谈旋挖桩基础设计

闫丽兵 郝 静 关庆港

(信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，广东深圳 518040)

20世纪50年代在国外的工程实践中，旋挖桩基础的施工已经初步形成，但在设备上与目前使用的设备有较大的区别。1993年～1994年，在上海浦东的建设中出现了我国最早的旋挖桩基础施工实例。在国家重点工程青藏铁路的施工中，旋挖桩基础被大规模的采用，正是从本项目开始，旋挖桩在我国的工程中被大量采用。

1 概述

旋挖桩是指由旋挖钻机施工的桩型，全称旋挖钻孔灌注桩，工程上简称旋挖桩。旋挖桩主要适用于土层、砂层、粘性土层，以及较松散的、粒径较小的卵砾石层，在青藏铁路工程中穿越了深达百米的冻土层。

旋挖桩施工工艺旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。

2 旋挖桩基础的优点

1)施工速度快。旋挖桩不像人工挖孔桩，每天掘进的深度有明确的规定，不得超挖。钻机可以满负荷的进行施工。根据地质情况的不同，钻进速度一天可以达到几十米到百米左右。

2)施工安全性高。由于施工人员不存在地下作业，能避免缺氧、塌方等带来的不安全因素，保证了施工安全、进度，避免了较大的安全隐患。

3)施工过程中噪声污染小。旋挖桩机施工过程中无需爆破，其噪声主要来自机身发动机的声音，相比冲孔、钻孔灌注桩、人工挖孔桩，噪声污染要小很多，能很好的满足现代化施工对减小噪声污染的要求。

4)有利于环保。旋挖桩施工可以采用泥浆护壁施工和干法施工两种工艺，其对泥浆的要求比钻孔灌注桩和冲孔灌注桩的要求低，可以有效的减少施工过程对泥浆的使用量和外运量，大大的减少施工成本。

5)机械化程度高，可自行行走。旋挖钻机的履带可以自行行走，施工过程全机械化，人工配合要求低。

6)无需提供动力电源。目前市场上使用的旋挖桩机都采用机身柴油发动机提供动力，对施工场地没有用电的情况下，尤其适用，同时也省去对电缆的拖运布设和防护，安全性相对比较高。

3 旋挖桩基础的缺点

1)施工单位前期投入比较大。由于一台旋挖钻机成本较高，施工若自购设备，则前期投入成本较高。目前市场上较多的是采用租赁设备来降低前期成本。

2)施工场地要求较高。旋挖钻机为履带式，在成孔过程或调整机位行进时，对场地要求较高。若地表水丰富或者在雨季施工则要慎重考虑。

3)由于旋挖钻机对护壁的要求较低，对于松散的土层，容易发生坍塌，造成二次开挖，增加成本。

4)需要其他机械配合。比如桩基土方处理时的车辆配合，桩基混凝土浇筑过程中的吊车配合。

4 本项目工程概况及地质概况

本项目位于重庆市两江新区水土工业园区，拟建场地毗邻园区道路，交通较为便利。拟建建筑主要为厂房以及研发大楼等配套设施，规划用地面积239 680.80 m2，建筑总占地面积86 893.00 m2，总建筑面积191 000.00 m2。厂房体形比较大，长度×宽度为370 m× 96 m，柱网尺寸为9 m×12 m，为本项目最主要的建筑，位于场地内地质条件最复杂的区域。

本工程地勘报告由重庆南江地质工程勘察院于2011年8月完成，勘察区整体位于构造剥蚀、侵蚀丘陵沟谷地貌。勘察区原始地貌为沟谷山脊地貌，生产厂区区域有沟谷自北西至南东经过。勘察区属中亚热带湿润季风气候区，据现场调查和走访，场地内及其周边无河流、冲沟、堰塘等大型水体分布，场地内水文地质条件简单。场地为新平整地块，上层的人工填土层为新近填土，采用机械抛填，未经分层夯实处理，填土结构松散，成分以粉质粘土和砂、泥岩块碎石为主。填土厚度10 m～35 m之间，平均厚度约25 m。场地内基岩为泥岩和砂岩，其中以泥岩为主。

方案设计阶段，基础形式的选择一直是一个重点，钻孔灌注桩、冲孔灌注桩(考虑到填土中有较大泥岩块)、经地基处理的复合地基、旋挖桩等。经过多次的专门会议和实地考察，以及对重庆地区其他项目的考察，最终决定采用旋挖桩干法施工。基础施工由2011年10月开工，11月中旬基本完工，完成直径由800 mm～1 600 mm旋挖桩300根，混凝土采用了水下混凝土施工工艺，经检测，所有桩都满足设计要求。

本项目采用旋挖桩的主要原因有以下几点:

1)人工填土平均厚度深，且为新近抛填，未经夯实，若采用人工挖孔则存在极大的安全隐患，且施工周期无法满足业主对进度的要求;2)场地基岩主要为泥岩，旋挖钻机可以钻进，持力层能满足要求;3)地下水及地表水不发达，施工期处于重庆的少雨期;4)场地周边不具备大量制造泥浆的条件，同时也无法满足业主对节约成本的要求;5)重庆地区旋挖钻机数量众多，可以满足对设备的需求量。

5 本工程旋挖桩成孔过程中出现不良地质情况时的处理措施

1)对不良土层表面陷机的处理措施:由于该项目施工场地均属粉质粘土，地表面、压实度较差，旋挖机施工行走易陷机，因此在平基完成后，地表面应铺设一层碎混凝土渣，碎砖渣，厚度不得小于500 mm，才能保证旋挖机械的正常行走施工。2)对淤泥缩径等地质情况的处理措施:用膨润土、纤维素、火碱等机械造浆护壁成孔，造浆比重为:水1 200 kg∶1 000 kg膨润土∶100 kg甲基纤维素∶0.5 kg火碱。3)对回填土层塌孔时的处理措施:C20混凝土回填二次钻进;也可采用钢护筒护壁措施。

6 重庆地区“关于加强对旋挖桩成桩质量检测的通知”

重庆市质量监督总站针对旋挖机械钻孔桩在成孔过程中容易出现塌孔、混凝土振捣不密实等严重质量隐患的实际情况，于2011年8月出台了《关于加强对旋挖桩成桩质量检测的通知》，其中对检测机构、检测设备、检测方法、检测参数等都作出了明确的规定，可以说，旋挖桩在重庆地区的大规模实际应用中得到发展，同时也暴露出一些切实存在的问题和隐患，严格按照该通知的要求来进行检测，必定能为建筑工程质量，为基础建设提供强有力的保证，值得其他地区进行参考。

［1］ 黎中银.旋挖钻机与施工技术［M］.北京:人民交通出版社，2010.

［2］ 何清华.旋挖钻机研究与设计［M］.南京:中南大学出版社，2012.

［3］ 张晓军.浅谈旋挖钻机在各种复杂地层的施工技术［J］.山西建筑，2011，37(13):86-87.