旋挖钻机在施工泥浆护壁钻孔桩时桩位偏差的控制

郭军海

（武汉地质勘察基础工程有限公司，武汉 430050）

灌注桩按照成孔方法分为泥浆护壁钻孔桩、套管成孔灌注桩、干成孔灌注桩和人工挖孔桩4种方法，其中泥浆护壁钻孔桩是灌注桩中应用最广的一种方法，该方法施工的机械很多，包括旋挖钻机、正反循环回转钻机、潜水钻机、钻扩机、全套管钻机和全叶螺旋钻孔机等。其中旋挖钻机是目前钻孔灌注桩施工的主流设备，适合泥浆护壁和干作业成孔灌注桩，该设备具有装机功率大、输出扭矩大、轴向压力大、机动灵活和施工效率高等特点，适应我国大部分地区的土壤地质条件。本文仅对旋挖钻机在施工泥浆护壁钻孔桩时桩位偏差产生的原因进行分析，提出相对的改进措施，确保桩位偏差竣工验收时该项指标符合设计及规范要求。

1 旋挖钻进施工工艺简介

旋挖施工泥浆护壁钻孔桩的施工工艺除成孔过程不同于钻、冲孔灌注桩外，其他工艺完全相同。该设备施工主要优点有：施工速度快；施工精度比较高，施工过程中桩深度、垂直度、钻压和钻筒内装土容量等均可以通过机身电脑控制；噪声小；可自行行走，移机方便；机械化程度比较高；无须提供动力电源；适用地层广泛等。旋挖钻孔桩施工工艺流程如图1所示。

图1 旋挖工艺施工流程图

2 桩位偏差的定义

桩位偏差是指在设计院提供的桩基础施工平面图中，标注了每一根桩位的位置，技术人员或测量人员通过总平图中提供的坐标，结合施工平面图，利用CAD软件或其他测量软件，可以求出每一根桩位的理论坐标（设计坐标），而在实际施工过程中或竣工测得的桩位坐标与理论坐标的差值，即可理解为坐标偏差，但这种坐标差值的偏差值大小及偏差方向可能与桩基施工平面图中的纵横轴线并非总是重合，实际测量坐标系统的纵横轴方向与桩基平面图中纵横轴线的方向并非总是一致。竣工图中桩位偏差的方向和数值大小的确定，常用的方法是把实测的坐标值标注在桩基础平面（AUTOCAD）电子平面图中，然后沿设计坐标纵横轴方向垂直进行量取，即可求得桩位偏差值，实际施工时桩位的控制，可以用坐标偏差值进行控制，但在绘制竣工图时，测量人员和技术人员应懂得坐标偏差和桩位偏差的区别。

3 旋挖施工工艺中桩位偏差产生的原因和注意事项

旋挖工艺施工的主要步骤包括场地平整、测量放线、护筒埋设与定位、成孔、钢筋笼制安、清孔、混凝土灌注成桩及最后的开挖验收等，而造成桩位偏差的原因主要包含在测量放线、护筒埋设与定位、成孔、钢筋笼制安及开挖验收中，下面将对这几个步骤中影响桩位偏差的原因进行逐一分析，并提出解决办法。

3.1 测量放线

在测量放线开始时，需注意以下事项，可减少桩位偏差的发生。

3.1.1 测量仪器的准备

所有测量使用的仪器如全站仪和RTK接收机等必须在规定的检定期内（一般为1年），超出检定期限的应及时进行检定，未经检定或不在检定期限的仪器严禁使用，减少由于仪器误差带来的测量影响。

3.1.2 测量人员的准备

桩基施工中，测量放线的工作比较单一，桩基施工单位的测量人员往往是一些非专业的技术人员，因此必须对技术人员进行培训后才能上岗，每个项目的测量人员必须相对固定，确保测量放线的精度和速度。

3.1.3 测量数据的复核及导入

桩基施工测量前，必须收集建筑总平面定位图、桩基础平面布置图，同时在桩基平面图中对所有桩基进行桩编号，检查纸质版桩基平面图主要轴线尺寸是否与电子版一致，检查总平蓝图中标注轴线交点标注坐标是否与在AUTOCAD软件中查询的坐标一致，在AUTOCAD软件中将桩基础定位平面图中通过平移及旋转等命令，将电子版坐标与纸质版坐标完全对应一致，即可在软件中直接点取获得各桩位坐标，最后按全站仪要求格式对获取坐标进行保存，再对坐标数据由2人以上进行复核后上传导入至全站仪，确保不因测量数据输入错误导致桩位偏差或放线错误现象产生。

3.1.4 测量放线过程在测量放线过程中，有几个细节需要重点注意：

（1）无论是全站仪，还是RTK，利用其对中杆测量时，一定要将对中杆的圆气泡居中后，再进行测量，可以减少桩位放线误差，初学者应尽可能使用带支架的对中杆进行测量，同时要定期对中杆的垂直度进行校正。

（2）对建设方提交的控制点，一般要求不少于3个，且保证能够互相通视，复测时一般以其中一点为测站点，距离较远的另一点为后视点进行定向（长边定向）后实施坐标反测，并填写控制点复核情况表，待上部单位进场后进行控制点的移交工作。

3.2 护筒的埋设与定位

旋挖工艺中，护筒埋设的准确与否，直接关系到成桩后桩位偏差的大小，护筒不仅起防止地表土坍塌的作用，对桩位的定位也起着非常重要的作用，护筒埋设完毕后其中心位置是否准确，将直接影响下一道工序成孔对桩位偏差的控制。根据相关规范，对护筒设置有下列要求：

（1）护筒应采用壁厚（大于1 cm）的钢板制作，应有足够的刚度和强度，上部应设置溢流孔，下端外侧应采用黏土填实。

（2）护筒内径比设计桩径大200 mm的形状规则的钢圆护筒，一般采用钻机埋设，为防止下压时护筒变形，必须采用厚壁的护筒，尤其在护筒顶部应再绑上一层钢板，使其厚度加大，保证护筒在埋设过程中，不发生变形。

（3）护筒的长度选择应根据地层情况而定，一般应大于杂填土的埋深，进入稳定土层。

（4）护筒上应标出桩位，护筒的埋设方法一般有2种，既四点十字线中心法（如图2所示）和两点距离交会法（如图3所示），或是这2种方法的组合。

图2 四点十字线中心法

图3 两点距离交会法

（5）在旋挖班组人员根据第一次放样点位进行护筒埋设完毕后，测量人员必需对护筒中心位置进行二次复核，护筒中心与孔位中心偏差不应大于50 mm；护筒的垂直度偏差不宜大于1/100。复核方法为采用木方或钢筋定位架放置在护筒上，重新放样出桩位，用钢尺检查实际护筒中心与二次放样点的偏差。

3.3 成孔

护筒埋设完毕且经过复核后，在泥浆自备完成后，旋挖钻机即可开始成孔工作，该工序在进行的过程中，施工人员容易忽视且必须注意的问题有如下几点。

（1）由于旋挖钻机的护筒内径比设计桩径大200mm，一些操作手在开孔时有个错误观念，就是只要钻头放在护筒里就行，省去了将钻头中心再次对准护筒中心的步骤，从而导致桩位偏差产生，正确做法是护筒在埋设完毕后，利用油漆在护筒上做出标记，采用四点十字线中心法恢复测量点中心，再利用护筒中心对准十字线中心点后，再进行成孔工作，也可采用两点距离交会法，通过校核钻杆底部与钻斗相连接的插方来控制钻杆的中心位置，且该复核工作必须反复进行，直至施工到设计桩顶标高以下2 m左右。

（2）成孔过程中，操作人员往往过分相信钻机自带的调垂系统，但任何一台旋挖钻机在使用过程中随着年限增加，设备磨损加重，钻杆与动力头之间的缝隙加大，钻机自带的调垂系统往往精度会下降，那么在钻机使用过程中，必须采用全站仪从2个垂直方向，对钻杆的垂直度进行监控，确保钻杆的垂直度在1%之内。

（3）成孔过程中，不注意成孔的速度，无论什么地层，一味快速钻进，就会导致桩位偏差发生。正确做法应是根据不同的地层，如软弱交接层、深厚砂层、孤石和坚硬地层等，选择旋转合适的钻头，控制好钻速和转速，保证成孔时钻杆不发生倾斜。

3.4 钢筋笼安置

竣工桩位中心在最终验收时，是以钢筋笼的中心来作为桩位中心的，所以在钢筋笼下置过程中，应尽量保证钢筋笼中心与成孔后的孔位中心一致，要做到这点，在进行钢筋笼下置过程中，必须注意以下事项：

（1）钢筋笼制作时，不仅要控制好钢筋笼的直径（允许偏差应控制在±10 mm），同时应按设计和规范要求在钢筋笼上设置保护垫块，保护垫块的作用，不仅能防止钢筋笼紧贴孔壁，防止钢筋外露，使钢筋在混凝土中锈蚀，起不到受力的作用，而且能起到固定钢筋笼的中心位置，防止桩位发生偏差的作用。实际进行钢筋笼安放时，操作人员往往忽视这个步骤，不下或者漏下保护块。

（2）钢筋笼在起吊和转运时，不能放在地上进行拖拽，避免钢筋笼发生变形。在安装入孔时，必须采用“扁担架”的形式保证钢筋笼起吊后的垂直度，在下置过程中，当发生下置不畅时，必须将钢筋笼提起，重新扫孔，不得强行墩放，从而导致桩位偏差的出现。

（3）钢筋笼全部安装入孔后应固定于孔口，固定钢筋笼时采用2根吊筋、2根插杆对称固定，严禁只使用1根吊筋或1根插杆固定，确保钢筋笼入孔后的垂直度。

3.5 桩位竣工偏差验收

在基坑土方开挖完毕后，桩基桩头凿至桩顶标高后，即可进行桩位偏差验收，桩位偏差验收时，应注意以下问题：

（1）为避免场内控制点因土方开挖发生位移，影响测量精度，竣工测量时必须再次从场外将原始控制点引测至场地内，用新的场内控制点进行测量，以确保桩位偏差验收的精度。

（2）验收桩位偏差时，必须用卷尺从纵横2个方向上先找出钢筋笼的中心，作上标记，再用全站仪或RTK对该中心标记进行测量，不可凭肉眼目测估算桩位中心。

4 项目介绍

4.1 项目概述

武汉某桩基工程2号楼项目2017年5月开始施工，桩基础形式采用钻孔灌注桩，4层地下室，成孔方式采用泥浆护壁旋挖成孔，施工机械为2台徐工XR-280旋挖钻机，桩径900 mm不等，桩数183根桩，工期50 d，项目夜间22：00—6：00不能施工，单机工作效率2根/d。该项目工期紧，桩基测量放线采用传统的全站仪配合极坐标法进行测量放线，投入1个测量班组，共计3人，施工过程中严格按照前述步骤开展测量放线工作。

4.2 验收结论

（1）根据GB 50202—2018《建筑地基基础工程施工质量验收标准》要求，对于D＜1 000 mm的泥浆护壁钻孔桩，桩位允许偏差要求不大于70 mm+0.01H（H为桩基施工面至设计桩顶的距离，即空孔深度），该项目H约为20 m，偏差要求允许小于等于270 cm，该项目桩位偏差检测数量按100%进行桩位偏差检测。

（2）该项目由甲方委托第三方检测机构某省建筑工程质量监督检验测试中心进行验收检测，该测试中心提供的桩位偏差检测，其桩的实际中心是按钢筋笼中心进行量取，而非按照桩顶混凝土中心量取，桩位偏差检测采用弹线后利用卷尺测量的方法进行。根据该测试中心提供的2号楼桩位偏差检测报告，共计检测183根，其中176根桩桩位偏差值小于100 mm，7根桩桩位偏差值超过100 mm，最大偏差为Z2-73号桩，偏差达230 mm，小于允许值270 mm，偏差结果均符合规范及设计要求。

5 结束语

桩位偏差是泥浆护壁桩竣工验收时一项重要的验收指标，对验收结论起着举足轻重的作用，要保证在验收阶段该项指标不超限，符合规范和设计要求，就应在桩基础施工准备和实施的各个关键环节勤加注意，并严格控制，增强测量人员的工作责任心。当然受一些客观原因的影响，桩位偏差这项指标在采取合理措施后，可以得到有效的控制，但不可能完全杜绝超偏现象发生，一旦发现桩位偏差超限，必须及时上报建设单位，通知设计单位出具变更处理意见。