旋挖嵌岩端承灌注桩在临海超高层建筑基础中的应用

刘晓英 孙军利 陈兆生

1. 青岛建设集团有限公司 青岛 266071；2. 青岛市质量监督站 青岛 266071

1 工程概况

某工程位于青岛市，西侧紧临小港湾，原为小港湾码头，建筑物距海岸线约20 m。总建筑面积259 753 m2，地下建筑面积33 130 m2，其中22#楼为超高层建筑，地上44 层，建筑总高度为136.45 m，桩筏基础，剪力墙结构。设计桩端持力层为中风化花岗岩，桩端入岩不小于1 倍桩径，桩基础Φ1 m、Φ1.4 m，长8～16 m不等，桩基共118 根。

1.1 地质条件

工程场区地形相对平坦，孔口地面标高：2.85～5.65 m。场区地貌类型单一，均为第四系全新统以来形成的海岸阶地，表层是人为回填整平改造。场区主要为第四系全新统人工填土，由于海水侵蚀，未见明显的海相堆积层、陆相洪冲积层等。地层为：第①层杂填土，第①2层素填土，第层强风化带，第层中等风化带。

1.2 水文地质特征

根据勘察报告，地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，潜水主要赋存于填土层和砂土层中，承压水主要赋存于基岩裂隙水中。

2 施工难点和特点

（a）由于施工工期紧，塔楼占主导工期，且塔楼部位场地狭小，采用常规的工艺很难达到工期要求。

（b）本工程表层杂填土层以建筑垃圾为主，有较多大块碎石、孤石，对旋挖机施工带来了很大的影响。

（c）因位于海边，受海水冲刷影响，土层中地下水与海水贯通，且局部场区存有较厚砂层，旋挖机开挖过程中易坍孔，影响成孔速度和质量。

（d）嵌岩桩入风化岩深度大，岩样判断难度大。

3 施工原理及优点[1-4]

3.1 施工原理

本工程采用1台BAUER BG 25型旋挖机施工。

旋挖钻机成孔是通过底部带有活门的桶式回转钻头破碎岩土，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头提出孔外并卸土，这样循环往复，不断地取土卸土。

3.2 旋挖钻优点

（a）成孔速度快。旋挖钻机钻进速度快，平均每小时可钻进10 m，这样就有效地保证了工程的施工进度。

（b）环保特点突出。旋挖钻机可以循环使用泥浆，还可适用于干成孔作业。

（c）行走移位方便。旋挖钻机的履带机构可将钻机方便地移动到所要到达的位置。

4 施工工艺

4.1 工艺施工流程

施工准备→测量放样→护筒挖坑及筒底处理→钢护筒就位、筒四周夯填→钻孔就位→钻进成孔→成孔检测→清孔→沉渣厚度检测→移机→安放钢筋笼→下导管→灌注水下混凝土

4.2 施工操作步骤

（a）钻机进场通道及钻机作业场地平整。先平整场地，清除表层杂填土，尤其是含有较大石块土质，换填的部位需压实。

（b）测量放线。首先对设计图纸提供的坐标、高程等有关数据进行认真复核，确认无误后采用全站仪进行桩位放样，桩位确定后，利用十字线放出4 个控制桩位。

（c）钢护筒埋置。为克服海水影响，克服砂层及回填土层的坍塌问题，护壁采用厚10 mm钢护筒，护筒内径大于钻头直径200 mm，护筒长度为4～6 m，共配备6 个护筒，通过旋挖机静压法将护筒压入土层或砂层中，直至强风化岩。根据4 个控制桩位基准进行埋设护筒。护筒埋设应稳定，护筒中心和桩位中心偏差不大于50 mm，倾斜度的偏差不大于1％，护筒与坑壁之间应用黏土填实。

（d）旋挖钻进成孔。钻机和护筒就位后，即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60 cm左右，开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8 m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时进行纠正。现场地质情况复杂，上层为回填土，中间局部存有较厚的砂层，部分场地强风化岩层较厚，局部深处达8 m左右。根据现场地质情况，特选用了3 种不同的钻头：嵌岩钻头、岩芯筒钻、螺旋嵌岩钻头。

（e）岩芯取样。岩样判断准确与否是嵌岩端承桩成败关键，根据地质勘测报告及超前钻计算预挖深度，待深度达到中风化层以后，用筒钻钻进，将孔底中风化层岩石取出，合格后，根据施工图纸向下钻进达到设计嵌岩深度要求，复核深度无误后，即可终孔，取出的岩样进行封样留存。

（f）终孔及清孔。钻孔达到设计深度后，必须核实地质情况，满足要求后量取孔深，然后进行清孔。当确定孔桩深度达到要求后，进行清孔。用嵌岩钻头反复几次，将孔底的沉渣全部取出。清孔结束后测量沉渣厚度，沉渣厚度不大于5 cm立即下放钢筋笼，安装导管，导管安装后立即浇筑混凝土。浇筑混凝土前再次测量孔深及沉渣厚度，若沉渣厚度过大（或坍孔），将钢筋笼吊出重新用旋挖机进行清孔，直至满足要求为止。沉渣的测量是工程的难点，主要采用的测量沉渣方法为测量孔深，若孔深小于成孔深度，则孔底有沉渣，需要清孔。

4.3 钢筋笼的制作与安装

针对不同桩型，按设计图纸制作钢筋笼。沿钢筋笼长每隔2 m设置混凝土垫块，保证钢筋保护层厚度达到设计要求。

下放钢筋笼时注意对孔壁的影响，钢筋笼下放定位后，进行第二次测沉渣，满足要求，得到监理认可后，应尽快浇筑混凝土，如不能满足，则孔底必须重新清理。

4.4 水下混凝土浇筑

（a）灌注桩初灌量应满足设计及有关规范要求。施工时，需根据桩径选用漏斗，漏斗体积必须确保首批混凝土使导管埋入混凝土0.8 m；当混凝土量较大时，采用泵送。

（b）关好导管和漏斗之间阀门，将导管提高30～50 cm，然后将漏斗和储料斗装满混凝土，最后打开阀门开始连续浇筑水下混凝土。

（c）在混凝土灌注过程中，实测实量正在浇筑的混凝土顶面的标高，控制导管埋深2～6 m，最小不小于2 m，以避免出现断桩现象。

（d）桩的灌注时间不宜过长，混凝土灌注应连续进行。灌注时周围不能有重型机械振动作业，以避免坍孔。当出现堵塞情况时，可将导管小幅度升降疏通导管排除故障，但不得左右摇晃移动，也不能提升幅度过大。

（e）当钢筋笼底部埋入混凝土初期，应放慢混凝土入管速度，减少混凝土上升顶力对钢筋笼的影响，避免钢筋笼上浮，作好混凝土灌注记录备查。

（f）根据试桩情况，为确保桩顶质量，混凝土超灌高度应超过桩顶0.8 m，现场测量人员认真测量桩顶混凝土标高。

5 结语

根据本文实践，可得出如下结论：

（a）针对局部砂层较厚，且受海水影响，旋挖机在成孔过程中采用了长护筒，直接将护筒坐落于强风化岩上，避免了坍孔、流沙造成的返工，保证了旋挖的成孔率。

（b）旋挖机成孔时能够将孔底的岩样直接取出，能够直观判断岩样，避免因岩样误判导致桩端持力层达不到设计要求，影响承载力。

（c）旋挖灌注桩成孔速度快，效率高，机械移动快捷方便，大大缩短了桩基的施工工期，为缩短超高层建筑的总工期打下了基础。