中交一航局第二工程有限公司 山东青岛 266071
摘要：在传统工艺冲孔灌注桩和人工挖孔桩局限的情况下，旋挖钻的施工在今后的施工过程中越发的重要和突出。特别是在人工高填土下进行旋挖钻施工，更加克服了冲孔灌注桩和人工挖孔桩的缺陷，同时极大的降低了安全施工风险，同时也节约了施工成本，可为类似的工程提供较好的借鉴。
关键词：人工高填土；旋转钻进；钢护筒
Talking about Rotary Excavation Construction under Artificial High Fill
Cheng Jie
(Second Engineering Co., Ltd. of China Jiaotong First Airport Bureau, Qingdao 266071, Shandong Province)
[abstract] Under the limitation of traditional punched cast-in-place pile and manual digging pile, the construction of rotary drilling is becoming more and more important and prominent in the future construction process. Especially in the construction of rotary drilling under artificial high fill, it overcomes the defects of punched cast-in-place pile and manual digging pile, greatly reduces the risk of safe construction, and also saves the construction cost, which can provide a good reference for similar projects.
[Key words] Artificial high fill; Rotary drilling; Steel sheath
1 工程概况
中交锦悦三期二标段位于重庆市巴南区龙洲湾街道，瑞龙路以北，西临德普学校。工程总建筑面积约110000m2，由3栋高层（1、5#、6#楼）三栋多层（7#、8#、11#楼）部分车库工程组成，结构类型为框架、剪力墙结构。场地桩基持力层为泥岩、砂岩，场地平场后地表覆盖第四系素填土及粉质粘土，厚度0.30～33.80m，无外漏桩。场地内无有毒有害气体源，无流砂、崩塌、泥岩流等不良地质现象。场地内无地下管网，场平后地块内形成约8m岩土混合边坡，桩距边坡的最小距离约1.8m，周边基本无建筑物。本工程设计桩型为圆形，圆桩直径为900-2200mm。
2 施工工艺及施工方法
2.1施工工艺的选择
按地勘报告土层揭示，1#、6#及别墅区基础位置人工回填土层较厚（深度位置达26米），地下水位相对较高，在钻井过程中容易发生垮孔和塌陷孔。综合考虑采用旋转钻井加钢护筒的施工，护筒直径大于桩孔直径200 mm（例如，设计桩径φ900mm，旋挖施工护筒为φ1100 mm）。
（1）根据地勘报告回填土部分，使用护筒直径的钻头施工成孔，钢护筒采用振动锤沉放钢护筒，场内钢护筒通过履带式起重机吊装和运输。
（2）在钢护筒下沉到基岩层后，钻头换用设计桩径钻头于钢护筒内进行钻孔施工。
（3）成孔混凝土浇筑后，履带式起重机与振动锤配合使用，及时拔出钢护筒。
旋挖施工工艺流程图如下：
2.2施工方法
2.2.1测量放线
采用甲方提供的基准点和测量控制网进行测量，并在轴线的延长线上建立控制网。在桩基施工过程中，应每天检查现场测量控制点，并加以有效保护。释放桩位后，将中心点引至桩孔四周，做好保护措施。在检验过程中，通过线绳拉出桩孔的中心点，为埋设套管，桩位偏差，孔径和垂直度等相关参数的测量提供依据。
2.2.2旋挖机就位
在钻机到位之前，提前检查钻机的性能，以及配套设备是否完整，并确保钻机正常工作。在钻机到位后，钻头的中心和桩的中心应该是对正准确的。误差控制在2cm以内。
2.2.3上部回填（页岩）层由旋转挖掘机制成
使用宇通重工YTR260旋挖钻机钻出成桩孔。该钻机担矩大，转速高，成孔效率高。在就位时应重新测型、定位。
2.2.4埋设护筒
选择护筒：钢护筒采用壁厚δ=14㎜的钢板，现场组装焊接长度根据桩长及现场实际情况，适当调整，钢护筒内径 D'= D+200 mm，（ D为设计桩径）。
吊装施工 ：起重机司机和指挥官必须在起吊前做好准备。包括操作前的技术准备，明确和掌握操作内容和操作安全技术要求。
埋设护筒：履带式起重机用于将护筒提升到孔位，然后将护筒吊放进孔内，找到钢护筒的中心位置。然后移动钢护筒，使钢护筒的中心与钻机的钻孔中心对齐，套管中心与桩位之间的偏差≤2cm。同时，使用水平尺或垂球进行检查，使钢护筒垂直，并使用履带式起重机协助振动锤振动，将钢护筒推入土层中。埋设护筒防止钻孔过程中出现在回填土范围内有坍塌现象。
回填土层浅部区域，采用旋挖钻机钻孔后紧接自行跟进吊运安放钢护筒，避免回填土方坍塌。钢护筒深深度不够区域如果有滑坡，则回填C20混凝土并重新钻孔。
钻孔安放护筒深度至原土层，桩孔入岩部分深度按设计要求控制。
2.2.5钻桩成孔
钻机到位后，钻头中心和桩中心应准确，误差应控制在2cm以内。当钻孔机形成孔时，旋转钻机采用筒式钻头，钻头下降到孔内预定深度后，钻头旋转加压。将土壤挤入钻缸中，待泥土挤满钻筒后，反转钻头，将钻头底部封闭并提出孔外，钻头开关自动打开，弃土倾倒。开始钻孔时，应轻轻按压钻机并缓慢旋转，并注意放斗要稳，提斗要慢，开孔旋挖至地下6-8米的过程中，注意监控垂直度否有偏差，如有偏差应及时调整。在成孔过程中，根据试验施工确定的参数进行施工，并记录孔成形过程各种参数，包括钻孔深度，地质特征，障碍物情况等。在钻井过程中，指派专人观察指挥，随时调整钻杆的垂直度，以确保钻孔的垂直度。旋挖钻机钻至设计深度，嵌入岩石深度必须符合设计要求。
根据钻井前的设计要求和地质调查报告计算钻孔底部标高，根据钻头长度确定钻孔深度，钻孔深度偏差不小于设计深度；如果发生缩经现象，则应扫孔，并在满足要求后进行下一步骤。
钻进过程应作好记录，发现异常地质状况，应及时向监理、业主报告，会同设计部门采取相应处理措施。
覆土深度小于20m时钢护筒施工示意图 覆土深度大于20m时钢护筒施工示意图
2.2.6验芯
钻进岩层后，应注意区分岩层风化程度，进入中风化岩石时必须向监理工程师报告（根据岩芯鉴别）。将取出的岩芯按顺序放好，达到嵌岩深度后，向监理工程师报验，当嵌岩深度达到设计要求，则进入下道工序。
2.2.7清孔
机械钻孔桩清底工作非常重要，它影响着桩的承载力。清除方法：采用清孔钻头捞渣法，进行一次或者多次捞渣，直至满足设计要求，才能进行下一道工序。如果地下水或雨水渗入孔内，高扬程潜水泵进行排水。
2.2.8验孔
清孔后，对其进行检验，除去孔中的残留物，使孔底残渣符合规定值（不大于50mm）的要求。现场质检人员通过自查后，向监理报验。经验收合格后，进入下道工序。
根据《建筑基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2012），本项目钻孔灌注桩质量验收标准按下表进行：
机械成孔灌注桩钻孔允许误差表
③安装
钢筋笼通过起重机整体吊入孔内，当钢筋笼的上端到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。由于赶紧龙很长并且需要整体一次吊装，因此在起吊和移位期间必须考虑钢筋笼的变形控制。
为了确保提升时钢筋笼不变形，建议使用两个起吊点。第一起吊点位于钢筋笼的下部，第二起吊点设置在骨架长度的中点到上三分之二点之间。起吊时，首先抬起第一个起吊点，使钢筋笼略微抬起，然后用第二个起吊点起吊。随着第二个起吊点继续上升，缓慢放松第一个起吊点，直到钢筋笼垂直于地面或平台，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。
吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。如果遇到阻力，请停止下放，并找出原因进行处置。
为了保证钢筋笼的垂直度和混凝土保护层的厚度，应在钢筋笼外周采用焊接钢筋耳环形式进行控制。
钢筋笼入孔后，根据设计要求检查放置位置，并进行记录。满足要求后，钢筋笼的上端可以采取钢筋连接加长4根主筋的措施，并延伸到孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。
2.2.10水下混凝土灌注
灌注混凝土时，确认混凝土初灌量备足后，即可灌入首批混凝土。同时，观察孔内混凝土表面的上升，测定埋管的深度并做好记录。
在第一批混凝土浇筑完成后，必须紧凑、连续不断的进行，禁止随意中断。在混凝土灌注过程中，使用测锤检测混凝土表面的上升高度，并及时提升拆卸导管，确保导管合理埋深。导管的埋深应不小于2m，但最大埋深不应超过6m。
随着孔内混凝土的上升，需要逐段拆除导管，并且及时清理。
当灌注接近桩顶时，为了严格控制桩顶的高程，应计算所需的混凝土量，并严格控制最后以此的混凝土浇筑量。
2.2.11钢护筒起拔
在混凝土出现初凝之前（通常在浇筑后1至2小时内），应该利用履带吊配合振动锤，将护筒拔出。如全护筒一次起拔困难，则可以采用电焊切割分段起拔的方式，备足电气焊组人员，按6-8米一段进行。
由于起拔长护筒会引起桩的直径发生变化，造成桩顶标高不准确。因此，在混凝土浇筑过程中，应充分考虑长护筒起拔对混凝土浇筑的影响。在护筒起拔之前，先进行超灌弥补护筒起拔的影响。
2.2.12桩身质量检测
本工程所有桩均采取机械成孔，根据相关要求，桩身质量检测均需采用超声波进行检查。
声测管埋设方案：
①声测管的选择：
当桩深度≤30m时，采用Φ48x1mm钢质声测管；
30m＜当桩深度≤40m时，采用Φ48x1.2mm钢质声测管；
40m＜当桩深度≤60m时，采用Φ48x1.5mm钢质声测管；
②在选定的桩内等间距埋设声测管，预埋时绑扎在钢筋笼内侧，管底密封，管顶加盖、管内无异物；声测管连接应平滑过渡，以确保在浇筑混凝土时水泥浆不会渗入声测管，并且声测头可在测试过程中自由上下移动，管口并钢筋笼顶，且各声测管管口高度一致。
③声测管与钢筋和钢筋笼固定，使其在成桩后可与桩的垂直轴平行。
④当800mm＜D≤1600mm时，将不少于3个声测管以相等的间隔埋入；当1600mm＜D时，以相等的间隔埋入不少于4个声测管。
⑤声测管的埋设深度埋至桩的底部，以确保检测范围覆盖桩的整个长度。为了防止由于声测管的变形，破裂或不垂直而使检测条件不满意，声测管由ф48钢管和直螺纹连接制成。声测管固定在钢筋笼内，定位牢固并保证垂直。
3 旋挖钻常见问题的处理
3.1 坍孔处理
由于本工程施工所处场地为新近回填岩土，存在空隙较大、土颗粒之间粘聚力较小，现场施工时，可能会发生坍塌，所以使用C20混凝土进行回填。
3.2 缩孔处理
当钻孔过程中发生缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到桩孔垂直，例如当发生严重的弯孔和探头石时，应使用C20普通混凝土，回填到偏孔处，待填料固化后应修正偏孔。
3.3 钻孔偏斜
预防和处理方法：
（1）安装钻机时，将转盘，底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心，三者中心保持在同一直线上，并经常检查校正。
（2）由于主动钻杆较长，旋转时上部摆动过大。必须在钻架上增加一个导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架钻进。
（3）钻杆、接头逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，千斤顶应及时拉直。
（4）在倾斜的软硬地层钻进时，钻杆应悬挂钻杆，以控制镜头并低速钻孔。
（5）当孔出现偏斜时，采用粘贴填实后重新成孔。
3.4 落物掉钻
预防措施：
（1）开始钻孔之前，将孔内杂物清除。
（2）经常检查钻头，钻杆，钢丝绳和联结装置。
（3）为了便于打捞落入钻孔中的钻头，可以将打捞环预焊在钻头上，或者将几圈钢丝绳捆扎在钻头上。
处理方法：
掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻头。
4 结语
在后续的施工过程中，严格按照施工工艺的选择和施工过程的控制，通过不断的优化和改进，实践证明，人工高填土下的旋挖钻施工较其他传统工艺有了很大的进步，取得了良好的经济效益，并加快工程建设进度，本文的研究可以为类似项目提供良好的参考。
参考文献:
[1]黎绍卿.浅谈防城港恒大御景湾桩基础长护筒旋挖桩施工方法[J].建材发展导向，2015（13）：8～10.
[2]田 勇.旋挖桩成孔工艺在深圳某基坑支护和桩基础工程中的实践[J].中国科技博览，2013：181～183.
论文作者:程洁
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/7
标签：钻孔论文; 钻头论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 钻机论文; 深度论文; 钻杆论文; 《防护工程》2019年第1期论文;