长沙洞井建筑股份有限公司 湖南长沙 410000
摘要：本文将重点以湖南某项目工程为例，专门就超深中风化块石回填土质情况下克服超深钻孔灌注桩施工中所遇到的困难，经过旋挖钻、钻头、钢护筒拼接等多方面的改良与优化，选用全回转钻机联合旋挖钻机、全钢护筒等多种施工工艺，完全克服了回填地质条件下40至80米桩的成孔、成桩等技术上的问题。
关键词：桩基础 钻孔灌注桩 钢护筒 回填土 施工工艺
1、工程简介
湖南某施工项目所在施工地貌原来是一条深沟，其上部宽度大约是80米，深度大约是85米，其横截面呈现倒三角形状，之后利用周围挖掘之后形成的土石方实施回填作业，其主要是中风化类型，最深度可以达到68.8米，再经过三年时间的沉降时期。本项目应用了钻孔灌注桩作为基础，使用桩基总计达到了1 105根，其策划直径分别是1.0米，1.2米，1.5米，灌注桩长度范围米17米至 73 米，当中大于40 米的灌注桩共计有333根，超过60的共计有56根，都必须贯穿块石回填土层延伸至基岩的持力层。
2、技术难点
本工程桩基采用旋挖钻进方法制作钻孔，其中40米至80米的钻孔灌注桩施工过程中遇到下列一些技术难点。
1）超大深度块石回填土相关地质条件，当前机械不能实现接近80米的超长灌注桩的施工要求，怎样就钻孔机械进行改善是克服超长桩正常成孔的核心之所在。
2）利用块石进行回填的地质状况相对较差，其沉降时间较短，土质架构疏松，土层浸透性能较大，不能运用泥浆护壁，必须使用干法进行作业，同时其土层没有太高的稳定性，不能确保孔壁的稳定性，导致清孔工作难度较大，因此，在这种条件下采用科学且合适的护壁保护方案是确保孔壁稳定性的核心技术。
3）这种土层含有许多块石，并且上半部分回填土层存有在较大直径的孤石颗粒，这种状况对施工有较大的影响，在动工时特别容易出现钻不动，钻孔倾斜偏转以及出现卡钻等现象。
4）对于存在块石回填相关地质情况下，旋挖进程当中，具有较高钻头磨损率，出现较大的钻齿更换频次，这些都会对施工过程造成较大的影响，这是怎么样科学地改良钻头、减少钻头磨损率、提升破岩工作效率，无论是对于成本把控，还是施工期限都具有重要的现实意义。
5）施工中要求更高的桩身垂直度，钻孔制作进程中，选用合理的垂直程度把控方案，以保障钢筋笼可以正常吊装以及基桩的顺利动工，这些都是确保桩身垂直程度的核心。
6）改良混凝土灌注技术，防止出现断桩、夹杂残渣以及颈缩等状况，是保障其成桩品质的核心要素。
3、主要施工技术
本项目40米之上桩基全部使用钢质护筒跟进护壁技术，全回转类型钻机把控钢护筒下降和拉起动作，配合旋挖钻机进行工作。
3.1施工机械设备改良
依据该项目地质特征以及浅桩基动工状况，对于旋挖钻机所进行的改善，一方面是能够达到桩基的深度标准，另一方面是供给充足的扭矩以及转速。
该项目对于当前金泰360型号的桩机实行了相关的改良，因为挖掘深度较大并且其地质条件是杂回填土，原有设备的动力头尺寸已达不到所需要的标准，必须增大动力头。然而，动力头的增大会直接导致桅杆发生变形以及影响其稳定性，因此桅杆的尺寸大小与结构必须进行相应的调整。再综合桩的规定深度、钻杆现实能够增长的尺寸与相关动力剖析求算，最后制定下列相关的改良措施与方案。
1）增加桅杆的长度，于上一节同中间一节桅杆之间添加一节桅杆，其长度大小是5米。
2）动力头扭矩大小由原来160kN·m增加到210kN·m。
3.2旋挖钻机截齿钻头改进
改良钻头的目的在于提升旋挖钻机相关截齿钻头的完整率，增长钻头的工作时间。该项目回填土层一般是由粉质豁土类型夹页岩以及砂岩碎块石构成，在其钻孔制作进程中应用到截齿类型钻头以及筒式钻头等许多钻头类型进行施工。前面部分在应用截齿钻头进程当中，钻头钻齿有很大的磨损率，更换钻齿次数较为频繁，大约施工20米就必须换两个钻齿，十分拖累施工进程以及成本费用。为了解决上述难题，需要在钻头的上部与下部板上面添加两个带有弹簧压缩功能截齿钻头，其示意图如下图1所呈现。
图2钻头工作原理示意图
3.3工具式护筒改进
该项目运用全钢护筒进行跟进钻孔技术，在施工现场进行多段拼接的时候，容易出现焊接质量问题，严重的会拖累工期，并且护筒的相关拆卸比较难。为规避在现场进行焊接操作，钢护筒的拼装应用楔接咬合以及栓接相组合的方法来实施，其结构如下图3所呈现，护筒壁的厚度是5厘米，衔接处壁的厚度是2.5厘米。
利用吊装方式进行安装，当下节护筒升到上节护筒上口大约10厘米位置处，由施工人员手动旋转下节护筒使其与上节护筒衔接口相重合，进行准确定位，然后进行下放与拼接工作，最终利用气泵枪把内口利用螺栓进行衔接并旋紧。
图3钢护筒结构示意图
3.4钻进成孔
研究人员在分析过程中对灌注桩的施工工艺进行了详细分析：在施工过程中需要使用到全回转钻机以及其中期等相关机械设备，通过反复的打孔和拼接，形成相应的灌注桩，工艺在操作过程中需要使用到钢筋笼和相应的导管，有利于提高灌注桩的抗压能力，工艺施工完毕之后还需要进行必要的后期防护。
这一工程在建设过程中的护筒长度达到了四米，第一节护筒的底部需要设置相应的齿轮，通过施工人员对钢护筒的全面操作，控制垂直方向上的距离。在实际的研究过程中需要将改装之后的旋转挖钻机固定在全回转钻机旁边，使得钻头和护筒之间保持一定的距离，确定施工方向之后需要调整桅杆的垂直高度，使其与运行机械的钻头保持一致，利用旋转钻头切土的方式，实现具体工程的操作。施工规范明确要求钻机第一次的旋转深度为3.5米 第一节护筒和孔底之间的距离要保持到0.5米以上，在这之后每一次的旋转挖掘深度上升到四米，利用全回转钻机顺时针转动的方式将护筒下压，设置每次护筒的下挖深度为四米。
在整个施工工艺中，还需要进行反复的旋转挖土，在护筒安装之后，利用特定的操作设备，对土质的稳定性进行进一步检验，在这个过程中需要派遣专门的技术小组对土质进行检验，只有这样才可以得出具体的结果，根据最终的结果，确定下挖深度，然后合理安排护筒的具体长度，一般情况下，在实际的施工操作中，施工单位会提供三种不同长度的钢制护筒，通过特定的方法保证这些护筒之间相互连接，只有这样才可以满足全会转钻机操作平台的长度要求，在实际的施工过程中对护筒的高度有着严格规定，才可以保证施工工序的顺利开展。
当钻机正式进入到持力层之后，为了保证后期取样样品的完整性，需要结合土质的具体情况更换钻头，一般情况下操作人员是将原有的钻头更换为截齿筒式钻头，这种类型的钻头直径为一米，具有较强的穿透力，在使用的过程中需要完成岩石的旋转开挖，通过这种方法取出需要实验的岩体结构，然后施工人员会根据具体的资料确定接下来的开发深度，根据开挖深度的实际情况更换相应的开挖钻头，在扩孔完成之后，再利用相应的设备对钻头进行清底工作，同时进行渣土厚度的具体测量，如果具体的数据满足操作的要求，那么相关人员可以进入下一道施工工序。
3.5钢筋笼制作与拼接
在对钢筋笼的制作与拼接进行研究的过程中，研究人员发现施工过程中仍然存在非常多需要注意的地方。对于那些较长的灌注桩来说，钢筋整体的结构质量较大，为了方便施工人员的后续操作，需要采用分节制作的方法进行，每节的长度保持在九米左右，利用单面焊接的基本连接方法，但是整体的焊接长度要大于直径的十倍，只有这样才可以确保钢筋笼制作工艺的顺利开展，减少钢筋绑扎过程中的不必要浪费，为施工单位节约更多的资源，降低项目的建造成本。
3.6混凝土浇筑及护筒回收
在对混凝土浇筑工艺进行研究的过程中，研究人员发现大多数施工单位往往采用导管式混凝土浇筑工艺，这一工艺在操作过程中需要设置相应的料斗，一般情况下，料斗的容量必须大于三立方米，满足后期施工操作过程中的要求。导管底不应该离灌注桩底部的距离小于30厘米，必须保证在混凝土初凝之前完成整体的浇筑工作，同时还要控制混凝土的坍落度，规范操作维持在18到22厘米，浇筑工作控制在七小时以内完成，在混凝土浇筑的过程中，可以掺杂相应的化学试剂，大多数施工单位会选用增加缓凝剂的方法，有效提高混凝土的强度。在料斗内注入混凝土之后，必须及时的打开活塞，要求混凝土沿着导管进入孔内，导管的埋深深度必须达到50厘米以上。
在施工过程中，如果混凝土的浇筑深度达到十米之后，就需要利用逆时针转动全回转钻机，逐步拔出钢制护筒，在这之后，浇筑工作每进行八米，需要拔出两节护筒。在第一次进行操作时，需要考虑到混凝土的相关系数，所以要求拔出两节，考虑到混凝土冷凝时间的长短，在整体浇筑达到八米以后，还需要向上拔出两节，始终保证混凝土浇筑高度高于护筒底部三米以上。在混凝土全部浇筑完成之后，要按照相关的操作要求拔出全部护筒。
4、结语
通过在本项目中旋转挖掘技术的深入分析，研究人员得出了超深块石填土地质条件下挖掘灌注桩的基本施工难题。这一工程在施工过程中桩基施工全部完成之后，经过监理部门相关人员的深入检查，每一项操作均满足技术要求，实现了前期的操作目标。从客观角度来说，利用全新的施工操作机械，可以实现护筒的顺利连接，降低了整个过程中的施工难度，从施工单位的角度来说，这一方法有效缩短了施工时间，节约了更多的施工成本。这一施工技术的研发，为后续工程技术的发展奠定了坚实的基础。
参考文献
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论文作者:邓松奇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/26
标签：钻头论文; 钻机论文; 钻孔论文; 过程中论文; 混凝土论文; 操作论文; 深度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;