旋挖桩干法成孔施工工艺及质量保证措施

刘 安 民

(和榆高速公路建设管理处，山西 左权 032600)

旋挖桩干法成孔施工工艺及质量保证措施

刘 安 民

(和榆高速公路建设管理处，山西 左权 032600)

介绍了旋挖成孔的工艺类型，阐述了旋挖桩干法成孔方式的施工工艺，从坍孔处置、缩孔和弯孔处置、混凝土浇筑等方面，提出了施工质量保证措施，指出旋挖桩具有成孔速度快、成桩质量好、环境污染小等优势。

旋挖钻机，干法成孔，灌注桩，混凝土

钻孔灌注桩是我国桩基施工中应用最为成熟的技术之一。旋挖桩是钻孔灌注桩的一种，其具有成孔速度快、成桩质量好、施工噪声小、环境污染少、施工工期短等特点，得到了我国公路建设者的广泛认可，被认为是一种先进的绿色施工工艺。目前，该技术在我国很多省市得到了广泛应用，取得了可观的效益。

1 概述

旋挖钻孔灌注桩，一般指由旋挖钻机施工的桩型(见图1)，简称为旋挖桩。适用于各种土质层和砂类土、碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。

常见的旋挖钻头有螺旋钻头(见图2)、旋挖斗(见图3)、筒式取芯钻头、扩底钻头、冲击钻头、冲抓锥钻头、液压抓斗和挤石钻头。应根据不同的地层选择适用的钻头类型。

旋挖钻机的成孔速度最快能达到1 m/min。据统计，在相同的地层中，旋挖钻机的成孔速度是转盘钻机的5倍～10倍。与传统成孔方式相比优势显著，可有效保证施工进度，节省工期，减少施工投入。

选择使用旋挖桩工艺，施工中基本无噪声、无振动、无地面隆起或侧移，对环境影响很小；适应性强，可穿越各种土层，甚至可以嵌入基岩；施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩；技术成熟，成桩质量好。

旋挖成孔工艺类型有四种，分别是干孔钻进、造壁钻孔、全护筒钻进、静浆护壁钻进四种。选择采用旋挖桩时，应根据不同的地质结构，选择适用的成孔方式。干式或清水钻进工艺主要适用于一些粘结性较好的土层，在钻进中无需进行泥浆护壁。在土质松散或有地下水分布的土层，由于钻进中孔壁不稳定特别容易出现坍塌，则必须采用泥浆护壁工艺进行钻进作业。

2 干成孔方式施工工艺

在某工程中，设计的桩基穿过的土层上部较为松散，以回填土层和粉砂岩为主，且施工场地地质结构较为复杂。经施工方综合考虑地质条件、工程设计和施工工期等要求，决定使用旋挖钻孔灌注桩技术，成孔方式为旋挖钻机干法成孔，如图4所示。

按照设计和施工要求，不同的土层应使用不同的钻进钻头。在本次施工中，根据施工现场地质条件，决定使用旋挖斗钻头在回填土层中进行钻进，使用旋挖捞砂钻头进行清孔。使用旋挖截齿桶钻进行嵌岩段的钻进，使用旋挖螺旋钻头进行局部砂岩部位的钻进。

1)施工准备。主要是平整施工场地和确保钻机安全就位施工。在正式施工前，将场地杂物进行清除。为防止钻机发生沉陷等，应对场地进行碾压处治，确保其强度能有效保证钻机安全。合理设计场地的布局，做到通道通畅，应利于钻渣外运和钻机转场，确保混凝土泵送的快捷。旋挖钻机和其他机具应准时入场，各设备安全就位后，进行钻机钻头中心是否和桩中对应一致的校核，要求将误差控制在2 cm以内。

2)埋置钢护筒。为防止钻进中出现的地表层大面积塌孔现象，应采用人工挖坑的方式在桩位点进行护筒埋置。合理选择护筒，采用的护筒内径应比钻头直径大100 mm，其他指标应符合设计要求。

护筒埋设完毕后，应使用粘土将护筒与坑壁之间的空隙进行填埋并压实，其顶面应比地面高20 cm～30 cm。同时，进行护筒倾斜度检测，应将其偏差控制在1%以内。

进行护筒埋深控制，其目的在于有效确保钻机钻进过程中的竖直度。在粘性土中，护筒的埋深应控制在4 m以上。在砂土中，护筒的埋深应控制在8 m以上。

3)钻孔。当钻机就位准确后开始钻进，在刚开始钻进时，要低速钻进，放斗要稳，提斗要慢，以确保孔位无偏差。钻进护筒以下3 m后即可高速钻进。

在孔口段(一般是5 m～8 m段)的钻进中，对钻进的垂直度应予以实时监控，对出现的偏差应及时采取纠偏措施。应建立钻进过程的定时检测制度，按制度要求进行钻孔施工记录的填写。

4)清孔。钻头钻进到设计深度后，为将孔底虚土尽量装入斗内，钻斗应留在原处旋转数圈。清理孔底时，沉渣的清理一般是使用沉渣处理钻斗排出，在进行混凝土浇筑前，为有效减少桩底沉渣厚度，可将装满混凝土的大方量漏斗快速放下，利用重力冲击来压缩桩底浮渣的厚度。

5)钢筋笼制作和安装。在钢筋加工平台进行钢笼加工，焊接好的钢笼应符合设计要求。在设计中，钢笼进行起吊和移位而产生的变形应予以考虑。对存放钢笼的场地应进行处置，确保其坚实平整。

利用吊机将钢笼整体吊装到孔内。下放时，应对准孔位，钢笼应顺直且缓慢下放，禁止强行下放。防止倾斜、弯折或碰撞孔壁。下放困难时，应查明原因并处理后继续下放。

6)声测管安装。在钢笼加工的同时按设计要求的根数进行声测管安装，并使用加强筋将其对称焊接在钢筋笼内侧。应确保安装好的管内无异物，为避免灌注中混入混凝土浆，各节段连接处应使用胶带封合密实。安装好的声测管使用灌水实验检查无误后封闭两端。

7)导管连接。为防止发生漏浆，导管各节段的连接处应使用橡胶密封圈进行密封。在进行灌浆前，应使用气泵进行导管的水密承压试验确认其不存在漏水现象。导管底部应距离孔底一定距离，一般控制在30 cm左右。

8)二次清孔。将排气管插入导管内，其底部应与导管底部具有一定距离，一般是在2 m左右。将压缩空气从排气管底部喷出，经过多次循环后，达到将孔内沉淀、钻渣排出的目的。可直接使用空吸泵进行清渣，该法用于孔深不足10 m时较多。

9)混凝土灌注成桩。当孔底沉渣厚度符合设计要求后，即可开始进行混凝土的导管灌注作业。灌注作业必须连续进行，不得无故中断。为使得桩顶下桩身的混凝土强度符合设计要求，灌注桩的顶面应比设计的高，该高度差一般控制在30 cm～100 cm左右。在灌注过程中，专人实时进行混凝土面上升高度的观测，并做好灌浆记录。随着混凝土面的上升，应逐节进行导管拆除。

为确保桩身质量，应采用隔桩法施工，相邻桩混凝土的强度达到设计强度的70%及以上即可。

3 施工质量保证措施

在施工中，应采取有效措施，确保施工的质量。对出现的坍孔、斜孔等情况，应停止钻进，采取措施后方可继续施工。

1)坍孔处置。当坍孔发生在钻进中时，应及时查找原因并采取有效的处置措施。对坍孔不严重的，一般采取原地回填捣实后继续钻进方式，也可以采用加深护筒埋深后继续钻进方式。当坍孔严重时，则必须将原孔回填密实后重新进行钻进。还可以采用在发生坍孔的桩基周围一定距离对称钻孔进行水泥砂浆压灌后继续钻进的方式，这主要适用于松散的填土层或是石块含量大的土层。

2)缩孔和弯孔处置。对在钻进过程中发现的弯孔缩孔现象，可通过扫孔来有效解决，即使用钻头在弯(缩)孔处上下反复多次扫孔，通过扩大孔径来确保钻洞正直。对于探头石等障碍物将钻头挤向一侧导致的严重弯孔，则需要将小片石或卵石与粘土拌合均匀后，将其回填到偏孔处，待其自然沉降密实后继续进行钻进的方式。

3)埋钻和卡钻处置。使用干法成孔过程中，当一次进尺太多时，则特别容易出现埋钻。在钻进过程中，当钻头底盖合龙不好时，其自动打开则容易导致出现卡钻。还有就是碎石掉落导致的卡钻，这种情况在碎石地层中出现的较多。

对出现的埋钻或卡钻不可以强行启动钻机。当遇到埋钻或卡钻时，钻头周围所形成的侧阻力是很大的，强行启动则容易导致钻杆扭断、动力头损坏等。首先，应采取有效措施保持孔内压力以防止孔壁坍塌，再根据形成埋(卡)钻的原因采取对症措施逐步消除钻头周围的侧阻力。

4)混凝土浇筑。为确保成桩质量，混凝土浇筑过程中不得出现停顿。在浇筑过程中，桩身密实是不能通过振捣来实现，其主要是通过混凝土的自重压密和流动来实现，则进行混合料的配合比、坍落度等指标控制就成为确保桩身密实的关键。

5)遇到流砂、淤泥时的措施。对出现的不严重的流砂、淤泥，应通过稳定液护壁来提高孔壁稳定性，将钻进速度降低后继续进行作业即可，当遇到比较严重的流砂时，采用较多的方法是在流砂段使用钢护管将孔壁稳定，等浇筑混凝土上升面超过流砂段以上后，再迅速拔出钢护管。使用该法的缺陷在于增加了工程成本。

4 结语

旋挖灌注桩是具有自动化操作技术的钻孔设备，成孔速度快，成桩质量好，是一种绿色桩基施工工艺。其工效是普通回旋钻机的1倍。同时，能够适用不同的地质工程，使地域限制对桩基施工的影响降至最低。缺陷在于旋转钻机昂贵，施工成本较高，这是影响旋挖桩广泛应用的最主要因素。

随着技术的发展，施工成本将进一步降低，特别是高速公路建设向中西部地区的扩展，旋挖桩在我国具有极大的应用和发展前景。

[1] 李成芳，熊启东，孔凡林.旋挖成孔灌注桩在松散高填方地基中的应用[J].地下空间与工程学报，2010(6)：108-109.

[2] 刘晓荣.湿陷性黄土旋挖钻成孔灌注桩施工方法[J].科学之友(下)，2012(9)：96-97.

[3] 章新安，谭向军.多年冻土区钻孔灌注桩干法成桩施工技术[J].山西建筑，2006，32(13)：76-77.

The construction technology and quality assurance measures of rotary digging pile dry dry-boring

Liu Anmin

(HeyuHighwayConstructionManagementOffice,Zuoquan032600,China)

This paper introduced the process types of rotary digging pore forming,elaborated the construction technology of rotary digging pile dry-boring methods,from the slumping hole disposal,shrinkage cavity and curved hole disposal,concrete pouring and other aspects,put forward the construction quality assurance measures,pointed out that the rotary digging pile had rapid pore forming,good piling quality,small environmental pollution and other advantages.

rotary digging pile rig,dry-boring,bored pile,concrete

2015-10-12

刘安民(1965- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)36-0045-02

TU473.1 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A