广西宁铁建筑总公司
摘要：旋挖灌注桩具有自动化程度高、成桩速度快、地质适应性强、安全环保等优势，近些年其被广泛应用在铁路、公路、房建等地基基础工程之中。本文就结合实例对旋挖成孔灌注桩施工工艺、质量控制以及施工过程中易发生的质量问题及防治措施等方面进行探讨，仅供相关人员参考。
关键词：旋挖灌注桩；施工工艺；质量控制
旋挖灌注桩的原理是借助旋挖钻机的钻杆以及钻斗的旋转，用钻斗自重以及加大液压来作为钻进压力，当土屑装满钻斗后提升钻斗出土。通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，持续不断地形成钻孔，再吊放钢筋笼及灌注砼的钻孔灌注桩工艺。
旋挖灌注桩施工技术在桩基工程中具有绿色施工工艺的美称。它的钻进速度之快，成孔率较高；孔深及垂直度实施数控，自动化程度高；孔壁上形成螺旋线，砼与孔壁充分咬合，摩擦桩的承载力高；沉渣通过钻头提出，沉渣量很少；适用于多种地质，可干作业成孔，泥浆与污染得到有效控制，近些年其被广泛应用在铁路、公路、房建等地基基础工程之中。
一、工程概况
南宁南电力工区高压室位于南宁市，沙井大道西侧，新站路南侧南宁供电段南宁南电力工区内。拟建建筑物1栋2层，总建筑面积738.4㎡。基础采用旋挖灌注桩，桩长18.3~20m，，桩径1m，共设计基桩16根，其中ZH1共10根，设计单桩竖向承载力特征值2860KN；ZH2共4根，单桩竖向承载力特征值为1400KN；ZH3共2根，单桩竖向承载力特征值为1100KN。以④层强风化泥岩层为桩端持力层，桩端极限端阻力标准值2000kpa。
二、主要设备和机具
旋挖灌注桩成孔过程中，主要需要以下设备与器具：玉柴YCR50桩机、135型挖掘机机：、25吨吊车、电焊机、气割箱、油压表、全站仪、水准仪、
三、施工工艺
四、质量控制
4.1放样定位
工程开工前，根据轴线及桩位布置情况，在场地内建立测量控制网，然后依据控制网测放各桩位中心点。每根桩四周设立定位基准点2-4个，及时观测桩位。
4.2桩机就位
钻机从东面开始作业，9轴往1轴方向开钻。钻机就位要稳固，调正，水平，钻头中心与桩位中心误差小于10mm。
4.3埋设护筒
护筒直径比桩孔直径大200mm，其顶端与地面持平，埋入深度 3m以上，与桩位中心线偏差小于50mm，倾斜度控制在1%以内。护筒四周用粘性土夯实。
4.4钻进成孔
采用玉柴YCR50型旋挖机。钻孔过程中应采用泥浆护壁，比重控制在1.1～1.3之间，根据现场实际土质情况要适当调节比重，可采用加清水的方法。
当钻孔至设计标高，应通知监理对土质进行确认，确认无误后方可进行底部扩大的施工。在钻头钻至桩底设计标高后，将其提出换扩大钻头再次放至标高底。扩底前将钻头提离孔底，启动钻机和水泵，正常工作后即可开始扩底。扩底应采用低速回转，钻速不应大于0.01m/min，开始不可加压，运转平稳后根据情况适当调整压力。钻头完全展开后，在原位不加压匀速旋转5min左右，停止旋转并匀速提出钻头，然后清渣，完成后再次将扩大钻头放至孔底，不再施加压力方可完全展开，即判断扩底完成，否则需不断重复上述过程。期间要严格观察每次清渣的孔底标高，做好记录。
扩大孔完成后慢慢将机具提出孔外，钻孔过程中做好钻孔记录并与设计对比，成孔直径偏差控制在50mm以内，不允许负偏差。
4.5清孔
采用泥浆护壁成孔，钻到设计标高后，因无地质勘察报告，钻进深度达到18.3m～20m，若土质较差孔壁坍塌，第一次清孔拟采用泥浆泵反循环清孔。钻机在达到设计高度后，不断原地慢转桩底处岩块，泥浆同时通过泥浆泵泵入孔中，自然溢出，将孔内渣土带出，泥浆比重控制在1.1～1.2，含沙量少于6%，孔底沉渣小于50mm方可。
4.6钢筋笼制作安装
钢筋笼纵筋采用搭接焊，接头错开，同一截面接头率不超过50%，纵筋伸入承台锚固长度不小于35d。钢筋笼制作完成后应满足以下要求：主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±50mm。每隔2m放置钢筋保护层垫片，厚度大于60mm，每截面不少于3个。
钢筋笼下放应缓慢顺直，对准桩位中心，偏差小于±10mm。
4.7下导管
导管使用前，先检查导管是否良好。一般选择?250～?280管径。导管连接必须紧密结实，下放时候必须顺直稳定，放置卡挂钢筋笼。放置完成后根据实际情况是否进行二次清孔。
4.8灌注混凝土
灌注混凝土每孔应一次性成型，灌注前导管距孔底25～50cm，要再次核对钢筋笼标高，孔底标高，泥浆沉淀厚度，孔壁是否坍塌等。本次桩混凝土为C30，坍落度在180～200mm为宜。灌注时初始灌注量应使得导管埋深不小于1m，正常灌注后埋管深度应在2～6m之间。
为防止钢筋笼上浮，在灌注下段混凝土时应加快，当孔内混凝土面接近钢筋笼时，应保持较深埋管，放慢灌注速度，当混凝土面升入钢筋笼1m左右时应减少埋管深度。灌注混凝土要高出设计桩顶标高1m。在拔出最后一段导管时候速度要满。
灌注过程中要时刻记录灌注高度和埋管深度，并及时做好试块。
4.9移除护筒
混凝土浇筑结束后拔起护筒并清理干净机具。
4.10回填
浇筑完成后，若有必要应将开挖沟槽出来的泥土进行回填。
五、易发生的质量问题及防治措施
5.1塌孔防治措施
（1）钻进过程中出现轻微塌孔时可采用膨润土造浆，增加泥浆比重。也可采用低标号混凝土或砂浆填充护壁，间隔一定时间后重新钻进，此时，便在塌孔段形成素混凝土圆形护壁。当整个地层塌孔均比较严重时，可采取钻一段，填一段，最终形成从桩顶到桩底的素混凝土护筒。
（2）高填方地段钻进前通过强夯或注浆等地基预处理措施来降低塌孔率。强夯或注浆措施可减小填土的孔隙率，增加填土的密实性，有效改善填土的力学特性，进而增强其自稳定能力，从而降低塌孔率。
（3）成桩过程执行“慢钻进、少进尺、勤提钻、快灌注”的原则。避免重型机械在施工区域附近行走，钻渣要及时清运，以避免孔壁在机械或填土的附加应力作用下垮塌。
5.2孔底沉渣防治措施
（1）钢筋笼吊放过程中，要求对准孔位，垂直缓放入孔，尽量避免碰撞孔壁使泥土坍落桩底。成孔后，尽量缩短下钢筋笼导管的时间，以防孔底沉渣沉淀太多。
（2）采用导管二次清孔。降低导管底口，用泥浆泵将泥浆自导管顶部压入桩底，使得泥浆从导管与孔壁之间的缝隙循环回到地表泥浆池，从而将孔底沉渣冲刷泛起而被泥浆带出孔口。严格控制泥浆比重和粘度，严禁用清水进行置换，冲孔时间以测量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准。
（3）砼冲击力作用清除沉渣。在自重的作用下，首斗灌注混凝土在导管内高速下落，导管口巨大冲击力冲击孔底沉渣，使其上浮到混凝土表面，达到清除孔底沉渣的目的。因此，要求首斗混凝土必须有良好的和易性和足够的储备量。坍落度易控制在180～220mm，首斗砼量要确保导管一次埋入深度1.0m以上。
（4）成桩后采用压浆固化桩端沉渣。压浆不但对桩端沉渣有渗入胶结作用，对桩端也有扩底、扩径作用，能显著提高单桩承载力。
桩端预埋压浆钢管1根，压浆管下端用塑料管绕钢筋一圈，管上按间距4cm 设置出浆口，为防止混凝土将其口堵死，下笼前应在塑料管外包裹一保护层，成桩后48h进行压浆。压浆所用材料必须过筛，为保证浆液均匀，浆液搅拌时间不少于5min。注浆前先注入清水，将压浆管疏通后再压砂浆，压力应控制在1.2MPa以内。
5.3钢筋笼偏位、上浮及下沉防治措施
（1）钢筋笼吊装完毕后，在孔口四周分别焊接定位卡，确保孔口钢筋笼的位置居中。
（2）设置钢筋笼保护层垫块。在钢筋笼四侧的主筋上，每隔3～5m的距离设置一道耳朵筋，也可以在箍筋上套上砼保护层垫块。
（3）控制混凝土灌注速度，提导管时也应放慢速度，出现导管挂笼问题时，则应立即将钢筋笼和导管分离。
5.4砼离析、断桩及夹渣防治措施
（1）首斗砼灌注应使用隔水塞式施工工艺，尽量不使用拔塞式施工工艺。隔水塞式施工工艺的基本作用是使导管中下落的混凝土与水分离，防止混凝土离析。隔水塞用充气球胆或用沙袋装同批号同强度等级的砼充当。
（2）砼灌注过程中要不断提插导管，使导管上下起落反插，防止砼堵管、离析，对砼也起到振捣密实作用。导管起落高度宜控制在0.3～0.5m范围内。
（3）导管埋置深度过大，砼下落速度降低，容易堵管，因此、随着砼灌注，导管要逐渐上提，逐节拆除导管，导管每次提升高度和拆除长度，要经过精确计算，千万不能提离砼面，否则泥浆会进入导管内形成断桩或夹渣。
5.5桩顶预留部分砼破损防治措施
采用人工直接凿除桩头，清理桩顶浮浆，易造成桩顶预留部分砼破损，桩头形成“锅底”或“锥形”状，从而桩顶嵌入底板及承台长度不能满足设计要求。桩顶环切就是在桩顶设计标高位置，用红油漆沿桩身周围标出切割线，再用切割机沿标识线进行切割，切缝深度3～4cm，且不得超过钢筋保护层厚度。在切缝线以上1～2cm，沿桩头四周用风镐自上至下、由外向内逐步凿除桩头砼。
六．结语
旋挖灌注桩施工环节繁杂，而且是隐蔽工程，所以，工程在施工环节中对各步骤一定要按高标准进行，根据容易出现的质量问题采取相应的措施。同时现场强化施工组织管理，以此保障各个步骤之间的衔接更为流畅，在短时间内完成工程施工任务，进而更好地保障旋挖灌注桩施工质量。
参考文献
[1]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
[2]黄胜，沈磊 《浅述旋挖成孔灌注桩施工技术的质量控制》 华东科技 2013（3）
论文作者:廖世倍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/16
标签：导管论文; 钢筋论文; 沉渣论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 标高论文; 钻头论文; 《建筑学研究前沿》2017年第34期论文;