根据给定的测量控制点，用全站仪在施工场地布置几个二级控制点，然后采用极坐标法或直角坐标法放出具体每个 桩的中心位置或轴线，由于旋挖钻机行走的影响，在放出桩位后，打插短钢筋作为标志，深度不小300mm，并将标高控制到短钢筋上，做好标记，每根桩定位时还需要核准后才能开始成桩。

3.2钢护筒埋设

护筒既保护孔口壁防止坍孔，又是钻孔的导向，因此护筒的垂直度要保证不得大于施工技术规范要求。为防止漏浆以维持孔内泥浆液面，护筒周围土要夯实，最好是采用粘土封口。在上层土质较差时，可将护筒加长至4~6m以提高护壁效果。在松散的杂填土层和流砂层成孔时，需加大泥浆比重，增加化学泥浆的粘度，以提高泥浆的护壁效果。

钢护筒埋设工作是旋挖钻机施工的开端，要求钢护筒平面定位与垂直度准确，钢护筒周围和护筒底脚紧密，不透水。以测量放样定出的桩心短钢筋为圆心， 2-3 倍的孔桩半径为半径，定出三个点，插短钢筋作为标志，要求其中两点连线穿过桩中心，短钢筋埋深不小于300mm，保证其稳定不动，并采用全站仪或水准仪测量一个高程，标定到外围的短钢筋头上，以便控制护筒安装高度及桩顶标高。先挖一个孔桩直径大小的圆坑（留出短钢筋的位置不挖），再把钢护筒吊放进孔内，调整护筒位置，使护筒外边缘到到三个短钢筋头的距离相等，此时钢护筒中心与孔桩中心重合。同时用水平尺或线坠检查钢护筒垂直度，确定钢护筒的孔口标高，然后对称、均匀将护筒外侧与孔壁之间的空隙采用其周围的渣土回填夯实，以固定护筒，使其不移位，不倾斜，夯填时要防止钢护筒偏斜。

图1     钢护筒埋设平面示意图

3.3钻孔施工

旋挖钻孔采用跳挖方式，钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离大于 6m，并及时清除。在钻进回填土层遇混凝土、块石、孤石、卵石等硬性杂物必须减压，上下反复钻进以确保钻孔的垂直度符合要求，合理的钻压在 80～150bar、转速在 15～22 转。进入原生土层（粘土、砂土、粉土层）合理的钻进参数钻压 60～100bar，转速为 18～23 转。粘土层中钻进会阻力小，吸附性强、不易脱落，控制液压手柄变速钻进（23R/Min 左右），粘土层容易产生缩径形成后，桩身局部直径小于设计直径，可在缩孔部位吊住钻头反复扫孔， 降低钻进速度，提钻要慢，多次反复扫孔以保钻具畅通[4]。钻进中要做到三慢：提钻慢、旋转慢、进尺慢。

钻进岩石时，岩石承载力小于 8Mpa 时合理钻进参数(转速为 12～15r/min，钻 压 100～150bar)。岩石承载力＞8Mpa 时使用外荷载方式加压， 且加压过程是均匀的，合理的钻进参数（转速为 15～20R/Min，钻压为 150～250bar）。

钻进持力层基岩层时，使用取芯钻头，须减小钻进压力和钻进速度加大扭矩

以扭断岩石，取出岩芯，钻进嵌岩深度必须大于设计要求且超钻不大于 500mm。

钻孔时要及时清运孔口出渣，避免妨碍钻孔施工、污染环境；钻孔达到预定

钻孔深度后，提起钻杆，测量孔深及沉渣厚度（沉渣厚度等于钻深与孔深的差值）。

3.4清孔

清孔是钻孔施工中保证成桩质量的重要环节，通过清孔尽可能使沉渣全部清

除，使混凝土与基岩完好结合，以保证桩底承载力。

当钻机操作室中的孔深显示仪上的读数与计算处的持力层开挖深度吻合后， 停止钻孔，并对钻头施加一定压力复核孔深，若与地勘建议持力层深度大概一致， 即可组织地勘单位对持力层进行验收。当有效开挖深度满足（含嵌岩深度）设计 及地勘建议开挖要求后，进行清孔。清孔是采用清孔钻头将孔底沉渣取出孔外。 对于有沉渣的干孔，亦可采用与商品混凝土相同牌品的袋装水泥投入孔中，与沉渣一起搅拌均匀，水泥用量可根据孔径大小决定，搅拌时可用钻头或导管拌合均

匀，使沉渣与水泥凝结在一起，提高持力层的承载力或减少孔桩沉降。

3.5混凝土导管安装

导管在使用前必须作水密承压试验和接头抗拉试验，确保接头严密，不漏水、不漏浆。导管上料斗的体积，由桩径、桩长和导管埋入混凝土中的深度来确定，料斗体积应大些为好，确保首批浇筑混凝土的埋管深度。

下设导管一次下放，并要记录好导管下放顺序、每根导管的长度、根数。下设导管时防止碰撞钢筋笼， 导管支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上， 用于支撑悬吊的导管。导管全部下入孔内后， 先放入孔底，以便复核导管长度及 孔深，然后提起 30cm～50cm。导管下设完成后进行混凝土浇筑，浇筑期间使用吊车拆卸导管。

3.6灌注水下混凝土

桩基水下混凝土应连续浇筑，中间不得停顿。由于桩内混凝土不能振捣，主要靠混凝土的自重压密和混凝土的流动成型，必须控制好配合比、浇筑速度以确保混凝土的质量，随时检查混凝土的塌落度。由于混凝土浇筑到顶时残留泥浆会与混凝土混合，为确保桩头混凝土质量，实际桩顶标高应比设计标高高0.5m~~1.Om，最后机械破桩头处理。

4成桩记录分析

为了旋挖钻孔灌注桩在复杂地基中的应用，通过对成桩实时记录，从旋挖钻的旋挖垂直度、施打工序、护筒安装等方面着手，对钻孔进度进行分析。在成桩过程中由于旋挖桩机挖土受力不均匀，所以垂直度造成了偏差，此为影响钢板桩成桩速率的要因。

图2    旋挖桩钻孔记录表

5结语

旋挖钻孔灌注技术是目前桩基工序中所使用的较为新型的成孔桩施工技术，其不受施工条件、混凝土灌注、钻孔工艺等因素的影响，能有效保障桩基承载力，并且具有快速、高效、施工质量好、尘土泥浆污染少、造价低、占地少、移动便捷、钻头种类多等特点，能有效降低桩基沉降[5]；无论是从施工质量、施工效率、施工成本上都有着传统钻机无法比拟的优势，相当于从根本上保证了建设行业的经济效益。因此，旋挖钻孔灌注桩技术正成为桩基工程中被广泛应用的重要施工技术。

参考文献：

[1] 钻孔灌注桩施工技术在公路桥梁施工中的应用分析[J]. 李提.居业,2019

[2] 分析钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用[J]. 许培源;崔洋;张意;唐天雄.中国住宅设施,2022(11)

[3] 钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用[J]. 刘鹏飞;陈堃;陈飞;韩俊潇;杨德行.工程技术研究,2022(20)

[4] 强粘性地层的旋挖钻孔灌注桩充盈系数控制研究[J]. 谭松娥;刘兵;赵江.建筑技术,2021

[5] 旋挖钻机在风化岩层钻孔灌注桩施工中的应用[J]. 郭秀岗.煤,2010