漂石地层中旋挖成孔的快速施工工艺

王晓曙 陈一村 张建波 杨腾宇

云南建投基础工程有限责任公司 云南 昆明 650501

近年来，我国大力推进扶贫工作，在全国多地推进易地搬迁项目。易地搬迁项目如何改进施工技术，保证按质、按时、高效地完工是关键。本研究针对旋挖桩在富含漂石的深厚卵石地层的施工，借鉴类似工程施工经验，采取了“旋挖＋冲孔”“合金钻齿”“牙轮钻”这3种方案进行比选，通过现场验证分析，从而得到有效的处置措施[1-3]。

1 工程概况

背景工程位于云南省怒江州兰坪县境内西南部，项目属高层建筑桩基础施工，共涉及422根桩，桩长为12～18 m。

项目工期紧张，针对旋挖桩基础施工中地质条件较复杂，存在深、厚卵石层（夹杂粒径20～100 cm的漂石）的情况，在保证施工质量与安全的同时提高施工工效，显得尤为重要。

2 工程地质及水文条件

本工程桩基础成孔范围内主要土层有：①耕土、②人工填土、③粉质黏土、③1粉土、③3卵石、③4漂石、③5卵石。勘察深度范围内，揭露地层主要为漂石、卵石地层，为中-强透水层，且地势较高，排泄条件较好，实测钻孔内均未见到稳定的地下水位。

据调查，地下水埋深较深。其中卵石成分为中风化花岗岩，粒径2～8 cm，漂石主要成分为中风化花岗岩，粒径20～80 cm，最大达1 m。地层情况导致旋挖成孔损耗大、工效低。

3 成孔方案比选

本项目紧邻地块施工时，受深、厚卵石层及漂石影响，旋挖成孔速度慢，钻齿消耗量大，施工过程中钻筒维修频繁，施工工效低，施工进度难以保证（图1、图2）。

图1 旋挖钻取出的漂石情况

图2 钻筒、钻齿损坏情况

为保证施工工效，本工程提出了3种方案进行比选。

1）方案一：采用旋挖＋冲孔成孔。旋挖成孔用于填土层、黏土层、粉土层及卵石层，钻进至硬层后，更换冲孔桩机施工（根据现场经验，漂石层位于孔深4～10 m附近位置），由冲孔桩机冲破硬层，成孔至桩底。此方案可大幅减少旋挖钻筒、钻齿消耗。由于冲孔桩机施工速度慢，故需增加冲孔桩机数量。该项目施工用电暂未接入，若采用冲孔桩机，需额外增加柴油发电费用。

2）方案二：采用旋挖钻机成孔，配高强、耐磨合金钻齿（图3）。此方案增加一定的成本（单颗钻齿成本提高），但消耗量减少，施工工效有一定提高。采用此方案需考虑补充旋挖钻机。

3）方案三：采用旋挖钻机成孔，配牙轮钻头（图4）。牙轮钻头工作时切削齿交替接触硬层，易于进尺，工作刃总长度长，因而相对减少磨损。此方案增加了成本（单颗钻齿成本大幅提高），但消耗量大幅减少，施工工效提高。采用此方案需考虑补充旋挖钻机。

图3 合金钻齿

图4 牙轮钻头

4 现场适用性分析

4.1 方案一实施情况

项目11#栋、16#栋部分桩基础施工采用方案一，进场1台360型旋挖钻机，6台冲孔桩机。实施过程中，旋挖成孔至漂石层附近的进度为6～8根/（台·d），冲孔桩机成孔至桩底标高的进度为1根/d，根据施工进度计划，每天须完成桩基14根，预估需进场2台旋挖钻机，14台冲孔桩机。冲孔桩机采用柴油发电机供电，若14台冲孔桩机同时施工，需配备约4台400 kW柴油发电机，每天需供柴油约1 120 L，项目成本较高。通过现场实施，方案一适用性不强。

方案一适用于工期要求不高、现场施工用电已接入的项目。

4.2 方案二实施情况

12#栋桩基础施工采用方案二。实施过程中，旋挖成孔平均3～4根/（台·d），甚至达到7根/（台·d），同时钻齿消耗量降低至5～8个/孔。基本满足施工进度要求。根据现场情况，若采用方案二，结合场内已有3台旋挖钻机，额外进场2台旋挖钻机可满足施工进度要求。此外，经项目部调查，由于当地仍有闲置旋挖桩机，故进场费用较低。

方案二适用于工期要求高、旋挖桩机便于补充的项目。

4.3 方案三实施情况

15#栋桩基础采用方案三。实施过程中，旋挖成孔平均4～5根/（台·d），钻齿消耗量降低至平均1～2个/孔，基本满足施工进度要求。若采用方案三，额外进场1台旋挖钻机可满足施工进度要求。

方案三适用于工期要求高、旋挖桩机能够补充的项目，对比方案二，旋挖桩机数量要求较低。

5 工效及经济性对比

经过现场实施，在满足施工进度要求的情况下：

方案一需进场14台冲孔桩机，增加400 kW柴油发电机4台。冲孔桩机从大理装运至现场，进场费用按50 000元/台考虑。

方案二需补充2台旋挖钻机，采购合金钻齿（200元/颗），过程中需进行钻筒维修、钻齿更换。由于本项目周边有闲置旋挖钻机，故进场费用按5 000元/台考虑。

方案三需补充1台旋挖钻机，采购牙轮钻（1 500元/颗），过程中需进行钻筒维修、钻齿更换。由于本项目周边有闲置旋挖钻机，故进出场费用按5 000元/台考虑。

经计算，仅考虑成孔费用的情况下，方案一的综合单价为413.2元/m，方案二的综合单价为359.95元/m，方案三的综合单价为418.3元/m。

6 结语

现场应用证明， “合金钻齿”方案（即方案二）可按工期要求完成桩基础施工，且表现出较好的经济性和施工效率，每米节省成本53.25～58.35元，总计约32万元。经过静载试验检测得知，桩基础承载力满足设计要求。经低应变检测，Ⅰ类桩占比94%以上，Ⅱ类桩占比6%以下，无Ⅲ、Ⅳ类桩现象。该成果为该地区桩基础项目提供了施工经验。

在项目实施过程中，应结合实际地质条件、场地情况、设计要求、工期要求等因素确定合理可行的施工设备及方案，从而在保证工程质量、进度的同时，提高工效及经济性。