机械成孔灌注桩施工技术分析

许晓明

摘要：分别从旋挖钻机施工、冲击钻机施工以及长螺旋钻机施工三种机械成孔灌注桩施工方法探讨了机械成孔灌注桩施工技术的优缺点。同时，结合施工实际情况，详细论述了机械成孔灌注桩施工中存在的主要问题，提出了对应的解决措施，形成了相对完善的机械成孔灌注桩施工技术体系。

关键词：灌注桩；旋挖钻；机械成孔一、引言

机械成孔灌注桩技术由于主要的施工任务都在隐蔽处进行，导致在整个施工过程中不能对之进行持续有效观察。同时，在成桩之后也不能马上进行检查与验收，一旦施工过程中出现部分质量因素，会对主体工程的质量和施工进度造成影响。因此，有必要在对不同的机械成孔灌注桩的施工技术特点进行分析的基础上，探讨施工过程中存在的主要问题，并提出对应的施工测量，以达到施工设计规范。

二、机械成孔灌注桩的主要施工技术

（一）旋挖钻机施工技术。(1)施工技术。施工工序为：测放点位—钻机就位—点位的复测—旋挖成孔与护壁施工—成孔的验收—钢筋笼沉放—导管的安装—混凝土浇筑。(2) 旋挖桩施工优势及局限性。旋挖钻机进行成孔施工的一个优点是设备的成孔速度快，成本较低、充盈系数小，有利于施工环境的控制。且因为采用了柴油机作为动力，因此对现场的电力负荷要求较低。但是，对于存在较大漂石的地层以及含有密实卵石层的工程，其施工难度较大，导致其成孔作业中存在一定的局限性。

（二）冲击钻机施工技术。(1) 施工技术。冲击钻的施工工序为：测放点位—钻机就位—护筒的埋设—点位的复测—冲击成孔—成孔的验收—成孔清理—钢筋笼沉放—浇筑导管设置—再次清孔—混凝土的浇筑。(2) 冲击钻机的优势及局限性。虽然冲击钻机具有上述相关的施工优点，但是与旋挖钻机相比，冲击钻机的功效比较低，且存在着移动不方便、成孔速度慢等问题，通常成孔速度在30m—40m/天，而且在施工过程中存在着安全性较差的问题。而且在施工过程中产生了大量的泥浆，对施工场地的环境影响较大。而且在施工过程中需要较大的电力负荷。所以，成孔施工过程中一般是与其他的成孔钻机配合使用，主要扮演“清道夫”的角色。

（三）长螺旋钻机施工技术。(1) 长螺旋钻机施工方法。由于长螺旋钻机在施工过程中容易出现成孔孔壁垮塌、孔径缩小以及受地下水影响等问题，因此在施工的组织设计过程中可以根据地层的不同特点采用对应的施工技术方案。① 干成孔施工技术：测放点位—钻机就位—点位的复测—成孔施工—成孔的验收—钢筋笼沉放—浇筑导管的安装—混凝土的浇筑。② 后插钢筋笼施工技术：测放点位—钻机就位—点位的复测—成孔施工—成孔的验收—混凝土浇筑—钢筋笼后插。 (2) 长螺旋钻机优势及应用局限性。长螺旋钻机的施工具有施工速度快、成孔速度高的优点，每日成孔长度保持在120m—150m之间，且混凝土的充盈系数保持在1.05左右。因为小孔径的灌注桩所在的构筑物载荷较小，而且在施工过程中对深入密实卵石层的深度也控制在1m以内，且可以直接采用长螺旋钻机进行施工。在整个施工过程中，长螺旋钻机施工不会产生泥浆，使得整个施工场地较为清洁。对于少数施工过程中遇到粉质粘土层中包含直径较大的卵石时，可以结合冲击钻进行成孔施工。

三、机械成孔灌注桩施工关键点及采用的技术

（一）钻孔工序。从具体的施工条件来看，不论采取何种机械灌注桩的成孔施工，导致护筒漏水的一个主要原因在于护筒铺设过程中，其基坑与护筒之间存在较大的缝隙，导致护筒内外之间的水位差别过大。而且在护筒的提升过程中，孔壁会对护筒产生碰撞，从而导致护筒出现漏水。因此，当铺设护筒的过程中，应该尽量选择土质相对较为均匀的黏土对护筒进行夯实作业处理，且要对粘土的含水量予以关注。在护筒的提升过程中，要尽量避免对护筒壁产生的碰撞。

（二）孔径弯曲与偏差纠正。在机械成孔施工过程中，由于作业设备安置位置不平整、不稳固或者钻孔设备安装过程中没有对其稳定性予以控制，从而导致成孔路径出现弯曲、成孔孔径出现几何偏差等问题。从施工实际情况来看，造成上述偏差的问题主要与施工对象地层的实际地层环境有关，例如地层土质分布不均匀、硬度不一、存在大块的岩石等问题。

钻机安装的过程中，必须确保钻架滑轮与转盘的中心处于一条直线，而且偏差要控制在20cm以下。尤其是在当地层的不均匀程度较大时，所选择的钻机必须具有足够的自重和强度，但是，这将导致成孔施工速度较慢。为了避免出现钻孔倾斜的问题，必须在施工过程中采用导正装置，或者在作业过程中将钻头提出，对钻头进程重复清理，保证钻孔作业精度。

（三）钢筋笼上浮问题及解决措施。钢筋笼上浮现象就是指钢筋笼的实际位置与预期位置相比，其位置相对较高。导致该问题的主要原因是建筑钢筋笼所使用的混凝土自身具有一定的流动性，这将造成混凝土浇筑导管埋深过大，最终使得混凝土将钢筋笼托起的位置超出了设计位置。同时，当使用导管向钢筋笼浇筑混凝土时，若将导管提升，则会在导管深入钢筋笼

1cm左右时对钢筋笼产生冲击作用，使得钢筋笼位置发生变化。另外，当进行混凝土的浇筑作业时，浇筑的最终位置超出了钢筋笼的实际位置，导致上部混凝土较早出现凝固问题，在其表面产生一层硬壳，当将浇筑导管提升时也对钢筋笼的位置造成了改变。

根据导致钢筋笼位置发生变化的原因，可以采取不同的技术措施对之进行处理：① 最初确定钢筋笼位置的过程中要对该位置进行准确定位，确保孔口牢固可靠；② 施工过程中要合理提高混凝土的浇筑施工速度，合理缩短施工时间，避免在浇筑过程中出现钢筋笼上层出现先凝固的问题。且在浇筑施工的过程中要对混凝土灌注的深度以及浇筑导管的埋深进行合理设计；③ 当出现钢筋笼上浮问题时，必须立即停止混凝土的浇筑作业，在对上浮深度和已经浇筑混凝土深度进行计算之后，采用对应的缓解措施。

（四）沉渣过厚问题及解决措施。成孔桩端部出现沉渣过厚问题的主要原因是成孔作业环节中的清渣工序不足而造成的。当沉渣厚度不足时将会使得灌注桩的承载能力以及抵抗变形的能力下降，这主要是因为：① 清孔不到位将导致钻孔作业中需要重复清理端部的沉渣，从而延长混凝土的浇筑时间。加之泥浆比重较大，在混凝土体中下沉的速度快，最终会形成沉渣问题；② 初灌量较少，较少的初灌量不能通过动、势能将其中的沉渣返流出来，使得沉渣持续集中在桩孔的底部，这都会造成沉渣问题。

在施工过程中，可以通过下述措施对之予以控制：确保

30min以上的清孔时间；尽量使用比重合适的泥浆；钢筋笼沉放过程中尽量保持垂直、缓速；使用浇筑导管对底部进行清水的二次冲孔，减少沉渣厚度；将初灌量控制在导管底部能埋入混凝土1.0m以上，确保能对底部沉渣进行有效的冲刷。

结语：机械成孔灌注桩的施工是一个系统化的施工工种，在施工的过程中要根据所施工的实际地层特点选择合适的施工钻孔施工机具作为施工设备，以保证施工工程具有施工工期短、施工质量高、施工稳定、成孔速度快的特点。对于施工过程中存在的典型问题，应该根据工地中所遭遇的实际情况采取对应的措施予以预先解决。

参考文献：

[1] 储小波. 机械成孔灌注桩易产生的质量问题及防治措施[J]. 科技信息, 2010(18).

[2] 魏邦海. 土建施工中的机械成孔灌注桩施工技术分析[J]. 科技与生活, 2011(15).