超深旋挖机钻孔入岩砼灌注桩施工质量监理控制要点分析

邓新喜

摘 要：随着施工机械化程度的提高，建筑工程桩基础的成孔施工逐步由旋挖钻机取代了冲孔、回转钻孔及人工挖孔；旋挖钻机成孔灌注桩具有钻孔速度快、入岩能力强、综合成本低、安全性好、绿色环保等显著特点，文章结合工程实例，介绍了超深旋挖机钻孔入岩砼灌注桩施工质量和安全生产监理工作的方法和要点。

关键词：旋挖钻机；砼灌注桩；超深入岩钻孔

1 引言

近年来，随着机械化程度的不断提高，各行各业生产速度加快，产品质量不断提高；建筑行业更是如此。随着旋挖钻机机械性能的整体提升，大功率、大扭矩的旋挖钻机可成孔直径2m以上钻孔桩；由于旋挖钻具的不断改进和完善，使得该设备具有对中、微风化花岗岩等硬质岩的超强入岩能力，正被广泛应用于钻孔桩基施工中，并以其钻孔速度快、入岩能力强、综合成本低、绿色环保等显著特点，成为桩基施工中的主力设备。本文通过具体工程实践，介绍了超深旋挖机钻孔入岩砼灌注桩施工质量控制要点。

2 工程概况

深圳市***大厦工程位于福田中心区，项目占地面积5000多m2，建筑高度228m，地下室5层，地上50层；基坑开挖深度最深约32m，基坑采用地下连续墙+钢筋混凝土内支撑支护。桩基础设计为钻孔灌注桩，抗拔桩桩径为1200mm～1800mm、抗压桩桩径为2000mm～2600mm，抗压桩设计有效桩长不小于6m，桩端持力层为入中风化花岗岩不小于2m，当中风化花岗岩层厚较小时，为入微风化花岗岩不少于500mm。由于旋挖钻机施工作业面的需要，钻孔桩必须安排在基坑开挖前的原地面进行施工，钻孔深度不小于35m。

3 钻孔砼灌注桩施工技术难点

3.1 桩径大，最大桩径φ2600mm，钻孔及入岩施工时须分级扩孔。

3.2 钻孔与空孔深度大，实际钻孔深最少34.6m，最大钻孔深度42.9m；空孔深度23.1m～31.1m，孔底沉渣厚度要求不大于50mm，控制难度大。

3.3 入岩深度大，塔楼设计要求桩端入岩深度不小于2m，岩层坚硬，中风化花岗岩饱和单轴抗压强度标准值28MPa，微风化花岗岩饱和单轴抗压强度标准值62MPa。

3.4 桩顶标高低，最低标高为-31.4m，现场控制难度大。

3.5 施工场地狭小，地连墙及工程桩钢筋笼制作于施工场地内进行，无法整体放线，桩位测量定位控制困难。

3.6 桩基础与基坑支护地下连续墙交叉作业，现场施工组织困难。

4 超深旋挖钻孔入岩砼灌注桩施工质量控制要点

4.1 严格审查施工方案，把好施工机械选择关

桩基直径大、入岩深，岩层坚硬，中风化、微风化花岗岩饱和单轴抗压强度标准值分别为28MPa、62MPa，进场的旋挖钻机必须具备施工大桩径、能入微风化岩层的能力。施工方案选用三一重工SR360及以上型旋挖钻机，从目前国内外各种旋挖机型性能的综合分析，基本具备本工程的需要。现场初期实际进场三一重工SR420Ⅱ型旋挖钻机，该机动力头配备有3组马达、减速机，最大提供420kN.m的超强输出扭矩，最大成桩直径φ3000mm，最大钻孔深度110m；具有“标准”、“低速大扭矩”、“高速小扭矩”三种钻进模式，满足各种工况条件下的施工要求；同时，该机首创自动脉冲加压破岩技术，通过给岩层施加符合岩石破碎机理的周期脉冲压力，大幅提高入岩效率，并最终实现“自动入岩”，施工效果较好；后期进场一台德国宝鹅BG30型旋挖钻机，其性能接近SR360。

4.2 加强现场测量放线的复核控制，多次定位复核

由于施工场地狭小，地连墙及工程桩钢筋笼制作均在施工场地内进行，无法整体放线，只能采用多次施放桩位的方法进行。根据定位轴线的坐标计算出每一根桩的坐标，待桩位工作面出现，即采用全站仪施放施工桩位点，再根据桩位点埋设护筒。正式钻孔前在护筒顶面铺放模板利用全站仪二次定位，拉十字线引至护筒边定位，控制桩位偏差在规范允许范围内；同时测量护筒顶标高，为钢筋笼定位提供依据。

4.3 成孔过程中泥浆比重、稠度的控制

钻孔采取旋挖钻机施工，钻头自身取土，不靠泥浆携带，取土界面与孔内泥浆互不掺混，泥浆仅起支撑固壁之用。固壁泥浆选用中粘度钠基膨润土，细度要求高，细度模数选择220目，含砂率低，护壁效果好，配制泥浆具有能充分发酵、胶体率高、不分层等特点，优质钠基膨润土加分散剂Na2CO3及掺合料CMC、烧碱等用高速制浆机搅拌而成，掺合料CMC、烧碱比例按膨润土用量的0.2-0.4%控制。钻头磨岩过程中，钻具周围岩石被磨成粉细颗粒，钻头产生的热能将粉细颗粒胶结在钻具周围，增大了摩擦阻力，配制的高性能泥浆能够有效降低钻具产生热能，对磨岩产生的岩屑悬浮置换效果好，减少机械磨损，提高钻进效率。

4.4 终孔条件的控制与孔深验收

本工程塔楼抗压桩均在施工前进行了超前钻探，现场根据超前钻岩层的深度及设计要求的入岩深度、埋设的护筒顶标高，计算终孔孔深；钻进过程中及时跟进旋挖钻机进入持力层的深度，联系地勘单位负责人员判别岩样及深度是否与超前钻吻合，相吻合时按计算孔深进行终孔验收；由于桩径较大，“一孔一钻”不能完全体现持力层情况，有时与超前钻资料差异较大，则以地勘单位具体负责人员判定持力层标高或实际取出岩样的特性，确定终孔标准及深度，现场进行终孔验收，从而保证了桩端持力层的准确。

4.5 钢筋笼与吊筋的质量控制及钢筋笼就位标高控制验收

4.5.1 钢筋笼除按设计的钢筋品种、规格、数量及桩径对应的钢筋笼直径、制作焊接质量、终孔孔深对应的长度验收控制外，起吊钢筋笼前首先检查吊点的牢固程度及钢筋笼加劲箍数量、大直径桩加劲箍的三角形加强处理措施，大直径钢筋笼为了防止在吊装时钢筋笼的弯曲变形，现场严格采用工字钢扁担进行吊装。

4.5.2 钢筋笼入孔后，根据吊筋和护筒之间的距离及开孔时护筒上的十字定位线，检查其是否处在桩孔中心；钢筋笼入孔就位后，检查吊筋吊环位置是否与护筒顶标高一致，如吊筋长度超出护筒面较多，则表明钢筋笼标高未到位，应立即吊出钢筋笼，查明原因处理完成后重新吊装就位；钢筋笼正常就位后穿放定位钢管，将钢筋笼进行固定，以防止钢筋笼标高变化。

4.6 孔底沉渣的检查验收

钻孔钻进至设计标高经现场及时验收确认终孔深度后，及时进行钢筋笼吊装就位，在灌浆导管安装完成，进行砼浇筑前复测孔深，与终孔验收深度一致或少于50mm时，方可进行砼浇筑；如若终孔后不能及时进行钢筋笼就位，则钢筋笼吊装前必须进行清孔，旋挖钻机将钻头提离孔底10～20cm空转，保持泥浆正常循环进行第一次清孔换浆，确保钢筋笼正常就位；钢筋笼和灌注导管下入孔底后灌注砼前，进行孔底沉渣检查，若沉渣厚度超过规范允许要求50mm时，必须进行第二次清孔，利用灌浆导管采用气举反循环清孔工艺；因塔楼桩径较大，第二次清孔时使用12m3以上的空压机，气体管道深度约为孔深的三分之二，以确保桩孔壁的稳定及孔底沉渣的完全清除；进行第二次反循环清孔的过程中，导管应由吊机吊起从桩孔中心向周边适当缓慢提升移动，清孔时应随时用测绳测量孔深变化和基底沉渣，检查循环吸出泥浆含沙量，直至吸出泥浆浓度、含沙量与孔内泥浆一致时，测量基底沉渣满足设计规范要求后应立即关闭空压机，防止因过度清孔导致的塌孔现象，清孔验收泥浆比重小于1.10g/cm3，含沙量小于4%，孔底沉碴厚度小于50mm，即刻进行砼浇筑。

4.7 水下砼浇筑的质量与钢筋笼上浮的控制

浇筑过程中应注意砼的塌落度、和易性以及浇筑的连续性，同时由于空孔深度较大，下料速度应适当控制，否则易造成钢筋笼上浮现象的发生；砼灌注前要对各作业环节认真检查，指定有效的预防措施；严格遵守操作规程，根据清孔情况和浇筑过程及时联系砼搅拌站保证灌注作业连续紧凑，重视砼面的准确；施工管理人员应正确指导导管的提升，提升应匀速平稳，控制灌注时间在适当的范围内，如遇突发事件导致浇筑停滞时间较长，应不断提升导管防止卡管、堵管；灌注砼时，项目部应安排专门的技术人员负责桩顶砼标高及砼超灌注高度的控制，达到既保证桩身砼完整又不浪费原材料的要求。

5 施工安全

现场旋挖钻机数量多，施工前做好对旋挖钻机三级教育和安全技术交底，施工单位应合理布设各台旋挖钻机的行走路线以及泥浆池、循环沟的位置，最大限度利用场地所有钻孔；旋挖钻机行走时应安排专人指导，应注意不要在坡地上改变行驶方向；桩孔钻孔旋挖钻机施工作面应铺设砖渣、碎石垫层，并铺垫14mm以上钢板平整场地，以保证在入岩作业时大的震动不致造成孔壁坍塌，同时对护筒的长度进行处理，采用3000mm长护筒埋入，加强孔壁的整体稳定性；在钻孔入岩的过程中，为减少钻机对孔壁的影响、提高机械效率以及对机械使用寿命的保护，现场采用分级钻、扩孔施工工艺，取得良好的效果。

现场人员必须穿戴劳保用品和安全帽，旋挖钻机司机及辅助机械的操作人员必须经过培训、持证上岗，熟悉设备所有的安全标志、警示牌的作用和内容，熟悉使用说明书，掌握设备的性能及操作规程，并遵照执行；工前必须认真检查设备，定期对机械进行检查维修保养，做好施工前的各项准备工作，严禁“带病”作业。

对现场浇筑完成的孔洞应及时回填，如未能及时回填应做好安全防护措施，四周设专用的围挡结构，防止人员不慎落入。对填埋的孔洞在现场做好标识，防止车辆机械行走陷入。

现场工完场清。灌注桩划定每台旋挖钻机的作业范围，其施工顺序由一边向另一边推进，在完成一定区域范围桩基施工后，及时进行场地清理、回填平整，保持场地干净、整洁、承载力达到设备行走的要求。

6 结束语

超深旋挖钻孔入岩砼灌注桩施工质量的好坏，关键是各道工序的质量控制点的监控，监理工程师在各环节严格把关，就能保证整个桩基施工的质量，达到令人满意的效果。

参考文献

[1]王自强.对大直径扩孔钻头结构的几点认识[J].矿山机械，2011.02.

[2]张秀龙.复杂地层下的大直径嵌岩桩施工方案介绍[J].城市建设理论研究，2011.28.