旋挖钻孔灌注桩成桩工艺提高桩基承载力的实际应用及效果

摘要：旋挖钻孔灌注桩成桩工艺具有提高侧壁摩阻力，增强桩身充盈系数，减少沉降量、提高单桩承载力、保证桩基施工质量等优点。通过工程实例，介绍了采用了后压浆旋挖钻孔灌注桩的施工工艺对比传统冲击钻成孔、旋转钻成孔在提高承载力取得的效果，以供类似工程参考借鉴。

关键词：旋挖钻孔灌注桩成桩工艺；提高单桩承载力；应用及效果

华南沿海地区地带通常地质构造比较复杂，通常地质揭示层情况是粘土、粉土、粉细砂土、淤泥质土、粘土、全风化层、强风化层和中风化和岩层。对于承载力要求较高，建构筑物沉降位移值小且要求极为严格的地基处理提出了难题，采用端承摩擦桩，需要进行密集的地质勘探，几乎每根桩基基础要严格计算，或需要穿过中风化层进行崁入岩层，给施工带来不便。故设计中一般采用摩擦端承桩，有些特殊建筑不能采用PHC桩的情况下，只能选择采用灌注桩。华南沿海复杂地层中花岗岩的风化特性，最典型的是风化层厚，且厚度不均匀，岩质软弱，手捏碎散，遇水崩解，采用旋挖成孔，对桩孔周围破坏最少，不容易塌孔。成桩后，基桩受力时能充分发挥不同地层与桩身之间的侧壁摩阻力，从而提高桩基承载力。实践证明，旋挖钻孔灌注桩工艺对提高摩擦端承桩的承载力有着十分明显的效果。

1、工程概况

在大唐潮电早期桩基工程中，经检测，1#、2#炉各179根桩的单桩承载力都达不到设计要求。1#炉实施补桩方案，2#炉实施高压水泥浆旋喷方案。紧接下来的主厂房、集控楼、主变压器的桩基旋挖钻孔灌注桩的施工工艺克服了传统灌注桩成孔工艺易造成桩底沉渣和桩侧泥皮等固有缺陷，导致桩端阻力和桩侧摩阻力显著降低的缺点，取得了成功。

2、1号、2号锅炉基桩检测结论及分析

1#锅炉基桩施工由中铁19局完成，共179+66根，静载试验与高应变的检测结论反映：该基坑的单桩承载力特征值为3500kN。据了解，中铁19局的桩基成孔机具主要为冲击钻成孔，该种钻具成孔的特点是适合于本场地地层，护壁泥皮相对较薄，基桩受力时能充分发挥不同地层与桩身之间的侧壁摩阻力，从而达到提高桩基承载力的效果。

2#锅炉基桩施工由中铁16局完成（共179根），静载试验结果反映：该基坑的单桩承载力特征值在1500kN～2260 kN之间。据了解，中铁16局的桩基成孔机具全部为旋转钻成孔，该种钻具成孔的特点是适合于本场地地层，特别是考虑到该场地上部砂层较厚，容易塌孔的情况，护壁效果好。但如果泥浆配制不好，则容易形成护壁泥皮相对较厚，基桩受力时不能充分发挥不同地层与桩身之间的侧壁摩阻力，从而降低桩基承载力。本次2#锅炉基桩开挖检测出的泥皮厚度一般为3～4cm，最厚达9cm的事实充分说明了该基坑基桩承载力极低的原因是由泥皮及孔底沉渣过厚造成的（从静载试验的Q-S曲线也可看出）。

3、主厂房试桩结论

主厂房桩基的静载试验工作已完成，共3根试桩。初步试验结果分析，10#桩的极限承载力为7904kN，承载力特征值为3952kN；11#桩的极限承载力为6097kN，承载力特征值为3048.5kN；12#桩的极限承载力为7958kN，承载力特征值为3979kN。

根据监理提供的资料，3根桩的成桩情况如下：

10#桩：成桩编号为A-11-2，普通钻孔灌注桩，回转钻成孔，桩长45.0m，桩径1000mm，桩端进入风化花岗岩14.00m；

11#桩：成桩编号为A-12-3，普通钻孔灌注桩，回转钻成孔，桩长43.0m，桩径1000mm，桩端进入风化花岗岩14.50m；

12#桩：成桩编号为A-18-2，普通钻孔灌注桩，冲击钻成孔，桩长36.0m，桩径1000mm，桩端进入风化花岗岩5.0m。

4、目前急需解决的问题

⑴ 因已有3根试桩的单桩承载力特征值远低于5000kN，需重新考虑主厂房的布桩方案；

⑵ 选择何种桩型成孔、成桩工艺及合适的施工技术参数。

因工期紧迫，主厂房、集控楼的桩位图不能进行调整。建设方不同意再进行钻孔灌注桩的试桩工作

根据设计计算书及岩土工程资料，设计认为桩径1000mm、桩长35.0m的钻孔灌注桩单桩承载力取5000kN是合理的。但取值5000kN是在桩身侧壁摩阻力能充分发挥的前提下，而从目前的试桩及基桩的检测结果来看，都没有达到这一效果，除了施工原因外，不管是冲击钻还是旋转钻机具都不能达到应有的效果。

解决这一问题的办法是采用旋挖钻孔灌注桩，根据这种地层条件，以旋挖钻孔灌注桩成桩最快。

5、实施效果

紧接下来的主厂房、集控楼、主变压器、前后导标基础等的桩基工程由北京振冲工程股份有限公司采取旋挖钻孔灌注桩工艺，发挥了优势，取得了成功。

⑴主厂房、集控楼、主变压器、前后导标等的桩基还是采用灌注桩，桩径和桩长大致不变，全部采用旋挖鉆孔灌注桩工艺，单部旋挖机每天成孔成桩平均5根，大大提高了效率，抢回耽误的工期，使原定网络计划顺利实施。

⑵另外因为南方沿海地区花岗岩的风化特性，最典型的是风化层厚，且厚度不均匀，岩质软弱，手捏碎散，遇水崩解，采用旋挖成孔，对桩孔周围破坏最少，不容易塌孔。成桩后，基桩受力时能充分发挥不同地层与桩身之间的侧壁摩阻力，从而提高桩基承载力。经检测，采用此工艺成桩的承载力都达到设计要求。

旋挖钻成桩工艺消除了桩侧泥皮的影响，改善了桩的荷载传递性能，使桩侧摩阻力增加，旋挖钻成孔消除了桩端沉渣的影响，相同沉降量下旋挖钻成孔桩桩端阻力提高较大；旋挖钻成孔对桩侧阻力及桩端阻力的综合影响，提高了桩的极限承载力。

罗火松

2015年4月17日