螺旋冲击钻在钻孔压灌桩基础工程中的应用

赵连平

黑龙江龙华岩土工程有限公司

螺旋冲击钻在钻孔压灌桩基础工程中的应用

赵连平

黑龙江龙华岩土工程有限公司

近年来随着建筑市场的不断扩大，我国建筑桩基发展迅速，针对不同地区和地层，产生多种桩基施工工艺，从施工速度、施工质量控制、施工造价、适用地层等方面很难对每种工艺做出确切评价，但每种桩基施工工艺都有其固有的特点和应用优势，同时也都存在各自的弊端，日常设计施工中，可以对一些工艺进行综合整理，混合配套应用，可以起到很好效果。海南某工程中对螺旋冲击钻成孔和钻孔压灌桩施工相结合，结果令人满意，值得借鉴。

1　工程地质概况

三亚某小区一期工程位于三亚市吉阳镇的西边，场地地质条件复杂，地层情况自上而下依次为：素填土，主要填料由粉细砂和黏土团块组成，混杂较多3～10cm的碎石和20～60cm的块石、局部块石最大达1m以上，堆填时间约1～3年，厚度2～8m；粉质黏土；粗砂；粉质黏土。地下水位为自然地面下2～4m

2　基础形式确定及设计概况

针对该工程地质条件，由于场地为大面积大深度回填，无法采用天然基础。业主与设计、施工等多方共同进行了研究和探讨，首先确定采用桩基础。由于场地范围很大，回填土层较深，其中所含大块块石较多，给桩基础施工造成障碍，如果将该部分回填土挖除换填，工程量大，造价也高。为能够保证成桩，该工程适宜采用冲击钻施工，但正常的冲击钻施工速度很慢，现场满布泥浆，作业条件差，环境污染严重，最主要是该工艺无法满足业主要求很短的工期；静压管桩施工速度快，但在有大块块石的情况下，无法压入，锤击依然不可能穿越；采用普通的钻孔压灌桩施工速度快，但遇块石地质条件下很难钻进成桩。只要能在成桩前或成桩过程中处理掉桩身范围内的石块，即可成桩。经研究，采用螺旋冲击钻可解决地层中的石块障碍问题，且螺旋冲击钻与钻孔压灌桩均采用长螺旋钻机主机，可以进行设备综合利用，节省设备投入成本。经测算采用螺旋冲击钻引孔后再进行施工的钻孔压灌桩桩基础，整体造价低于采用静压管桩的整体造价。经螺旋冲击钻在建筑体外试引孔后，其引孔速度、引孔孔径、深度以及与钻孔压灌桩施工的桩机的配合，均令人满意，决定采用螺旋冲击钻穿越有障碍地层，然后进行钻孔压灌桩基础施工。

本工程共6栋高层和连体地库，高层基础采用600径钻孔压灌桩，桩长27m，单桩极限承载力3600KN，共计1400根，地库采用600径钻孔压灌桩，桩长19m，单桩极限承载力2200KN，共计900根。

3　工程施工

（一）设备配备

按业主要求的工期进行施工设备配备，采用三台螺旋冲击钻引孔及配套的空压机进行破除障碍的引孔施工，三台长螺旋钻机进行钻孔压灌桩施工。螺旋冲击钻引孔时，采用的冲击钻头直径与设计桩径相匹配，防止引孔孔径过小，桩身范围内障碍物破除不净，钻孔压灌桩无法施工；引孔孔径过大，钻孔压灌桩无法施工时砼浪费增加造价，同时容易形成孔壁泥皮夹层影响桩的承载力。

（二）螺旋冲击钻引孔施工

按设计图纸进行定位放线、验线，并在桩点位置打入0.5m深白灰点，螺旋冲击钻对点时，以桩位白灰点为中心，以300mm为半径划园，使冲击钻头下落并置于划定的圆弧内，调整钻机的垂直度，然后开始冲击给进，保证成孔孔位的准确和孔的垂直度，否则钻孔压灌桩机的桩点对位和垂直度控制不与引孔重合，会给施工造成困难。引孔深度参照地质报告，一般回填的破碎山石下部为原池塘底的淤泥质软土，操作手通过冲击钻的反应也可以判断。由于上部为回填土，按照钻孔压灌桩的设计原则，桩间距为3d，如果连续引孔，后续引孔过程中，容易在冲击作用下产生挤土作用，从而使桩间的碎石土移向前面引完的孔内，因此，采用跳跃式的隔一桩位引孔。

由于施工中引孔和成桩使用双套设备，引孔完成后不能马上进行成桩施工，引完的孔位，空孔放置，容易产生孔内积水塌孔，致使孔壁石块掉落，形成新的障碍；冲击引孔时孔壁受到挤压作用，引完的空孔，放置过程中孔壁土体的回弹和孔壁的土压力作用，也容易产生缩径，试块突出与孔壁，也会形成新的障碍。因此引孔后必须将引孔反出孔口的破碎土体填入孔内，对孔壁的完整性起到保护作用。同时防止了孔口严重塌方造成场地不平，影响钻孔压灌桩行走施工。

引孔施工时，必须对引孔的孔位进行校队，并保证对点准确。场地范围内的第二遍或第三遍引孔需重新放线或对桩点校对后实施。

（三）钻孔压灌桩施工

钻孔压灌桩施工前，先校对桩位引孔孔位，保证桩位的准确性和与引孔排除障碍位置相统一，否则或产生桩位偏差或钻进中遇到障碍。施工方法：

1.开钻之前设置控制钻进深度标识。

2.钻进灌注混凝土

（1）钻进过程中观察钻机状态是否遇到障碍物，钻至孔底后，开始连续泵注混凝土，边提钻边泵送，直至孔口，混凝土坍落度控制在20～25cm；

（2）提钻时要确保提钻速度与混凝土泵送速度相协调，保证混凝土包裹钻杆1m以上；

（3）成孔后，确保混凝土高出设计桩顶500mm。如果混凝土回落，应及时填满。

3.钢筋笼安放

安放时应保证钢筋笼竖直，避免刮碰孔壁。钢筋笼插入孔内的混凝土中，当钢筋笼靠自重无法完全下入时，需施加外力使其下入。可以采用顶部振动施压等方式

4　本工程实施结果

1.工期：按照业主要求，40天内完成整个工程，实际施工中个别单体的引孔与钻孔压灌桩施工没能完全匹配，对施工速度略有影响，但整体工程施工速度很快，35天全部完成，比业主要求的工期提前5天完成。该桩基础工程的施工速度创造了三亚市同类工程的纪录，比冲击钻工艺方案工期至少提前2个月。

2.质量

经对已完成的桩基础工程静载试验和动载试验，全部符合设计要求，质量合格。桩位偏差检查验收中发现个别桩位偏差较大，但由于本工程采用桩径小，设计均采用群桩，规范允许偏差较大，仍能满足规范验收要求。

3.造价

本工程由于采用的桩径较小，因此施工工程量相对减少，从而相对降低了造价。施工完毕后，经对造价进行比较，经济性优于设计概算水平，造价低于管桩和普通冲击钻孔灌注桩。

上述工程采用的两种工艺相结合的施工方法，后续在海南的其他工程项目中也进行了应用，均取得良好的效果。

5　结语

螺旋冲击钻，在存在岩层、孤石或其他块质障碍物的地层，可以在小直径桩（桩径为400mm～800mm）施工中作为辅助措施，与其他工艺相结合，提高效率，降低造价；尤其与长螺旋钻孔桩、钻孔压灌桩等采用螺旋桩机施工的工艺相配合，效果更佳。但施工时，由于设计桩径一般较小，冲击锤为圆环对点，容易产生桩位偏差；另外引孔和成桩两遍成活，也容易引起桩位偏差，因此应注重控制上述过程，必须严格控制桩位偏差。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.036