旋挖钻孔灌注桩施工技术在玉湛高速中的应用

于金龙 瞿 峡

(中交一航局第二工程有限公司， 山东 青岛 266022)

0 引言

广东玉湛高速公路项目具有工程规模大、工期紧、混凝土耐久性指标要求高、部分桩基穿越较厚的砂层，桩孔坍塌风险性大等特点，由于旋挖钻机具有适用各种地质条件、施工效率高等优点，经过各方面综合考虑，决定本项目采用以旋挖钻机为主，辅以冲击钻、正反循环钻机。

1 旋挖成孔工艺原理

旋挖钻成孔工艺原理是利用钻机的筒式钻头不断的回转，切入孔内岩土层并将渣土装入钻头，之后利用旋挖钻机的伸缩钻杆将钻头提出孔外卸渣，渣土车装运至弃土场。如此循环，不断地取、卸、外运渣土，直到钻至桩基设计底标高。对于粘性较好的岩土层，可以不需要泥浆护壁，采取干式或注入清水的工艺钻进。但对于松散且易坍塌的岩土层，护壁不稳定，必须采用泥浆护壁。

2 旋挖钻主要工艺流程

2.1 施工准备工作

施工准备最关键的是泥浆的制备。施工过程中使用适宜的泥浆护壁，可有效防止孔壁坍塌，通常情况下可使用优质的膨润土制备泥浆，必要时可掺入少量工业纯碱、聚丙烯酰胺或者纤维素。

2.2 桩位放样

桩基的平面定位应采用坐标放样法，复核后在桩中心位置钉以木桩，同时以桩中心为交点，在横纵两个方向设置好护桩，测量定位同时关系到钻孔时的垂直度。

2.3 护筒埋设

钢护筒加工要使用不小于10mm厚的钢板，护筒长度一般控制在2～4m（设计要求使用长护筒的除外），护筒直径大于桩径20cm左右，并在护筒的上方外缘处预留出浆口。为防止施工过程中护筒下沉，在护筒两端焊接两根担铁。护筒埋设通过人工和机械相互配合完成，护筒埋设时，利用预先埋设好的 4个护桩形成的十字线确定护筒位置，其误差不应大于2cm，并严格控制护筒埋设的竖直度。

2.4 钻机就位与钻孔

钻机就位后，操作钻机确保钻头的垂直度开始钻孔，待钻头没入原地面后，向孔内注入已配制好的泥浆。在钻进过程中，根据不同岩土层控制钻孔速率，当钻至软弱土层时可适当提高钻进速率，钻至夹层时（软硬变化处），为防止钻头倾斜，应适当减慢钻进速率。当钻至较硬的地质条件时，应减缓钻进速率，并适当对钻杆加压。当钻至砂层时，极易坍塌，应立即降低钻进速率，缓慢钻进，及时调整泥浆的比重、粘度，提高护壁的质量。在易钻进的地层，需通过多次扫孔，保证桩基的孔径。

旋挖钻机钻进依靠钻杆及钻头的自重，筒式钻头上的斜向斗齿在不断回转的过程中切入岩土层，并将渣土推入斗内从而完成钻进、取土操作。当遇到硬质岩土层时，需通过不断加大油门对钻杆施压，确保斜向斗齿切入岩土层中，完成钻孔、取土作业。

钻进过程中可通过旋挖钻机自动测量系统检测孔深，并按照地勘图纸不断的调整钻进技术参数，当达到设计孔底标高后（用测绳实测），不断向孔内注入新鲜泥浆进行清孔，逐渐降低孔内泥浆的沉淀物数量，直至泥浆稳定不沉淀。

2.5 清孔及钢筋笼安装

清孔是通过不断的抽取孔内泥浆，并注入新鲜泥浆，将孔内的钻渣等沉淀物排出，达到降低孔内沉淀物数量的目的。合理清孔可改变泥浆的比重，维持孔内护壁不塌孔，为水下混凝土灌注创造良好条件。

钢筋笼安装使用扁担梁、吊车吊起钢筋笼，人工指挥吊车吊入孔内，钢筋笼吊入过程中不能发生变形、开焊的现象。吊装钢筋笼过程中要保证笼体垂直，缓慢吊入孔内，入孔时严禁钢筋笼不停的旋转，避免钢筋笼强力碰撞护壁，钢筋笼下放完成后，使用两根圆钢制作的吊筋将钢筋笼固定于孔口。

2.6 灌注混凝土

混凝土灌注的是灌注桩工程最后工序，也是最为关键的。浇注混凝土前要下导管，导管在开工之前要做密水试验，并且在导管上标上序号，按编号顺序将导管下入孔内。在灌桩前，再次检测一次孔深，并与清孔后的孔深做对比，确定此时的沉渣厚度满足图纸及设计要求后，将导管底口放至距离孔底30～50cm处，开盘灌注水下混凝土。

采用大料斗灌注首盘混凝土，保证导管据孔底的距离从而确保首盘混凝土封底密实，首盘混凝土开始下落后，加大罐车油门，混凝土连续灌注。灌注过程要注意，要始终保持导管没入已浇筑混凝土面2～6米，桩基灌注完毕后，快速拔除护筒。

3 质量控制及常见问题防治措施

3.1 孔底沉渣控制

按照本项目设计要求，摩擦桩桩底沉渣厚度应小于15cm，孔底沉渣清除不完全，将导致桩基承载力不足。沉渣厚度无法满足规范及图纸要求的主要原因有：泥浆比重、粘度、含砂率等主要性能指标不满足要求。因此在实际施工中，应根据地下水位的高低以及地勘图所示地层情况来配制泥浆。若泥浆比重太高，则会在孔壁形成一层泥皮，降低成桩混凝土与土层的摩擦力，从而降低摩擦桩基的承载力，倘若泥浆比重过低，则其浮力不足，无法起到携渣外排的效果。

第一次清孔时，应不断向孔内注入新鲜泥浆，将孔内含有沉渣、含砂率高、性能指标差的泥浆置换出来。二次清孔时，为达到更好的清孔效果，宜用泵吸的方式。

3.2 孔壁坍塌控制

孔壁坍塌的主要原因有：钢护筒埋设深度不足、孔口排浆不畅、泥浆的粘度不足、护壁效果差、下放钢筋笼时碰撞孔壁或钻孔桩地质与设计严重不符等。为解决和避免此类现象，首先，操作人员应熟悉地勘资料，全面了解钻孔灌注桩的地质情况，能够根据地质适时调整泥浆比重及钻进速度；其次，埋设钢护筒深度满足要求，孔口高出原地面30cm，保证孔口排浆畅通。钢筋笼垂直入孔，缓缓下放，防止偏斜或晃动触碰护壁；再次，遇到特殊地层时应立即调整的泥浆性能指标，采用优质泥浆护壁。最后，遇到不稳定的地层时，可在二次清孔时使用高比重的泥浆，保证孔内的稳定，并及时灌注水下混凝土。

3.3 卡管控制

卡管多数来源于混凝土自身质量的的原因，如坍落度不足、和易性不好、拌和不均匀、石子过大或夹有大块石、混凝土离析、雨天运输混凝土未遮挡、导管连接处渗水等，混凝土受到孔内泥浆的冲刷，大量水泥浆被冲走，导致石子集中堵塞导管。处理时可采取冲捣导管的方式，并用吊机牵引导管上下晃动。如以上方法不行，则需将导管提出孔内，清理导管内的混凝土，重现安装导管完成后续灌注作业。

如遇混凝土供应不及时等不可抗力，导致已灌注混凝土初凝，此时导管内混凝土下落阻力加大，极易导致导管堵塞。如各项指标均已标明，孔内混凝土已初凝，且导管已堵塞，此时需将导管拔出，终止灌注作业。旋挖钻机及时就位，使用小钻头清除孔以内混凝土，需注意钻孔不要与钢筋笼接触，避免发生卡钻，之后将钢筋笼骨架提出，填塞粘土及砂砾，沉降密实后重新钻进成孔。

3.4 钢筋笼上浮控制

钢筋笼上浮的原因除了有时因导管提升勾住钢筋笼导致外，多数情况下是由于混凝土灌注速度过快，致混凝土从导管底部快速冲出，并向上形成反冲之力，将钢筋笼向上顶推致钢筋笼上浮。为了预防钢筋笼上升，不仅要在灌注混凝土前对钢筋笼进行适当加固，同时在每灌注一定深度后，适当减缓混凝土灌注速度。如遇钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，利用钢筋笼的自重使钢筋笼自然下沉到设计位置，同时利用吊车吊起导管，并快速下插，带动导管周围混凝土及钢筋笼下沉。

4 结束语

旋挖钻孔灌注桩施工技术具有适用性好、施工效率高、操作简单等优点，因此在地基处理施工中具有广泛的应用性。由于钻孔灌注桩大部分是在水下施工作业，几乎每个工序都是隐蔽工程施工，施工过程中极易产生各类质量问题，不易察觉，导致桩基质量问题。旋挖钻进速度快，钻进过程中能及时将渣土抓出孔内，而不是利用泥浆冲缓慢洗清理渣土，因此桩基终孔时孔内沉渣数量少，可有效减少清孔时间，进而加快旋挖成孔、灌注的工效，同时能够更好的保证施工质量。

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