高填区域机械旋挖钻孔灌注桩施工技术的运用研究

陈祖平

（中国建筑第五工程局有限公司　重庆　400000）

人工挖孔桩由于井下作业条件恶劣，且劳动强度较大，所以已逐渐被淘汰。而旋挖钻孔灌注桩具有很高的机械化水平，效率高，成型快，可大幅缩减工期，保证质量，尤其是在高回填区等复杂地质情况下，该施工技术有着十分显著的优势。

1　工程概况

以某铁路工程项目为例进行分析，该工程基础等级确定为甲级，二类场地，基础采用桩基，即旋挖钻孔灌注桩。场区地形呈东、西、北高，南、中低，类似U形，从东北向中间不断倾斜，有较大起伏。场区相对高差为53.82m，基础回填高度在21m以上。

工程基础以泥岩层为持力层，桩径800～2200mm。按工程地质勘察报告，持力层单轴抗压强度需达到6.820MPa，其承载力特征值约1.585MPa。

2　基桩施工重难点分析

根据场区地质勘察报告，基础回填土主要包含灰渣、混凝土块、粘性土与碎石等。其中，硬质料粒径大多在5～370mm范围内，最大粒径超过2000mm，硬质料实际含量约占总量20%，均匀性较差，潮湿且松散。填龄大多在5年以内，局部地段为新近回填，采用机械抛填施工，高度超过21m；对于新填区，填土不均匀、松散，强度低，压缩性差异悬殊，留下质量缺陷，施工后产生不均匀沉降；由于回填料为碎屑、碎石和块石混合料，整体松散，空隙偏大，钻进时易塌孔、卡钻，导致桩身完整性较差，多形成III类桩，甚至是IV类桩。另外，因孔壁土质十分松散，所以在施工时回填土容易滑落到孔底，影响对孔底虚土厚度的有效控制，进而产生质量问题[1]。

3　基桩施工控制

3.1　设备选型

根据工程场区实际情况，结合岩土层与地质条件，决定选用机锁钻杆，这一钻杆在复杂地质情况下仍可使用，其钻斗为双底双开门式钻斗。施工中，若遇到大块漂石或孤石，则应改用筒式钻头。在设备选型过程中，应综合考虑孔径、孔深及场地实际条件。

3.2　施工控制内容

对于高回填区，因其土层结构十分复杂，且稳定性较差，所以为保证质量，需在实际施工中进行严格控制，控制内容主要包括基桩定位、桩径、桩身垂直度、孔深及孔底沉渣[2]。

为防止由土质松散造成塌孔，并避免由于施工方法选择不当而出现的质量问题，在成孔时，应在钻进的同时进行淋水，以起到良好的护壁作用。然后用筒式钻头进行环切，将钻进表面分为非工作面与工作面，以减小对非工作面造成的不利影响。钻进时缓慢下放和提升钻杆，持续加压，减慢钻进速度，避免产生较大的振动；同时，以土质松散程度为依据，确定适宜的施工间距，通常以跳挖的形式进行施工，渣土和桩孔之间的距离不能小于6m，并在第一时间向外清运；进行旋挖施工时，所有机械设备都应按照设计线路行驶，以免破坏成桩。

按照以下流程进行施工：前期准备工作→施工测量放线→现场钻机就位→旋挖钻进成孔→成孔检查、清孔→钻机移位→钢筋笼吊放→二次清孔→导管安装→灌注施工[3]。

3.3　施工控制技术

3.3.1孔底沉渣控制

端承桩的孔底沉渣不能超过50mm，确保基岩和混凝土良好结合，以提高承载力，针对回填高度在21m以上，桩长在35m左右，而且土质十分松散的实际情况，想要达到这一要求难度很大。一般而言，孔底沉渣影响因素主要包括以下几点：①钢筋笼吊放过程中对孔壁造成碰撞，导致孔壁泥土掉落至孔底；②清孔之后灌注施工时间较长，同时周边基桩施工产生振动，使孔口处与孔壁上的松土发生滑落；③灌注混凝土之前产生塌孔；④由于降雨导致泥浆进入孔底并发生沉淀[4]。

针对以上影响因素，可采用以下几种防治措施：①将清渣钻斗提升至孔底上方20～30cm处，并进行空转，以此吸出孔底处渣土；②下放钢筋笼时，必须缓慢且垂直；③钢筋笼下放后开始二次清孔，多采用高压送风等方式除去悬浮体，以有效减少孔底沉渣。

3.3.2塌孔控制

因本工程基桩在高回填情况下施工，若在土石方施工中没有对回填层实施有效碾压，则在成孔施工时就会发生塌孔。

针对这一问题，可采用以下措施予以防治：及时投加黏土，再用钻机加压反转促使黏土进入孔壁，提高孔壁胶结性能，从而产生一个保护层。当塌孔现象较为严重时，需灌注混凝土或砂浆，24h之后重新钻孔。成孔施工范围内，不得堆放物料，以免造成荷载集中。

3.3.3漏浆与缩径

回填区不仅高度大，而且填料复杂，存在若干空隙，导致灌注施工时容易产生漏浆等问题，使混凝土不密实[5]。

针对以上问题，可采用以下措施予以防治：配制高粘度、密度水泥浆，以形成护壁层，同时确保泥浆液面高度充足，形成足够泥浆压力来抵抗水平方向上的压力，从而避免缩径。另外，依靠压力还能确保泥浆沿孔隙流动，对空隙进行封闭，进一步防止漏浆。如果施工条件不支持采用泥浆护壁的方法，则可用预注浆进行防治，具体操作方法为：在桩位周边钻设小孔，再用注浆管均匀喷射泥浆，在孔中泥浆强度形成后，无论是空隙还是土层，都将得到有效固结，使桩周土层形成整体。

达到终孔条件，且钢筋笼及导管均已安装到位后，对成孔质量进行验收，验收具体要求如表1所示。

表1　成孔质量验收要求

3.3.4灌注施工

（1）灌注前，于孔口处设置护孔漏斗，再按要求下放钢筋笼，就位并固定后，安装导管，开始二次清孔，同时对孔深、孔位、孔径等进行检验。

检验确认合格后，开始灌注施工。灌注应在规定时间以内完成，相同基桩的施工应连续进行。若无法连续灌注，则需对灌注时间进行严格控制，不能超过初凝时间，同时还要根据现场实际情况做好混凝土振捣。

（2）在进行灌注施工时，先在贮料斗中存满混凝土，再用吊车取出球塞，使混凝土下落至导管中，开始灌注，导管下口和混凝土液面之间的距离应控制1.0m左右，如图1所示，随着混凝土液面的不断上升而缓慢提升导管，严格控制灌注速度，以免钢筋笼发生上浮；在混凝土液面上升到钢筋笼底端上方4m时，开始加快灌注速度。灌注时，需对孔内混凝土液面进行观测，以此为导管的提升提供参考和依据。为确保桩顶质量，在灌注至桩顶部分时，应加强混凝土振捣。机械旋挖基桩流程如图2所示。

图1　导管埋设

图2　机械旋挖基桩流程示意图

3.4　施工注意事项

（1）对于高回填区，因其地下情况十分复杂，开工前对地质勘察提出很高要求，必须达到较高的准确性与完整性，这就需要相关技术人员进行详细判别。

（2）在各桩孔开挖到指定深度以后，应安排质量检查人员进行细致的检查，确认满足要求后，向监理工程师申请，对基岩的实际情况进行仔细查验。

（3）施工中，必须切实做好各项记录，如岩层承载力、测量放线、基桩完整性、钢筋笼、灌注施工和各项隐蔽工程等。

（4）按照设计要求分段加工钢筋笼，钢筋笼主筋连接采用焊接的方法，在主筋和加强筋之间的焊接完成之后，按照标准间距缠绕螺旋筋，保证钢筋笼加工质量，避免产生质量问题。

（5）在复杂地质条件下进行的旋挖施工，对现场操作人员有着很高的要求，应对钻机设备等进行调整，以适应场区内土层发生的变化[6]。

（6）在高回填区当中，时常会遇到断裂岩层，对此应在钻孔时密切注意孔洞垂直度；桩底难以探明的部位，可借助可视影像设备进行查看。

4　结束语

本高回填区旋挖基桩工程施工现已顺利完成，经检查质量合格，可为后续施工建设奠定坚实基础，所用施工方法和施工控制措施都有良好参考借鉴价值。

[1]熊晋.房屋建筑工程施工中旋挖钻孔灌注桩施工技术的应用[J].价值工程，2016，35（27）：126～128.

[2]武文，黄友华.旋挖钻孔灌注桩施工工艺在某工程中的运用[J].江西建材，2013（03）：63～64.

[3]刘艳丽.旋挖钻孔灌注桩施工质量控制要点及防治措施[J].河南水利与南水北调，2014（14）：25～26.

[4]胡永洪.浅述某工程旋挖钻孔灌注桩施工的质量控制[J].建材与装饰，2016（42）：17～19.

[5]彭宏胜.在复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩的施工技术要点[J].中国新技术新产品，2011（17）：101～102.

[6]杨国栋.浅议旋挖钻孔灌注桩的应用及施工质量控制要点[J].现代物业（上旬刊），2015，14（05）：56～57.