旋挖成孔灌注桩桩基施工质量控制分析

顾 敏，罗里奥

中金岭南凡口铅锌矿，广东 深圳 518000

1 工程概况

砂石仓为凡口铅锌矿采掘废石资源化利用技术改造项目的子项目，主要功能是储存砂石，建筑面积为892.6m2，层数为2层，建筑高度为25.75m，与21#、22#、23#皮带廊相连，需完成43条灌注桩施工。桩身直径为φ800mm，桩身混凝土强度为C35，单桩竖承载力为4000kN。项目于2020年3月开工，位于广东省韶关凡口矿采矿车间东北侧。区域内有溶洞，场地东西高、中间低，勘察期间测得各钻孔孔口标高为114.29～133.82m。据钻探揭露，场地地层自上而下依次为人工填土层（2～6m）、第四系冲积层、第四系坡积层、第四系残积层，下伏基岩为石炭系壶天群（C2+3ht）砾岩及白云质灰岩。

2 旋挖成孔灌注桩工艺流程

根据建筑工程桩基技术规范要求，结合该工程特点，旋挖成孔灌注桩按如下顺序施工[1]，如图1所示。

图1 旋挖成孔灌注桩工艺流程

3 旋挖成孔灌注桩施工质量控制要点及保障措施

3.1 钻孔前的质量控制

（1）前期准备。开工前认真研究设计图纸、地勘资料、桩基施工技术及验收规范，并根据该工程地质特点编制专项施工方案，详细说明施工过程中遇到不明地质情况（如溶洞、超深钻孔等）时的具体应对措施，以便顺利保质地完成桩基施工。

（2）桩位放样。在该工程附近永久构筑物上标记好该工程基准控制点，根据工程的实际桩位情况进行桩基的位置放样，采取同排桩位跳开钻孔统筹施工方式，以避免延误下一个施工程序。进行钻孔的标高放样时，应及时对放样的标高进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范允许范围内。因该项目与砂石转运站及自动装料仓较近且同时施工，场内施工机械较多，因而桩位的破坏在所难免，在施工过程中应随时核实，发现有误差时重新补放桩位，并做好交桩的记录。

（3）埋设护筒。埋设钢护筒是对孔进行保护，稳定孔壁防止塌孔影响施工进度，还可以隔离地表水、固定桩位、保护操作原地面等。该工程钢护筒主要是用12mm厚的钢板制作，少量钢护筒用10mm厚的钢板制作，护筒直径比桩基孔径大200mm，根据超前钻资料的填土层厚度确定钢护筒长度为每节6m，为增加刚度防止变形，在护筒上部、下端和中部外侧各焊1道加劲肋。埋设护筒前需再复测桩位，埋置深度视土的性状而定，平面位置的偏差不得＞5cm，倾斜度＜1%。护筒四周回填黏土并分层夯实且护筒要高出施工地表300mm以隔离地表水，应在护筒顶部开设1个溢浆口。

（4）钻机就位。埋好护筒后钻机就位，该工程选用三一旋挖钻机SANY SR360R型机，钻机就位时必须保证钻机平稳不倾斜、不沉降。应测量护筒顶位置或平台标高，用于钻孔过程中测量参考。钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得＞5cm，并检查在回转半径内是否有障碍物影响回转，同时也要保证电力及机械系统运转。

3.2 钻孔中的质量控制

（1）钻孔。该工程采用对角桩位钻孔，以防在相邻灌注桩桩身砼还未达到强度要求时影响桩体质量。钻孔方法是水钻法，钻孔过程必须做好记录，观察地质变化。要及时取钻渣样品，查明土、岩类别并详细做好施工记录，钻至岩面时应与超前钻资料进行核对，并通知相关单位到现场签字确认。为加快施工进度，根据该工程实际地质情况，钻进应采用不同的施工方法，例如回填土层采用岩心筒钻施工，粉质黏土采用锥型长螺旋钻施工，强风化灰岩采用嵌岩双开门钻头施工。钻进要严格按照施工规程操作，应该勤检查，多观测钻具，防止出现钻机移位[2]。

（2）控制钻孔速度。钻进过程中应严格控制钻进速度，若钻具上升速度过快，钻斗外壁和孔壁之间就会产生较大负压，造成孔壁颈缩、坍塌现象。经现场实践得知，钻斗升降速度以0.75～0.80m/s为宜。

（3）检查孔深、孔径、垂直度及沉渣厚度。当成孔达到设计高程后，需对孔深、孔径、垂直度及沉渣厚度进行检测，其中孔深（用测深绳测）和孔径（用探孔器测）需不小于设计规定，垂直度误差≤1%，沉渣厚度要满足设计要求。

（4）清孔。清孔的目的是使孔底沉渣厚度符合质量要求和最终孔底沉渣厚度＜5cm的设计要求。该施工场地地质情况是回填土、泥岩、岩石，故该工程采用双开门捞渣斗清孔钻头进行清孔。钻孔方法用水钻法，经过钻孔反复提钻排浆将泥浆基本排除，偶尔有少量泥浆也不会影响成孔质量。因故停钻时，应将钻头提出孔外，不要将钻头放于孔内休息或过夜。清孔合格后到开始浇筑混凝土的时间间隔应控制在1.5～3h，一般不超过4h，否则要重新清孔。

（5）处理斜岩、溶洞。①斜岩的处理方法。根据超前钻资料，显示场地岩面起伏变化较大，钻孔会出现斜岩情况。解决方法：一是慢速低压钻进；二是回填C25混凝土24h后再成孔钻进。②溶洞的处理方法。该工程1#、5#桩施工时遇到溶洞，以1#桩为例，简述遇溶洞的处理方法。该桩2020年8月23日19：05开孔，21：47打至深度为28.41m时漏浆，判断遇到溶洞。用黄土拌水泥制泥浆，泥浆可以防止孔壁坍塌，泥浆相对密度控制在1.25，回填至9m，实际回填19.4m，后继续成孔钻进。第二日（8月24日）9：10打到深度为31.8m时又漏浆，回填至25.8m（实际回填6m）；继续钻孔又遇到溶洞塌孔漏浆，回填至8m（实际回填23.8m）。该桩打到该程度，经多方组织讨论决定只能继续打，回填开始用C25混凝土进行充填。过24h后，继续成孔钻进打至孔深32m漏浆，回填至22m（实际回填10m），打至孔深42.2m漏浆，回填至孔深25m（实际回填17.2m），因护筒上至下6m处焊接位置移位，回填至孔口，共回填42.2m。该桩终孔深度达44.77m，实桩43.3m，空桩1.47m，该桩耗时整整6d。单桩灌注混凝土量达119m3，耗用水泥3.2t，充盈系数达4.47。护筒两侧有塌方发生，导致12.2m护筒未拔出留在桩孔内，加之溶洞的治理，极大地增加了单桩的施工成本[3]。

（6）钢筋笼制作及吊装。钢筋笼制作应严格遵照设计规范要求，在场内分节制作。为确保混凝土保护层厚度，在钢筋笼下端及中间每隔2m在一个横截面上设置4个钢筋耳环。为使钢筋笼吊装时不发生变形、脱落，纵向钢筋采用气压焊连接，箍筋采用螺旋箍，焊接长度不小于10D（D为钢筋直径），焊接加强箍，并与纵筋焊牢；同一平面内接头数不得超过总根数的50%。钢筋笼分节下放入孔时应保持垂直度，严禁钢筋笼摆动碰到孔壁而刮伤孔壁，防止塌孔。下至最后一根加强筋断面时，用2根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上固定好，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上下振动。钢筋笼入孔后的容许偏差：钢筋笼中心与桩孔中心偏差≤±10cm；钢筋笼底面高程偏差≤±10cm。

（7）混凝土浇筑。混凝土浇筑是旋挖桩的最后一道关键工序，混凝土浇筑质量将严重影响灌注桩的质量，因此需认真填写成孔检查记录表和钻孔检验批质量验收记录表。浇筑前要计算出该桩混凝土浇筑初灌量，施工中要保证浇筑初灌量。进行混凝土水下浇筑时，导管采用直径为250mm的钢导管，中间节为2.5m等长，底节为4m，漏斗下用0.5m导管，底端距孔底0.5m左右，混凝土可以顺利从导管内灌至孔底。混凝土坍落度控制在18～22cm，并保持良好的和易性。浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制浇筑量，确保桩顶标高符合设计要求。混凝土应连续浇筑，中途不得停顿，每根桩的浇筑时间需控制在2h内。混凝土浇筑完毕后，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒在混凝土初凝前保持轴线竖直拔出，并做好导管提升记录。混凝土浇筑过程中，需填写水下混凝土浇筑记录表。

（8）桩身质量检测内容及方法。桩基完成后28d，强度达到设计要求后按《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）进行桩大、小应变检测桩身质量。对桩身完整性进行抽样检测后再进行单桩承载力检测，以确保施工质量。桩身检测是仁化质检站委托有资质的核工业二九〇地质所进行的，检测不少于总桩数的30%，其他采用动测法检验。桩的竖向承载力检验采用高应变法，检验桩数不应少于总桩数的1%，且不少于3根。

4 结束语

旋挖钻孔灌注桩施工是隐蔽工程，由于超前钻没有达到全覆盖，地质条件的变化造成很多不可预见的情况出现，在施工管理过程中相关人员需要不断总结施工经验，创新质量管理模式，探索更高效的技术工艺，确保旋挖钻孔灌注桩的每道施工工序都严格遵照规范要求，最终保证基础施工质量，建设优质工程。