膨胀土建筑地基施工中旋挖钻孔桩的应用价值探索

张 宁，李治国，张 勇，贺向伟

(1.鄂尔多斯职业学院；2.鄂尔多斯市公路工程质量监督站)



膨胀土建筑地基施工中旋挖钻孔桩的应用价值探索

张 宁1，李治国2，张 勇2，贺向伟2

(1.鄂尔多斯职业学院；2.鄂尔多斯市公路工程质量监督站)

就旋挖钻孔桩的技术优势进行分析，探讨旋挖钻孔桩在膨胀土建筑地基施工中的应用价值，以期提高施工人员对旋挖钻孔桩施工技术的重视程度。

膨胀土建筑；旋挖钻孔桩；应用价值

1 工程实例分析

1.1 场地工程的地质概况

某市膨胀土区域的某工程位于丘陵区，在地表分布着大约3米厚的杂填土，场地西低东高、南低北高，在勘查期间，测量出上层滞水带地下水位的埋深大约是1.3米，场地中各种岩土层的地基从上到下的分布情况，从表1可以看出。

表1 底层分布

1.2 桩与膨胀土的判断

该工程应用了钻孔灌注桩的基础，其中，桩径是1.2 m，桩长是22 m，持力层是中风化的泥质砂岩，而且桩端深入持力层的距离要大于2 m，单桩荷载的承载力设计为12 000千牛。选择两根承压的钻孔灌注桩实施侧摩阻力、桩身抽力的监测与竖向单桩抗压的静载试验，按照地勘的报告得知ZB-24#穿过的粘土层总长度是4.8 m，而ZB-69穿过的粘土层中长度是12.6 m。

1.3 地址情况

膨胀土主要由亲水性的粘土矿物组成，膨胀土不仅具备一般粘土的化学、物理性质，而且由于明显的收缩硬裂与吸水软化膨胀两种往复的变形特性。由于膨胀土特定构成成分，让膨胀土拥有良好收缩性、吸水性、剧烈膨胀性、高塑性与快速的崩解性等特点。因为膨胀土具有以上特征，使得膨胀土具备独特工程地质的性质，而且这些性质也是评价膨胀土工程性质的重要技术性指标，更是工程设计中基本的参数。

2 旋挖钻孔桩技术的施工优势

2.1 环境污染比较小

应用旋转钻孔桩的技术时，只需少量的泥浆，且泥浆可循环利用，在没水时，可以采取泥浆护壁的钻孔方式。由于膨胀土本身具有大量亲水性矿物质，因此具备湿胀干缩特性，遇水容易软化，致使岩土自身抗剪强度会随着含量增加而逐渐减弱。此外，人工挖桩的方式基本不会影响到周边环境，但是旋挖钻孔桩要大量的泥浆，与人工挖桩方式相比，对周边环境的影响相对严重，但只要合理安排工序与管理，就可以有效控制旋挖钻孔桩对周围环境产生的影响程度。

2.2 经济效益比较高

使用人工挖桩的施工方式基本不需要机械设备，基本是全部工程量都可以通过人工来完成，与旋挖钻孔桩方式相比，需要加设钢筋混凝土降水和护壁。而且旋挖钻机的结构比较紧凑，整个操作过程相对方便与灵活，几乎是全电脑的控制，可以自动调整，确保钻机孔深、孔位、孔径与垂直度等各指标满足设计与规范的要求。

2.3 施工速度快

旋挖钻孔桩可以快速形成护挡的结构，不需要使用支撑与护壁，能够保证施工的工期，从而给后续施工赢取时间。膨胀土地基施工中，旋挖钻孔桩工作原理主要是应用底部桶式钻孔的回转击碎岩石，再通过钻机来提升相关装置，并与伸缩钻杆结合，提出钻斗卸土，这样往复循环的工作，直到钻至设计深度。但是对于有地下水分布的地层与松散易塌的地层，要采取静态泥浆的护壁钻孔工艺进行施工。另外，旋挖钻孔桩可以在卵石较大、水位比较高的位置使用长螺旋、正反循环方式钻孔，旋挖钻孔技术具有高质量、高机械化与高效率等特点，其是使用数字化技术操作控制，可以精准地对钻孔进行定位。

2.4 施工的安全系数比较高

应用旋挖钻孔桩的技术时，定位好护筒埋设位置后，利用SR-250转挖机进行钻进。并且钻机就位时要进行重新定位与测量，成孔过程使用泥浆来护壁。同时按照实际需求来调节泥浆比重，在循环的过程中，泥浆会在孔壁形成一层泥皮，以防出现孔壁坍塌的情况。使用旋挖钻孔桩的技术，能够保证泥浆护壁的效果，彻底满足施工需要。究其原因，开挖地基以后，边坡会暴露在空气中，加之，雨季的降水量比较大，雨水蒸发量也比较大，这就会造成地表细小的裂缝，致使雨水渗入裂缝中，从而减弱土体的抗剪强度，一旦开挖，就会产生载荷的应力，在膨胀力与自重应力作用下，周围土体就会出现蠕滑，导致上方坡体产生大量张拉的裂隙。因为膨胀土具有变形比较快的特征，若不及时防治，会使坡体产生小规模溜塌，从而使变性裂隙朝着坡体纵深方面发展，继而产生局部溜塌。

3 旋挖钻孔桩的技术要点与应用价值

3.1 施工要点

(1)因为钻机设备比较重，为防止钻机出现沉陷移位的情况，要将施工现场的杂物清除干净，将钻机的就位位置填平。

(2)在钻孔施工的过程中，要经常对钻斗进行检查，如果钻斗的封闭不够严实需要及时进行整修。

(3)由于赫土层钻进过深容易出现颈缩的现象，因此在钻机作业之前要仔细检查钻进的深度。

(4)在地基施工过程中，要加大泥浆的管理力度，确保泥浆的质量，充分发挥泥浆护壁的作用。

(5)钻进过程如果遇到含砾石的硬土层，需要加快钻进的速度，可以先使用螺旋的钻头来钻孔，再使用护筒来扩孔。

(6)为了防止孔斜与孔位超标，在每次下钻时，都要准确核对孔位，使用自动化定位回转方式进行钻进。但由于施工过程与桩机移位会使桩位受损，要在施工现场做好交底工作。在护筒埋设前、桩机移位后，要在桩位附近设置桩位的副桩，通常副桩使用￠14型钢筋，钢筋长度是1 m，当副桩定位以后应用细石的混凝土包裹，同时在四周使用警示带维护。

(7)当钻机钻到设计的标高以后，要延长旋挖筒的取渣时间，但是不可以增加压力，这样不仅可以保证钻渣及时清除，而且可以防止超钻。

(8)通常护筒直径要大于桩孔的直径，护筒长度要满足设计要求，而护筒顶端应该超出地面0.3 m，同时控制好护筒埋设倾斜度，要将护筒埋设的偏差控制在30 mm以内。

3.2 旋挖成孔的工艺

首先要通过底部活门桶式钻头将土地击碎，并把岩土装到钻头内，再通过钻机的提升装置与伸缩钻杆提出钻头卸土，这样往复循环直到钻进满足设计的标准。可以使用清水、干式钻进的工艺来对自稳性比较好的岩层进行钻孔，而一些松散易塌的地层，施工人员要采取静态泥浆的护壁钻进方式，应用比设计桩径大的钻头进行钻进，在成孔之前要严格检查钻头的保径，以及钻头磨损与钻头直径都需要详细检查。钻桶内的钻渣填满之后，要关闭钻渣进口，通过起重机将钻机提升到地面，然后推动钻头开关将底门打开，这样钻头内杂土就会自动地的排除。

此外，相关人员要严格检查钻孔内含沙量与泥浆的比重，以防出现坍塌。确保取土斗的底部土体不会被破坏与挤压，保证土体在钻钻进的程中不会形成失稳滑弧面，这样便于钻孔护壁工作。在旋挖钻孔桩过程中，需要配备的钻具有：上部赫性的土用锥形挖泥斗，并增加斗体内部平衡孔面积，这样可以减少斗体过程对钻孔底部土体负压的作用，便于斗体卸土与钻孔护壁；钻孔下部砂土使用砂石斗来挖掘。当桩孔的混凝土浇筑结束后，要把上部未灌的混凝土使用从场地内部开挖的矿渣与废旧泥土回填，回填作业完成后，使用混凝土封住孔。

4 结 语

旋挖钻机是一种技术先进、效能比较高的施工机械，该工艺也可以叫做滤液的施工工艺，其具有施工质量比较可靠与成孔率比较高等优势。此外，旋挖钻机成速度比较快，可以节省大量人力，减轻施工过程劳动的强度，提高机械化的程度，加快工程施工的进度，如果选型合理与使用比较得当，会给企业创造较大的效益，而且应用的前景比较好。

[1] 余波江,曾伟.膨胀土地区钻孔灌注桩单桩竖向承载力的试验研究[J].安徽建筑,2014,15(4):111-112.

[2] 劳少华.旋挖钻孔桩在膨胀土建筑地基施工中的应用[J].房地产导刊,2015,23(18):220.

[3] 袁冬晨.冲击钻孔桩在松软土桥梁基础中的应用[J].交通世界(运输车辆),2015,14(1):34-37.

2015-09-11

U416.1

C

1008-3383(2015)12-0017-01