建筑工程大直径旋挖桩施工技术应用分析李普阳

建筑工程大直径旋挖桩施工技术应用分析李普阳

李普阳

关键词：大直径旋挖桩；分级扩孔工艺；化学泥浆

引言

灌注桩是利用机械开孔或人工挖孔等工艺成孔，然后在孔内放置钢筋笼，灌注混凝土而形成的桩。灌注桩在施工过程中，具有噪音小、适应范围广、稳定性好、单桩承载力大等优点，并且可以在城市中建筑物密集的区域施工，所以得到较为广泛地应用。早期的规范规定直径≥800mm的桩为大直径桩，但是，随着科学技术的进度，施工设备日益先进，桩径也越来越大，目前灌注桩的常用直径为800mm-2000mm之间，而直径大于2000mm及以上的灌注桩在工程应用中非常少见，行业内基本达成共识，将直径≥2000mm的灌注桩称为大直径灌注桩。按照成孔方式，灌注桩可以分为人工挖孔灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔灌注桩、旋挖灌注桩等。旋挖桩是根据成桩方法而定义的一种桩型，它是从正反循环钻孔桩的基础上演化而来，其成孔方式首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，破碎岩（土）层，并直接将其装入钻斗内，然后再通过提升装置和可伸缩的钻杆提出钻斗，将渣土卸至孔外，这样反复循环，不断地取土卸土，直至设计深度。

2大直径旋挖桩施工技术分析

随着超高层建筑在全国范围内的逐步普及，大直径旋挖桩将在房屋建筑工程中的使用越来越广泛。大直径旋挖桩是指桩径大于2000mm的旋挖桩，由于其成孔难度大、清孔技术复杂及混凝土灌注量巨大等特点，导致其施工工艺比普通直径旋挖桩施工难度更大，本文通过超前钻勘察、护筒制作与埋设、泥浆护壁、钻孔施工、钢筋笼制作及安装、孔底沉渣清理、混凝土浇筑及桩基础检测等方面进行了深入地研究，为今后建筑工程大直径旋挖桩施工提供参考。

2.1超前钻勘察

由于建设工程前期地质勘查时选取的钻探点位密度稀疏，一般间隔20-40m设置1个钻孔，以此钻孔的勘察报告来推测整个区域的地质概况。由于钻孔数量较少，且钻孔往往未设在桩位上，所以前期的地勘报告无法精准揭示每个具体桩位的地质情况，为解决这一问题，应在各个桩位的桩身截面范围内进行超前钻勘察。

普通直径旋挖桩的超前钻勘探按照一桩一钻的密度进行实施，因为其截面直径小，桩心部位钻孔所得的超前钻报告基本可以准确揭示该桩位的地层信息，精准度较高。对于大直径的旋挖桩来讲，由于其截面面积大，为普通直径旋挖桩截面面积的5倍及以上，若仅仅在桩心处钻孔所获得的超前钻资料，只能反映钻孔处及其周边一定范围的地质情况，由于地质情况复杂多变，且各地层内有无孤石或夹层的存在是无章可循的，若以单个钻孔的数据来断定整个大直径桩桩位的地质资料，往往误差较大。对于大直径旋挖桩而言，应在其截面范围内呈三角形或正方形均布设置3-4个超前钻点位，综合反映该桩位的地层信息。

2.2大直径钢护筒的制作与埋设

（一）钢护筒的作用分析

旋挖桩施工前应埋设钢护筒，钢护筒埋入桩位深度一般为2~4米，钢护筒顶面比地面高300mm，其作用如下：（1）钢护筒可以有效阻止地表水渗入孔内、平衡孔口水土压力，维护桩孔顶部土体稳定的作用，也可以防止地面泥土或石块掉入孔内；（2）在旋挖桩成孔时，钢护筒为钻头掘进起导向作用；（3）在钻孔、钢筋笼下放、埋设导管及浇筑混凝土过程中，护筒顶面标高可用来作为标高控制基准，在此基础上控制钻孔深度、钢筋笼顶面标高、导管深度及混凝土灌注情况；（4）埋设牢固的钢护筒还可以为钢筋笼及导管的固定起到支撑作用。

（二）大直径护筒防变形措施

由于大直径护筒截面大、自重大，为防止其变形，需设置加劲肋，其具体做法如下：在护筒的顶部、底部各设置一道环形加劲肋，加劲肋采用16mm厚钢板制作，宽度为200mm，顶部加劲肋的顶面与护筒顶面平齐，与护筒双面满焊,如图2-5，底部水平加劲肋位于护筒底部200~300mm范围，双面与护筒满焊。

2.3大直径旋挖桩泥浆护壁工艺

（一）大直径旋挖桩泥浆配置

（1）泥浆护壁的原理:泥浆护壁是将一定比重和稠度的泥浆注入桩孔内，在旋挖机钻头不停转动的离心作用下，泥浆内的一部分胶体渗入孔壁周边土（岩）体的空隙内形成凝胶，固定土体颗粒；泥浆内的另一部分胶体将在围绕孔壁形成一层泥皮，支撑孔壁稳定。该泥皮在水平方向承受两个力的作用，第一个是钻孔周围的地下水及土体对泥皮施加的一个垂直于孔壁向内的水土压力，第二个是钻孔内的泥浆对泥皮施加的一个向钻孔外的反力，只有当这两个力平衡时，泥皮才会稳定，泥浆护壁就能达到确保孔壁稳定的作用。随着桩直径的增大，钻孔过程对周边地层的扰动就越大，且孔壁环拱效应相应减弱，对泥浆的各项指标提出了更高的要求。

（2）泥浆参数指标：普通直径旋挖桩的泥浆制备常常采用场地内的黏性土加水搅拌制成，从经济性方面考虑，一般不使用化学浆液。大直径旋挖桩由于桩径截面大，其在钻孔阶段对土体的扰动更大，且大直径孔壁环拱效应弱，自稳定性差，更容易发生缩径及塌方事故，所以对护壁泥浆的比重、稠度等成分要求特别高，大直径旋挖桩所采用的泥浆参数与普通直径旋挖桩有所不同。

（二）泥浆处理系统

普通直径旋挖桩所需泥浆量较少，施工时只需在桩位旁边开挖十几立方米的小泥浆坑即可以满足需求，且普通直径旋挖桩造浆方便，成本低，泥浆回收利用率不高，一般不设置泥浆循环回收净化系统。大直径旋挖桩所需要的泥浆量特别大，比如直径2600mm旋挖桩所需泥浆量为直径1200mm旋挖桩所需泥浆量的5倍左右。大直径旋挖桩施工时，由于泥浆需求量大、造浆成本高，应在其施工前砌筑大型泥浆池或多个成品泥浆罐，并配备泥浆处理系统，进行三级沉淀处理，然后循环使用。在大直径桩钻孔及清孔施工时，泥浆池应满足泥浆的正常供应；在浇筑混凝土时，泥浆池应满足泥浆收纳需要，避免因废弃泥浆污染环境、浸泡场地。

3总结

随着我国经济的飞速发展和人口数量的增加，一些大城市面临建设用地资源不足的问题，随之而来建筑工程也朝着地下空间拓展且高度不断攀升，超高层建筑将在全国范围内逐步普及，这就对建筑基础工程，提出了更高的要求。

旋挖桩具有工作效率高，成桩质量好，泥浆污染少、使用范围广，机械化程度高等优点，被誉为“绿色施工工艺”。随着施工技术的发展和机械设备的改进，各种扩底钻头、入岩钻头及大功率设备的出现，旋挖灌注桩正在朝着直径超大、钻孔超深的方向发展，由于其适用于任何地质情况，应用越来越广泛。直径在800mm-1400mm的旋挖桩在建筑工程中比较常见，但是直径大于2000mm的旋挖桩桩在建筑工程中的应用很少见。而超高层建筑物自重非常大，对基础承载力的要求非常高，随着超高层建筑的不断涌现，大直径旋挖桩也逐步走进建筑工程之中。

参考文献

[1]张俊伟.大直径旋挖桩施工技术[J].城市建筑,2014(23):114-114.

[2]许东坡.双护筒法水中大直径旋挖桩施工技术[J].福建交通科技,2017(6):59-62.

[3]邱志雄,黄磊.大直径超长旋挖桩桩端注浆承载特性试验研究[J].中外公路,2014,34(4):24-29.