长沙湘江东岸防洪堤项目旋挖钻孔灌注桩施工技术

刘 媛 胡 旭 周 奇

(湖南省交通水利建设集团有限公司，湖南 长沙 410004)

1 工程地质

湘江东岸防洪综合改造项目(1期)实施区域位于长沙市湘江东岸防洪堤(杜甫江阁～银盆岭大桥段)总共5.1km堤线范围内，涉及到七处通江排水管涵的改建或新建。为避免堤防2次破堤，通江管涵的穿堤部分与湘江东岸堤防改造一并实施，后期采用顶管方式与通江管涵穿堤部分相接。

为此决定采用旋挖钻孔灌注桩施工，涉及到的主要工程地质问题有：由软土引起的孔洞孔壁沉陷变形、容易缩孔。粉细砂层，结构松散，容易造成塌孔，同时存在由软土、粉细砂层引起的塌孔，造成地层不均匀沉陷，从而引起孔洞周边垮塌。旋挖钻孔灌注桩用于边坡维护抵抗土方侧压力，防止土方位移。

2 组织形式与技术参数

由于围护桩的桩心间距1.0m,为了保证施工过程中的安全距离，成孔则采用隔一打一，钻斗倒出的渣土距桩孔口的距离应大于2m，并应及时清除外运。

同时加强对钻孔灌注桩的质量检测：钻孔灌注桩应按成桩总数3%的比例钻取岩芯进行检测，要求钻到桩底0.5m以下取芯；其余成桩采用低应变动测法，即要求30%的成桩采取预埋管超声波法检测，70%的成桩采用机械阻抗法检测，成桩质量检测方法应符合相关规定；本工程灌注桩需作单桩垂直静载试验，按成桩总数3%的比例进行随机抽取，设计要求单桩竖向承载力不得低于4000kN。

为了保证主体结构施工的安全性，围护结构中的桩基嵌固深度得保证设计要求。桩径为0.8m，桩心间距1.0m。钻孔灌注桩中的钢筋笼，采用HPB300和HRB400级钢筋制作。钢筋笼中需要埋设声测管，每个钢筋笼埋设声测管2根，声测管按规范要求安装。浇筑钻孔灌注桩混凝土标号为水下C30，塌落度按设计要求控制。

3 施工方法

(1)测量定位放线。根据测量控制点符合要求后，测放出各桩桩位，拼装好桩架就位。根据预先测设的测量控制网(点)，定出各桩位中心点。双向控制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。开钻前必须先校核钻头的中心是否与桩位中心重合。在施工过程中还须经常检测钻具位置有无发生变化，以保证孔位的正确。

(2)旋挖开孔、引孔；下埋钢护筒。一是护筒制作。护筒制作一般由专业生产厂家制作，护筒制作材料选用Q235A型钢材，钢护筒均长18m(分3段，每段6m)，现场焊接。外径为900mm。因地质情况变化太大，在施工过程中，部分桩位钻进过程中发现打入12m钢护筒后能保证护壁的稳定，即采用12m钢护筒跟进。二是护筒埋设具体方法。首先测量放线定出桩位，正常旋挖钻进至孔深1～2m位置处，采用300系列振动锤振动打入钢护筒，先将钢护筒振动打入土层穿透软土层、粉质砂层进入强风化层中，再进行旋挖成孔。在下埋钢护筒的施工过程中，振动锤必须平稳，护筒安装须严格控制垂直度，确保垂直度在1%范围内。护筒安装完成后，对护筒中心进行复测，保证护筒与桩中心的偏差不大于3cm。钻进过程中应随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拔出或调整后再钻进。

(3)旋挖钻孔。旋挖钻机的钻进工艺采用钻斗取土的工艺。旋挖钻机工作时能原地做整体回转运动。旋挖钻机钻孔取土时，依靠钻杆和钻头自重切入土层，斜向斗齿在钻斗回转时切下土块向斗内推进而完成钻取土；遇硬土时，自重力不足以使斗齿切入土层，此时可通过加压油缸对钻杆加压，强行将斗齿切入土中，完成钻孔取土。

(4)成孔、清孔。钻孔深度达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，符合要求后清孔，清孔完成后孔底沉淀厚度应满足规范和设计要求，各项技术指标符合要求后报监理工程师验收。

4 主要步骤相关注意事项

(1)钢护筒埋设。保证振动锤振动打入钢护筒垂直入土，用水平尺严格控制好护筒的垂直度，若一旦发现有偏斜的趋势，马上进行纠正，将可能发生偏斜的因素消除掉。

(2)钻进成孔工艺操作要点。钻机就位确保准确，钻杆要求垂直，在施工中不发生倾斜、移动，经检测无误后方可开钻。开始钻进时先轻压慢转，当钻头正常工作后，逐渐加大转速调整钻压。钻进过程中应细心观察进尺及出渣情况，根据出渣种类及多少适当控制进尺速度。钻进时如孔内出现坍孔等异常情况时，应立即将钻具提离孔底。及时清理孔口排渣，做到文明施工。

(3)清孔。钻孔达到设计深度后，清除沉渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力；清孔时应将附着于护筒壁的泥浆清洗干净，并将孔底沉渣及泥砂等沉淀物清除。清孔后孔底沉淀厚度必须符合图纸规定值及规范要求。清孔过程中的渣土经过处理后均需运至指定的地点，尽量减少对周围环境的影响。禁用超深成孔的方法代替清孔。

(4)钢筋笼加工制作及吊放。钢筋原材料进场后须分类堆放整齐，做到上盖下垫，待检钢材与检验合格钢材分开堆放，并用标识牌标明。

(5)导管及漏斗的安装。实施导管水密性试验，水下混凝土宜采用钢导管灌注，采用丝扣连接的钢导管，其内径250mm～280mm，底管长度为4m，中间每节长度一般为2.5m。导管使用前应仔细检查，力求内壁光滑、顺直、光洁和无局部凹凸。各节导管内径应大小一致，偏差不应大于±2mm。导管使用前应进行水密水压和接头抗拉试验，严禁采用压气试压。水密试验的水压应不小于井孔内水深1.3倍压力。

(6)灌注水下砼。灌注前，应借助导管进行二次清孔，控制沉淀层厚度不超限，并再次核对钢筋笼标高、导管下端距孔底尺寸、孔深、孔壁有无坍塌现象等。需经监理复核认可，方可开始灌注混凝土。