旋挖钻孔灌注桩特性及施工工艺

王 成 全

(山西吕梁路桥有限公司，山西 吕梁 033000)

旋挖钻孔灌注桩特性及施工工艺

王 成 全

(山西吕梁路桥有限公司，山西 吕梁 033000)

论述了旋挖钻孔灌注桩的技术特性，从土层性质、运行成本、工程量等方面，分析了旋挖桩在工程应用中的局限性，并以湿作业旋挖成孔为例，介绍了旋挖钻孔灌注桩的施工工艺，为类似工程施工积累了经验。

旋挖桩，钻孔灌注桩，泥浆，钢筋笼

0 引言

桩基础具有稳定性好、承载力高、沉降量小的优点。在各类建筑工程中得到广泛应用，特别是在高速公路建设和高层建筑中，桩基础应用十分广泛。在目前桩基施工中，钻孔灌注桩已占据重要地位。

在高速公路建设中，在一些地质结构复杂，地质灾害危险性较大的区域，钻孔灌注桩基础被广泛采用，成桩后常见的质量事故也越来越多，例如桩身松散、裂缝、断桩、夹泥等。桩基础的作用是负责把荷载转给持力层，其施工进展的快慢直接关系到整个施工进展。要确保成孔质量和施工进度，合理审慎选择成孔设备就尤为重要。

旋挖桩是钻孔灌注桩的一种。该技术具有广泛的适用性，可在传统技术难以钻进的地层中进行有效使用。使用的旋挖钻进工艺最显著的特性是成孔速度快,是当今灌注桩成孔技术的最先进水平。与传统的冲击打孔技术相比，旋挖桩施工中的噪声非常低，产生的泥浆污染少，被誉为“绿色施工工艺”。在我国进行旋挖桩施工技术的推广和应用，具有很好的发展前景。

1 概述

自20世纪80年代开始，钻孔灌注桩在我国的高层建筑、地铁站、公路及铁路桥梁等领域被广泛应用，使用的成孔技术和设备也在不断的改进。其中，旋挖钻机是从国外引进的一种先进成孔技术，比我国常用的传统成孔技术具有极大的改进，代表了目前钻孔灌注桩成孔技术的先进水平。

旋挖钻孔灌注桩，指由旋挖钻机施工成桩的桩型，通过钻斗不断的旋转钻进，全自动化进行挖土、提升、卸土等流程的反复循环，直至达到设计孔深而成孔。在工程上简称旋挖桩。

旋挖桩的施工原理。通过伸缩式钻杆的自重和固定于桅架上的油缸液压压力的作用，利用钻杆和钻斗的旋转，通过动力头旋转切削土体使土屑装满钻斗后提升钻斗出土，自动调节钻杆垂直度和计量钻进深度，反复循环直至成孔。

旋挖桩具有适应性较强，能够在不同的地质条件下进行施工：

1)将旋挖钻进工艺应用于粘土层、砂层、淤泥质等地层，具有显著的成孔速度和质量。2)将旋挖钻进工艺应用于砂岩、灰岩及花岗岩等地层，比传统的成孔方式快1倍以上。在单轴抗压强度为30 MPa以下的硬岩中进行钻进施工，其成孔速度也较为理想。3)在软弱地层中应用旋挖钻进工艺，其成孔速度也较快。其中，使用套管跟管钻进或钢筒护壁法可有效预防和处理钻进中的坍孔难题。

2 旋挖桩施工应用的特性和局限性

近年来，在我国桩基础施工中，特别是大型的场馆建设和公路铁路工程中，旋挖桩的应用较多。如在我国奥运会场馆修建、北京地铁修建、青藏铁路建设等工程中，该技术起到了重要的作用。在我省(山西)，旋挖桩的应用还不多，可供参考的施工经验较少。我省(山西)的地质条件复杂，进行旋挖桩技术的推广和应用，具有极大的发展前景。

2.1 旋挖桩技术特性

1)广泛的适应性。根据不同的地质条件，配备不同钻头，即可应用于不同的地质条件，地域限制对桩基施工的影响降至最低，特别是在粘性土层的桩基施工中效益显著。2)成孔速度快。旋挖钻机的成孔速度最快能够达到1 m/min，可有效确保工程进度，节省工期，减少施工投入。大量的工程表明，将不同的成孔方式应用于相同地层中的钻进，使用的旋挖钻进工艺成孔速度最快，这对有效缩短工期是非常有利的。3)安全、环保特点突出。旋挖桩施工中的设备自动化程度高，人员配备简单，这对减少工地意外事故的发生是非常有利的。采用旋挖桩基施工，泥浆大大减少，噪声污染比传统冲击钻孔技术降低60%，极大的改善施工环境。4)成孔质量高，桩体承载力高。旋挖钻机采用内伸缩全导杆钻进，能有效确保桩的垂直度，且桩径误差小，孔底残渣小，显著提高桩体承载力。钻进过程中，钻头进行多次扫孔，可有效避免出现缩孔问题。5)成孔施工的自动化程度高。在成孔施工中，旋挖钻机的一体化和自动化程度很高，在场地内进行移动、立桅杆对孔位等都十分的方便。需要转场施工时，钻机的拆卸和安装都无需辅助设施，在地形复杂的工地内可自行移动，具有很强的机动性性能。

2.2 应用的局限性

应用旋挖钻机进行桩基施工，具有显著的成孔速度和成孔质量。但在工程中的应用却有着显著的局限性，这一切都制约着该技术的推广和应用。

1)施工土层制约。在我国大量的工程应用中发现，将旋挖钻机应用于硬岩层以及较致密的卵砾石、孤石层时，出现孔内事故和机械事故的情况较多，难以体现出其钻进速度快的优势。2)整机价格昂贵。目前，无论是国产还是进口的旋挖钻机，其整机价格大约在400万元～600万元以上。这对于一些桩基施工企业来说，还是比较昂贵的。3)运行成本较高。旋挖钻机的价格昂贵。同时，其进行全负荷的正常工作，超过大约为6 300 h的寿命后，进行部件更换和修理的成本也不低。这一切都会造成采用旋挖钻机施工的成本高，使得进行桩基施工的成本大大增加。4)工程量制约。旋挖钻机施工适合工程量大，场地开阔、平整的单项建设工程，才能较好地发挥其优势。

3 施工工艺

在本文中，以湿作业旋挖成孔为例，介绍旋挖钻孔灌注桩的施工工艺。

1)测量定位。对建设单位提供的测量控制点进行复核后，进行各桩位中心点定位。在定位后的中心点埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心，见图1。在开钻前，必须进行钻头中心是否与桩位中心重合的校核。在钻进过程中，定期对钻具位置、垂直度等进行检测，以确定成孔质量。

2)护筒埋设。在旋挖桩施工中，护筒的作用在于定位、保护孔口和维持水位高差等效果，见图2。选择采用打埋和挖埋等方法合理设置较多。当采用挖埋方式时，护筒与坑壁之间须使用粘土填实，应进行标识牌竖立或彩带圈围。

3)泥浆制备。使用膨润土制成的泥浆进行护壁，通过泥浆与地下水之间的压力差来有效提高孔壁的稳定性。泥浆护壁在钻进施工起预防坍孔作用的同时，还具有稳定孔内水位及便于挟带钻碴的效果。

在制备的护壁泥浆中，泥浆比重是确保护壁效果的关键。当其中的泥浆含量过小时，就难以起到护壁的效果。当其中的泥浆含量过大时，则容易堵塞泥浆泵，严重的会影响到混凝土的置换。在施工设计中，为确保成孔质量，应综合考虑施工条件，合理选择泥浆比重，也可参照表1。

表1 泥浆指标表

4)钻孔(见图3)。在钻孔过程中，要根据土层情况合理调节泥浆的比重、粘度。针对不同地层情况，选择合适的钻头，控制钻进速度。通过在钻杆上设置导向环，保证钻孔的垂直度。

5)清孔。成孔达到设计深度时，进行泥浆指标测试，对发现的超标应及时调整，然后进行第一次清孔，清孔必须彻底。

将钻头放入孔底进行扫孔，将其中的沉渣捞除。第一次清孔结束后，进行孔深测量，将其作为第二次清孔后进行沉淤测量的依据。

将导管吊放完成后，用标准测锤测沉淤值，测试进、出口泥浆

指标后，利用水泵或加气的方法进行第二次清孔，孔底沉渣一般控制在不大于15 cm范围内。

6)制作钢筋笼并安装。严格按要求进行钢筋加工和钢筋笼焊接(见图4)，确保各搭接位置焊接的牢固。

在钢筋笼安装过程中，要采取合理措施，以免刮伤孔壁，使得孔底沉渣厚度增加。

在钢筋笼起吊过程中，为确保笼轴线重合，采取三点起吊法是一种非常有效的方式。钢筋笼入孔时，先对准孔位后，慢慢下放。在下放过程中，应采取有效措施确保钢筋笼的垂直和稳定，不得出现大幅晃动，以避免对孔壁造成碰撞，要绝对禁止强行冲击下放。当下放遇阻后应查明原因并处理。

7)吊放导管。在下放前，采用水密性试验对导管进行检验，检验是否存在着漏气、漏水和变形等影响严密性的情况，经检验无误后方可进行下放。先将导管下放至孔底，再对比下放的导管长度和孔深并校核无误后，将导管提起30 cm～50 cm，进行第二次清孔。

8)混凝土浇筑。该工序是确保成桩质量的关键，直接决定灌注桩的施工质量。在灌注前，必须进行坍落度试验，拌和均匀的混凝土坍落度应控制在180 mm～220 mm。在灌注过程中，须连续进行混凝土的浇筑。应设定专人进行混凝土面上升监控，实时进行记录。浇筑完成后，为确保桩身质量，桩头顶面应比设计标准高50 cm～100 cm。

4 结语

旋挖桩具有的高效能、高质量、高智能、低污染等特点，使得其被誉为“绿色施工工艺”。我国正处于基础设施大发展时期，随着公路和铁路建设向中西部地区推进，该地区地质条件较为复杂，旋挖桩良好的适应性将会得到极大的体现。

随着我省(山西)大规模的城市建设，随着文明施工、环境保护、城市综合治理等对工程的新要求，旋挖桩施工工艺具有非常广阔的前景，在工程中的应用也会越来越普遍。

[1] 董志勇.旋转钻机钻孔灌注桩施工技术[J].建材与装饰(下旬)，2008(6)：56-58.

[2] 杨国栋.浅议旋挖钻孔灌注桩的应用及施工质量控制要点[J].现代物业(上旬刊)，2015(5)：7-9.

[3] 王 强.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].低碳世界，2015(10)：87-89.

The characteristics and construction technology of rotary digging bored piles

Wang Chengquan

(ShanxiLvliangRoad&BridgeLimitedCompany,Lvliang033000,China)

This paper discussed the technology characteristics of rotary digging bored piles,from the soil properties,operation cost,volume and other aspects,analyzed the limitations of rotary digging pile in engineering application,and taking the wet homework rotary digging pore forming for example,introduced the construction technology of rotary digging bored piles,accumulated experience for similar engineering construction.

rotary digging pile,bored pile,mud,steel reinforcement cage

2015-10-13

王成全(1974- )，男

1009-6825(2015)36-0064-02

TU473.14 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A