干作业机械成孔人工扩底灌注桩湿陷性黄土地区的应用

■马青坡，马庆亮 ■河北建设勘察研究院有限公司，河北 石家庄 050000

1 湿陷性黄土概述

土在一定土自重或自重压力和外压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而发生显著下沉现象，称为湿陷。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。《湿陷性黄土地区建筑规范》GBJ25-90 对湿陷性黄土从工程角度作了明确划分，将湿陷系数δs≥0.015 的黄土定义为湿陷性黄土，同时将实测或计算自重湿陷量大于7cm 的湿陷性黄土定义为自重湿陷性黄土，将实测或计算自重湿陷量≤7cm 的湿陷性黄土定义为非自重湿陷性黄土，并将黄土湿陷等级划分为轻微(Ⅰ级)、中等(Ⅱ级)、严重(Ⅲ级)、很严重(Ⅳ级)4 个级别。

2 工程实例

2.1 厂址地形地貌

某厂址位于千河II 级阶地，地形为狭长形带状地形，地表开阔平坦，长900m，宽800m，自然坡率14.3‰，地质为Ⅲ-Ⅳ级自重湿陷性黄土。厂址有少量拆迁，场地下无矿藏，无文物。据勘察资料，该工程出露的地层不能满足采用天然地基的设计要求，需进行地基处理。地基处理采用Φ800 和Φ900 人工扩底钻孔灌注桩的地基处理方案。

2.2 工程地质及水文地质

(1)地质概况。该工程地层上部土层为全新统黄土状粉质粘土;中部土层为上更新统黄土状粉质粘土及卵石层;下部为中更新统、卵石和粉质粘土混卵石层，中更新统地层呈相互交错分布。

(2)地下水埋藏条件。地下水位较深，厂区卵石层中无地下水，可不考虑地下水对桩基施工和基础的影响。

3 成孔

3.1 桩位测放

据业主提供的测量控制网采用全站仪测放。根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和桩位的坐标，经复核无误后，进行测放。桩位根据施工进展用极坐标法分批测放。

3.2 埋设护筒

根据测放的桩位，引出四角控制桩，保证十字线交点与桩位重合。埋设完护筒后，校核十字线交点是否与护筒中心重合，如偏差大于5cm重新埋设护筒，并保证护筒垂直、水平。人工配合钻机埋设护筒，护筒埋设高出地面30cm，周围填土，人工捣实，防止人工挖孔时有石块或土块掉到孔内及雨水的流入。

3.3 钻进

(1)钻机就位。钻机就位应以四角控制桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求后方可开始钻进，允许偏差要求≤1cm。

(2)湿陷性黄土段施工。湿陷性黄土段采用旋挖钻机干作业成孔钻进。因地下水位埋藏较深，桩底标高在地下水位以上，干作业成孔钻进过程中不易塌孔，孔壁较完好，施工质量容易保证。

(3)砂卵层扩底墩施工。利用旋挖钻机钻入持力层至设计桩底，人工挖孔施工人员严格按照设计要求尺寸施工扩底墩。扩底完成后现场技术人员必须亲自下孔验收，合格后填写《隐蔽工程验收记录(成孔、扩孔工程)》，报请监理工程师验收。

4 钢筋笼制作与运输

4.1 钢筋笼除锈与调直

钢筋进场后按规范要求对钢筋原材复验和焊接接头进行检验，对个别弯曲的钢筋进行调直和除锈处理。

4.2 钢筋焊接

主筋焊接采用闪光对焊，施工时选用UN-150 型150KVA 对焊机。钢筋焊接前，必须据施工条件进行试焊，合格后方可正式施焊，焊接时采用连续闪光焊或余热闪光焊工艺。加筋箍筋焊接在自制工装上进行，焊接采用搭接焊。

4.3 钢筋笼成型

根据现场实际桩长进行制作，主筋采用闪光对焊连接，如钢筋笼过长在孔口采用单面或双面焊进行连接，施工时严格遵守《混凝土结构工程施工及验收规范》(GB50204)。

4.4 钢筋笼运输

采用自制钢筋笼运输车运输钢筋笼至施工现场。在运输过程应采取措施，以保证入孔前钢筋笼主筋的平直，防止出现永久性变形。

4.5 钢筋笼吊放与定位

由于钢筋笼较长，钢筋笼吊放采用三点起吊，在钢筋笼外部设置设置砼垫块，垫块采用砼滚轴式定位轮，定位轮直径10cm，中间使用箍筋贯通，焊接在主筋上，以保证钢筋笼在灌注过程中位置不变，保证钢筋笼保护层厚度。

钢筋笼孔口连接前应在两个相互垂直方向观察钢筋笼是否垂直。焊接完毕下放到桩顶标高位置时，尽量保证钢筋笼中心线与桩中心尽量重合，避免桩位偏差过大。钢筋笼安放时采用吊筋固定，将钢筋笼固定至设计标高。

5 灌注

5.1 导管下设

该工程使用的导管单节长度0.5m、1m、3m、4m。导管长度据孔深进行配置，灌注混凝土前导管底至孔底为300mm，导管埋深不宜小于2m 且不大于6m，配管原则:导管总长=孔内管长+孔外管长。孔外管长为施工留置长度，一般为50cm 左右。

5.2 砼灌注

(1)混凝土运至孔口后，应先检查混凝土的工作性能，并留置试件满足设计要求的混凝土方可灌入孔内。砼灌注时应保证混凝土连续灌注，每根桩确保初灌混凝土初凝前灌注完成。

(2)混凝土灌注时，为保证桩身混凝土质量采用大塌落度混凝土，混凝土塌落度控制在16-18cm 范围，靠混凝土自重密实。因孔深较大，振捣难度较大，但为保证桩身混凝土密实度振捣部分分段进行，每段灌注高度≤1.5m，灌注时及时测量砼面高度，据砼面高度及时拆卸导管。灌注过程中为确保桩体砼密实，每一振点振捣延续时间应使砼面出现浮浆并不再下沉，振点间距不超过0.3m。

(3)桩顶5m 以下进行振捣，在桩顶设计标高的基础上超灌高度30cm 左右，保证桩顶混凝土质量。

6 施工遇到的问题

6.1 坍孔

(1)原因:①夏秋季节雨水较多，雨水浸泡土体，孔口及护筒下方土体发生塌陷较多;②局部因地层含水量大，有上层滞水造成成孔后局部塌孔;③个别地层土质疏松造成塌孔。

(2)预防及处理措施:①雨季施工注意防雨，下雨天成孔后采用孔口加盖方法，防止雨水进入孔内;现场积水及时排出;②在塌孔处下放钢筋笼防护，或下设长护筒。

6.2 虚土清理不净

(1)原因:①扩大底清理不彻底;②地下渗水较多。

(2)预防措施:①加大扩大底验收力度，每孔技术员必须检验，验收合格方能进行下一步工;②当地下渗水较多时，扩底施工前先进行孔外排水，排水完毕后扩底，孔底泥浆清理彻底。

7 结论

工程完后检测桩基全部满足承载力要求。干作业(人工扩底)灌注桩，采用机械成孔提高施工进度，保证施工质量，选择承载力较高的地层作为桩端持力层，通过人工扩底提高了单桩承载力，降低成本。

［1］建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)，北京，中国建筑工业出版社.

［2］建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB50202-2002)，中华人民共和国国家标准.

［3］林宗元，岩土工程治理手册.中国建筑出版社.

［4］周相玉，建筑工程测量，武汉理工大学出版社.