浅析房建工程中旋挖钻干法成孔灌注桩施工

盖俊敏 刘秋霞

摘要：结合某市小区建筑工程中的旋挖钻干法成孔灌注桩施工实例，介绍了旋挖钻干法成孔灌注桩工艺原理和施工优点、施工工艺、操作要点、施工质量控制。

关键词：挖钻成孔干法；灌注桩；地质；操作要点

旋挖钻机是一种适合建筑基础工程中成孔作业的施工机械，适用于粘性土、沙类土以及含量较小的砾石、卵石层、软石层、强风化岩层等地质情况，地势平坦的地理环境条件下作业，在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。本文结合旋挖钻干法成孔灌注桩在本市施工的实例，就旋挖钻干法成孔灌注桩施工技术在透水性弱-中等，粉质粘土、沙类土以及强风化砂岩层地质条件下桩基施工做了系统介绍。

1、区域地质条件

近几年本市在房建灌注桩施工中大量采用了旋挖钻干法成孔灌注桩。应用区域地质构造及透水性特点为：第一是人工填土，主要为杂填土及素填土基本位于地下水位以上，由于填筑成分的不同及其密实程度的不同，使得其透水性有明显差异，富水性差，透水性弱-中等；第二是粉质粘土：硬塑状、富水性差、透水性弱；第三是粗砂及圆砾：中密、含泥，富水性较好，透水性中等；第四是卵石：中密、密实、含泥，富水性较好，透水性中等，局部较强；第五是残积粉质粘土：硬塑，富水性贫乏，透水性弱；第六是强风化泥质粉砂岩：节理裂隙发育，多为闭合状，含少量的风化裂隙水，富水性差，透水性弱；第七是中风化泥质粉砂岩：节理裂隙不甚发育，且多呈闭合状，泥质及铁锰质矿物允填，含贫乏的风化裂隙水，应区域的成孔孔径≤200cm，孔深≤45m。

2、工藝原理

2.1旋挖钻机成孔施工是通过旋挖钻机的液压系统及自重给底部带有活门的筒式钻头或螺旋式钻头施加压力，钻头在负载条件下通过钻杆的旋转使其旋挖破碎土（岩）层并钻进，并直接将其装入钻头内，当筒式钻头或螺旋式钻头盛满钻渣后，由钻孔机提升装置和伸缩式钻杆将筒式钻头或螺旋式钻头提出孔外，打开筒式钻头底部封盖或通过钻杆带动螺旋钻头旋转以清除钻头内的钻渣，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。

2.2在天然状态下粉质粘土、沙类土以及强风化砂岩层层理不明显，竖起方向承压能力较强，具有较强直立性；在桩基钻孔进程中，钻孔孔壁径向主要承受主动土压力和圆拱支撑力，正是由于其直立性和圆拱支撑力共同作用，平衡了主动土压力，而使钻进过程和成孔后孔壁不变形、不坍塌，为干孔作业创造了条件根据，同时干孔作业在成孔过程中不采用泥浆护壁，而是在钻头慢速旋挖过程中通过对孔壁的挤密，回转在孔壁表面形成自造的稳定薄层并对孔壁起到一定稳定作用，使得旋挖钻干法成孔能够实现较深的钻进深度。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1操作要点：①场地平整：将旋挖钻机位置夯实、现场整平，以便旋挖钻机、装载机、吊车、混凝土罐车等施工机械出入施工现场；②测量定位：开工前对图纸提供的所有桩基坐标进行复核测量其地面标高，根据施工需要定出施工平台标高，准确测量定出桩基中心位置，设置十字护桩，护筒埋设好后应复核桩位；③钻机就位对中：履带式旋挖钻机有自动行走系统，旋挖钻机行走就位对中，对中完成后设置并锁定桩基中心相对坐标，设定桩基中心护筒顶坐标为（0，0，0），并将其输入旋挖钻机电脑系统；④埋设护筒：护筒宜用10-12mm的钢板制作，内径大于桩径20-40cm，护筒高200-250cm，在钻头上安装扩孔器对桩位进行预开挖后将护筒压入土中，使护筒中心与桩设计中心一致，中心偏差不大于5cm，倾斜度偏差不大于1%，护筒顶面标高宜高出地面0.3m；⑤钻孔：用全站仪或经纬仪复核钻杆垂直度，开始旋挖钻进时，在护筒刃脚处，宜低档慢速钻进，使刃脚处有牢固的护壁。钻至刃脚下lm后可按土质以正常速度钻进，遇到异常地质情况时，放慢钻进速度，进尺速度不得超过3m/h，增加钻机空钻循环圈数，以加强护壁效果；⑥成孔检测：桩基成孔后，用检孔器检查孔的中心位置、孔径用筒式钻头清除孔底沉淀，用测绳查测孔深，同时宜用钢尺复核测绳的长度；⑦钢筋笼制作、焊接安装：首先是钢筋笼制作，钢筋加工时，按照施工设计图纸结合钢筋原材料尺寸进行配料、加工、制作、安装、不得随意改变钢筋长度和构造形式。其次是钢筋笼焊接安装：钢筋笼安装前应检查钢筋根数、直径、间距、钢筋笼是否变形，焊接点、焊接长度、宽度、厚度满足规范要求。为避免钢筋笼起吊过程中局部受力发生变形，在吊车安放钢筋笼时每节钢筋笼保证有三个吊点，且吊车大小钩配合使用将钢筋笼吊起在孔日焊接，采用搭接焊，确保其上、下两段成一直线，均匀入孔，并随时调整钢筋笼位置，避免碰挂孔壁及发生塌孔现象；⑧下导管：根据孔深准备足够长度不同节长的导管，导管直径在28-35cm之间，导管在使用前，应进行试拼及气密性试验，导管安装时，应有专人检查。导管底门距孔底距离不得大于40cm；⑨灌注混凝土：首先混凝土拌和供应，浇注混凝土前检查水泥、砂石料质量和数量，混凝土拌和严格按试验室提供配合比进行，混凝上的出盘坍落度应控制在180-220mm之间，混凝土坍落度每10m3-20m3测定一次。首批混凝土灌注数量，采用干灌工艺，首灌混凝土方量应满足使首灌混凝土后导管埋置深度≥1.5m。其次连续灌注：混凝土浇注过程中，提升储料斗和导管的钢丝绳以及吊车的吊装能力不小于16t，吊车靠孔口安放。混凝土灌注开始后，应连续进行，并尽可能缩短拆除导管的时间。当导管内混凝土不满时，应徐徐地灌注混凝土，防止在导管内形成高压空气囊。在灌注过程中拆卸导管时，用测深锤测井孔内混凝土面位置，及时调整导管埋深，导管埋深控制在2-6m范围内。灌注的桩基顶标高预加0.5m-0.1m。预加高度在开挖完承台（系梁）基坑后凿除，凿除时防止损坏桩身；⑩桩基无破损检测：混凝土浇注完成l5天后即让有相应资职的检测单位进行桩基无破损检测，然后进行下道工序承台（系梁）的施工。

3.2施工注意事项

①控制提升和钻进速度，防止发生埋卡钻现象：首先在钻进过程中根据地质情况严格控制钻进速度，防止钻进尺度过大，发生埋钻现象；在提升过程中也应严格控制速度，防止钻头下部产生较大负压而发生颈缩现象，出现卡钻现象。其次发生埋卡钻现象的处理。直接提升法：采用液压系统或外部卷扬系统直接起吊；钻头周围疏通法：采用反循环或直接清理疏通等方法，清除钻头周围沉渣，然后直接起吊。②由于旋挖钻机设备自重较大，施工场地必须平整，宽敞，且较密实无软弱和塌陷区域，以避免钻机发生沉陷。

4、质量控制

首先钻孔前的质量控制：保证护筒埋设正确，确保场地半整、钻机水平不倾斜；其次钻孔过程中的质量控制：在钻孔过程中，采取减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻杆、钻头和压块重量之和的60%，以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象；再次成孔后的质量控制。

5、结语

旋挖钻干法成孔灌注桩施工技术，从钻机、钻杆及钻头的安、拆卸及使用上，提高了机械化程度，减轻了劳动强度，节省了大量的人力，加快了工程进度，对于一般土层，平均钻进速度5-8m/h，是一般冲击钻进尺速度的10-15倍。从工艺上它代替了水介质成孔取土工艺，大大减少了泥浆的需求和排放，取土随出随运，节省了场地，方便了其他作业施工，同时节省了运输费、水费、电费、混凝上费用，降低了施工成本。该技术施工时，还有一最大优势就是噪音低、振动小，现场整洁，减少了环境污染。同时成孔质量优良，适用于各种透水性弱-中等，粉质粘土、沙类土以及强风化砂岩层地质条件，有着较好的经济和社会效益。