摘要：旋挖钻孔灌注桩具有工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少等特点，现在已被越来越多的高层建筑和桥梁广泛应用。结合工程应用实例，详细介绍了建筑旋挖钻孔灌注桩施工工艺，为类似工程的应用提供了施工经验。
关键词：旋挖钻孔灌注桩 施工工艺 钢筋笼 混凝土
钻孔灌注桩是典型的基坑围护结构，适用性强，应用范围广，随着工程建设的迅速发展钻孔灌注桩被广泛的应用于各类工程的基坑支护中。钻孔灌注桩具有垂直度高、施工便捷等，且在钻孔施工时，可无泥浆作业，减少泥浆制作成本。同时，提高了钻孔施工质量，避免钻孔施工中的塌方事故，对周围建筑的影响程度较轻，广泛应用于深基坑支护工程施工中。
1旋挖钻孔灌注桩工艺原理及优势
1.1成桩工艺原理
旋挖钻机灌注桩施工作业可在干作业成孔或泥浆护壁旋挖成孔，其主要是利用钻机回旋挖斗或短螺旋钻头而旋挖取土成孔，应用钻机的大扭矩而对土进行旋挖取土，再将旋挖土提出孔外。旋挖钻孔与传统钻机相比，减少了泥浆置换排渣成孔，减少了对周围环境的污染，加快钻孔施工进度。
根据工程施工经验可知，旋挖钻机作业按照以下施工工艺：钻机定位→钻进取土→提钻出孔→回转置土→回转下钻→钻进取土→循环工作→验收钻孔→下钢筋笼→清孔→水下混凝土浇注→成桩。
1.2 旋挖钻机施工排桩的优势
深基坑排桩布置的特点是数量多，桩距小，一般桩距在0.8~1.5m范围内，且该类型的桩基底部不打入岩层。同时，还具有以下特点：
（1）机械化施工程度高、效率快。根据工程施工经验可知，旋挖钻机是一种新型的钻桩施工机械，且施工效率高。旋挖施工与传统的正反循环钻机相比，其钻孔施工速度和效率为传统钻机的4倍。由于排桩多数不深入岩层内部，在土层施工中可表现出更高的施工效率，可一定程度上提高旋挖钻孔施工效率，确保施工进度。
(2)旋挖钻孔施工要求辅助配套设施相对较为简单，适用于土方基坑施工的初始阶段。同时，旋挖桩钻机自身配备大功率柴油发动机，在野外施工作业对水电要求较为简单。
(3)安全性高，对环境影响较低，旋挖钻孔施工中无需进行降水施工，减少施工的危险性。同时，旋挖钻孔施工对周围建筑、场地、地下管线的影响较小，且旋挖钻孔时产生的泥浆相对较少，不需要进行场外运输。
(4)旋挖钻孔桩成桩质量好，旋挖钻机具有完善的自测自检功能，可以确保桩基钻孔的孔径、深度、垂直度满足要求。且机械自动化施工程度高，钻孔作业需要用到的人员相对较少。
2工程概况
某项目总建筑面积为14595.38m2，占地面积为1507.71m2，地上16层，地下室1层，结构形式为框架结构。桩基采用旋挖钻孔灌注桩，桩径为800～1000mm，桩长为15～27m，持力层为碎块状强风化花岗岩，要求桩端进入持力层深度≥1m，总桩数为157根，水下混凝土强度等级为C30。
3 施工难点
（1）细砂层遇水容易出现塌孔现象，孔底沉渣不容易清理干净；
（2）护壁泥浆容易受地下水渗透影响导致泥浆稀释，容易出现塌孔现象；
（3）工期紧张，施工场地狭小，施工现场东侧距离住宅约10m，周边市政管线布置较为复杂。
4 旋挖钻孔灌注桩施工工艺
4.1 测放孔位
根据施工图纸上旋挖钻孔灌注桩桩位平面布置图，采用计算机技术将每个桩心的坐标计算出来，然后采用全站仪将桩心测放出来，并在原状土插上φ8的短钢筋，洒上白灰进行标识。在桩位边设置4根桩位控制边桩，孔位测放后应及时进行检测与复核，桩位的测放应保证准确，桩位偏差控制在50mm之内，孔位测放后经监理工程师复核合格后即可开始下一道工序。
4.2 埋设护筒
本工程护筒采用钢护筒，其内径比桩径大200mm。比如桩径为800mm的灌注桩，其护筒内径应为1000mm。护筒的高度为1500mm，护筒在原状土直接压入，护筒外露高度为300mm，打入土体深度为1200mm，护筒周边的缝隙采用粘性土回填夯实，护筒埋设的垂直度控制在1%之内，护筒中心和灌注桩的桩心轴线偏差控制在50mm之内。
4.3 设置泥浆池
由于本场地的地下水位较高，直接在场地内原土挖掘设置的泥浆池将会出现地下水渗透的现象，那么泥浆浓度将会被大大地稀释，使得泥浆浓度无法满足护壁的要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据工程特点选择钢制泥浆池，泥浆池的尺寸为5000mm×4000mm×2000mm（长度×宽度×深度），泥浆池采用压型钢板焊接形成，钢制泥浆池可以直接布置在施工场地内，其四周与底部采用塑料彩条布进行包裹，做好施工场地的文明施工工作。每个桩位设置泥浆池3个，泥浆中的细砂和卵石经过三级沉淀之后留在泥浆池中，然后采用小型挖掘机将这些杂物清理出泥浆池，清理过回收的泥浆还可以作为下一个桩位的护壁泥浆使用。
4.4 制备护壁泥浆
护壁泥浆一般采用膨润土与水进行制备，膨润土充分利用场地内的粉质粘土，膨润土与水应搅拌均匀，使得泥浆的稠度满足施工要求，泥浆比重为1.2～1.5。当旋挖钻孔到细砂层应注入泥浆。防止细砂层出现塌孔现象，泥浆比重一般为1.5。当进行水下混凝土浇筑时，置换出来的泥浆应及时排放到钢制泥浆池，经过沉淀处理后可以为下1 根灌注桩的施工提供护壁泥浆。泥浆的回收可以循环使用，从而有效地节约工程施工成本。
4.5 钻进成孔
移机就位后，将钻头对准桩心，然后在正交位置设置2台经纬仪对钻杆的垂直度进行调整，钻进速度根据地质情况进行适当调整，钻进深度一般为钻头长度的2/3。刚开始钻孔时应缓慢钻进，等钻进稳定后可以加快速度。刚开始可以干孔作业，粉质粘土层可以加快钻进速度，遇到细砂层则应及时注入泥浆和降低钻进速度，扫孔次数应增加，预防出现缩径现象。钻至卵石层应降低钻速，如果遇到粒径较大的卵石则将钻头更换成锥形螺旋，这样可以加快进尺速度。当钻至碎块状强风化花岗岩时，应及时通知监理工程师对持力层进行确认与核实，持力层地质情况满足设计要求后再旋挖钻进1m，提钻时应缓慢，预防造成持力层松动现象。成孔应及时对孔位、孔径、孔洞的深度和垂直度进行检查，然后经监理工程师验收合格后即可进行清孔。
4.6 清孔
第一次清孔采用反循环换浆法，采用泥浆泵将孔底泥浆抽到钢制泥浆池，泥浆经过处理后再回流到孔内。第一次清孔之后的泥浆含砂率≤8%，泥浆黏度≤28s，泥浆比重为1.2。等钢筋笼下放后进行第二次清孔，将泥浆泵放置于导管底部进行清孔。第二次清孔后的泥浆含砂率≤6%，泥浆黏度≤28s，泥浆比重为1.15，沉渣厚度≤50mm。
4.7 加工与安装钢筋笼
钢筋笼在专门的钢筋预制场进行集中加工，按照施工大样图进行裁断与加工，纵向钢筋与箍筋的连接方式采用焊接进行固定，焊接形式为点焊，钢筋笼的节数按照桩长进行设置。本工程桩长为15～27m，节数为2～3节，两节钢筋笼的接长采用单面焊，钢筋搭接长度为10d，钢筋接头在同一水平面上应错开50%，错开的距离≥35d 且最小长度为500mm。钢筋笼的底部应加工成锥形，钢筋笼应设置加劲箍，设置间距为2m，钢筋的保护层采用砂浆块，保护层厚度为50mm，一般地设置在劲箍上的主筋上，等距离设置4个。钢筋笼内侧按照设计规定设置2 根声测管，声测管材质采用无缝钢管，钢管壁厚为2mm，直径为Φ25mm，钢管的顶部外露地面为0.5m，底部与桩底平。钢筋笼的下放采用吊车进行吊放，钢筋笼下放时应使得其中心对准桩心，下放应缓慢，钢筋笼下放就位后，应及时对其轴线与标高进行复核，复核无误后将2根接长钢筋与钢护筒进行焊接牢固。
4.8灌注水下混凝土
水下混凝土采用导管法进行灌注。本工程管道的直径为Ф300mm，接头形式为螺纹接头，导管之间连接应设置密封圈，确保密封不漏水。导管组装前应进行接头抗拔试验和闭水打压试验，试验合格后方可进行组装。最下面那节导管采用长度为6m的导管，中间段采用标准节，长度为4m，最上面那节导管根据桩长情况采用0.5m、1m、2m的导管长度，导管下口距离孔底为0.3m。本工程安排4辆混凝土罐车进行水下混凝土的供应，混凝土的坍落度为180～220mm，强度等级为为C30，安排专人对进场混凝土的质量进行检查，尤其是和易性和坍落度情况，严禁离析混凝土投入使用。为了确保首灌之后导管埋入混凝土的深度≥2m，本工程选用漏斗的容量为2m3。水下混凝土的灌注应连续不中断，灌注的速度控制2m/h 为宜。根据混凝土面上升情况进行拆管，一般每车混凝土灌注后都应对混凝土上升面进行测量，计算出拆管数量，拆管后应保证导管埋入混凝土长度为2～6m。本工程导管埋深控制为4m。在等待混凝土罐车的间歇时间应不时地活动下导管，避免出现堵管的现象。为了确保桩顶混凝土的质量，应超灌1m。
4.9桩底后注浆施工
注浆用的水泥采用标号为42.5R的普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为0.5，一般是灌注桩施工后7d进行注浆，注浆压力为1.5MPa，注浆的旋挖桩与正在施工的旋挖桩之间的间距应≥8～10m，注浆顺序从外围向中间进行，2根注浆管注浆应对称等量进行，注浆速度≤75L/min，当注浆压力达到3MPa，应持续进行注浆1min后即可停止注浆。一般单桩注浆量为0.5～1t，当注浆量满足要求也可以终止注浆。
结论：
本工程旋挖钻孔灌注桩施工中采用钢制泥浆池和反循环换浆法，有效地解决了富水的细砂地质沉渣厚度较厚的施工难题，使得场地文明施工水平大大提高，旋挖钻孔灌注桩的施工质量得到良好的保证。在旋挖钻孔灌注桩施工中，施工人员必须加强对旋挖钻孔灌注桩施工技术的认识，严格按照相关规范规程进行施工操作，以确保旋挖钻孔灌注桩的施工质量。
参考文献：
[1]林伟，阮永芬等.岩溶地区旋挖桩施工质量控制措施研究[J].施工技术，2018.
[2]张希锐.旋挖钻孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].中国新技术新产品，2018.
[3]刘忠海.大直径旋挖钻孔灌注桩施工技术研究[J].西部资源，2018.
论文作者:但河友
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：泥浆论文; 钻孔论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 导管论文; 钻机论文; 注浆论文; 《城镇建设》2019年第11期论文;