旋挖钻钻孔灌注桩施工技术初探

旋挖钻钻孔灌注桩施工技术初探

翁林保

翁林保广东化州525100

摘要:旋挖钻孔是一种新型桩孔的施工技术，广泛应用于各类基础施工中，具有施工质量好，尘土泥浆污染少等特点。通过工程施工实例，主要介绍了旋挖钻孔灌注桩的施工技术，并阐述了施工中的一些注意问题，工程效果检测与分析表明桩基承载力得到了有效提高，促进了旋挖钻孔灌注桩施工技术的发展和应用。

关键词：旋挖钻孔；灌注桩；施工技术；承载力；静载荷试验

随着科技技术的巨大进步，传统的工艺得到了继承发展，旋挖钻孔灌注桩是一种新型桩孔的施工技术，被誉为“绿色工艺”，具有工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少等特点。其基本原理是利用旋挖钻机钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重并加液压作为钻进压力，使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，反复循环而成孔。近年来，旋挖钻孔灌注桩在桩基础施工中得到越来越广泛的应用，本文就结合工程应用实例，对旋挖钻孔灌注桩施工技术进行分析。

1工程概况

某建筑工程，主体为框架结构,采用桩基础，地下1层,地上28层,地下室埋深4.18m，承台标高为-5.18m。桩基础设计中,设计桩数421根,采用了旋挖钻孔灌注桩,并辅以扩底和后压浆施工新技术。

2旋挖钻孔灌注桩施工技术

旋挖钻孔灌注桩的施工工艺流程:成孔施工→扩底施工→钢筋笼制作与安放→混凝土灌注→桩头清理→后压浆施工。

2.1成孔施工

工程选用R200型号的旋挖钻机,成孔时采用制备的孔壁稳定液进行护壁,施工前应进行稳定液循环系统的布置。稳定液采用优质膨润土加烧碱和聚丙稀制成化学泥浆,同时配备泥浆振动筛,对灌注过程中回收的稳定液进行处理,处理后的稳定液继续重复使用,以节约工程造价。制备好的稳定液性能应满足比重在1.05～1.1之间,粘度在18～25s,含砂量<6%的要求。钻进时要及时补充制备好的稳定液,保证在钻进过程中和提钻后液面高于护筒底面,成孔达到设计深度后进行清孔换浆,保证在浇灌混凝土时孔底500mm以内的泥浆比重<1.2,粘度≤28s,含砂率≤4%,方可终孔提钻。

2.2扩底

在扩孔前，首先在地面确定扩孔钻头的参数，我们一般采用的是机械重力式双翼合金扩底钻头，其原理类似“伞架”，当钻头在孔内，在钻具的重力作用下，双翼沿钻头的主轴滑道下滑，实现双翼扩刀的扩张，下滑行程越大，实现扩大直径越大。根据这一原理，主轴滑道下滑的行程是扩底的一个极其重要的参数。按设计扩大直径的要求确定下滑行程参数，在主滑道上安装限位装置。为方便施工控制，可将主轴滑道下滑行程转变为钻机主动钻杆的钻进行程。在扩底过程中，主要控制转速、行程、钻具的牢固性。由于扩孔钻头的刀具切削面随钻头的扩展加大，其作用荷载也增大，故要求匀速缓慢钻进。行程控制是控制钻头主轴滑道行程，在扩孔过程中，必须记录行程数值，确保扩孔达到设计要求。钻具的控制确保钻头的稳定性、牢固性。在扩孔前，首先应对钻具进行检验，上下翼刀具刚度铰接牢固，主轴滑道收放灵活自如，才能使用。

①根据设计，确定扩底行程，安装行程限位器。

②在使用扩底钻头前，检查钻头扩刀的张开和收缩是否灵活。

③当扩底钻头下入孔底后，将已确定的主轴下滑行程转变为主动钻杆的钻进行程，用粉笔作好标记，以便于控制。

④扩底钻进时，应轻压慢转，严格控制钻进速度。

⑤扩底完成后，进行清孔换浆，调整泥浆性能。

⑥起钻时，要轻提、慢提，使扩底钻头慢慢收拢，如发现提钻受阻时，不能强提、猛拉，应轻轻旋转，使之慢慢收拢。

⑦扩底检测。根据主轴滑道下滑的行程，扩刀必定有一个对应的张开直径，其直径可以在地面由各方一起进行检查验收。

⑧清孔由于桩径扩孔后，其桩底面积大大增加，形成下部孔窟，在清孔时，孔窟容易出现沉渣的大量沉积

2.3钢筋笼制作与安放

在成孔的同时进行钢筋笼的制作。制作中主筋的焊接、钢筋笼的成型、以及钢筋的绑扎都要严格按具体的施工质量要求进行。钢筋笼制作完毕,便可入孔安放。采用两点起吊,保护层用混凝土滚轴式定位轮定位,用吊环将钢筋笼固定到设计标高。

2.4混凝土灌注

工程采用导管法灌注混凝土。首先进行导管下设,并保证导管下端距孔底30～50cm。孔底沉渣厚度不满足要求时进行二次清孔,至合格为止,灌注过程应连续,中间不得停顿。灌注混凝土应在最短时间内完成。根据经验本工程要求时间不超过2h。当确认满足混凝土灌注至桩顶等要求后,将桩顶清理至设计桩顶。

2.5后压浆

（1）压浆管埋设：每根需要实施桩底压浆处理的灌注桩设置2根压浆管，压浆管采用内径为5cm白铁管，长度需满足桩底压浆的要求，下端插入孔底40cm，压浆管管顶高出地面30cm，对称布设于钢筋笼上，用止水胶带包裹，并牢固拧紧密封。在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动；在每节钢筋笼安放结束时，必须在压浆管内注入清水，以保持水面稳定不下降为标准检查压浆管的密封性，如发现漏水应提起钢筋笼检查，在排除故障后方可继续安放钢筋笼；对高出地面、露在孔口的压浆管必须用堵头拧紧，防止杂物及泥浆掉入压浆管内，确保管路畅通。

（2）压浆设备的选择：压浆系统由搅拌机1台、储浆桶1只、压浆泵1台、压力表若干、注浆胶管、闸阀，球阀，溢流阀若干等组成，其中压浆泵采用BW-150型压浆泵，压浆系统承载压力及压浆表最大刻度均大于10MPa。

（3）压浆桩位及压浆时机的选择：防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成3d后,并且该桩周围至少8m范围内没有钻机进行钻孔作业，此外，该范围内的桩基混凝土灌注完成均应在3d以上。

（4）压浆施工顺序：压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩再施工中间桩，压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第1根桩，压浆量约占总量的70%,压完后再压另1根桩,然后依次为第1根桩的另外一管和第2根桩的另外一管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30～60min以上,给水泥浆在土体中扩散的时间。

（5）压浆施工：灌注桩成型3d后进行桩底压浆。将配制好的水泥浆液经压浆泵加压输入到设置在桩内的压浆管内，高压浆液进入桩底的土中。水泥浆液水灰比控制在0.55左右，水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥。在正式压浆前，为检验配制好的水泥浆液的流动性、稳定性、均匀性、水泥浆液凝固时间，浆液浓度调整时机等施工控制参数。在桩底压浆过程中，浆液浓度应经历由稀浆向浓浆变化的过程。稀浆渗透性强可扩大桩底压浆加固范围，浓浆有利于提高桩底压浆加固区的强度。压浆压力、浆液浓度、压入率和压浆量是变化的，合理的确定和控制其变化范围，提高桩底压浆效果，并兼顾设计要求注入水泥浆液量，及压浆的终止压力，确保压浆质后压浆施工质量。

2.6注意事项

（1）钻机的钻进速度不宜过快，应在保持孔壁稳定情况下内钻进。

（2）钻孔到设计标高连接扩底钻头后，应保持空转不进尺，逐渐撑开扩刀，切土扩底。扩毕应继续空转几圈，才能收拢扩刀。

（3）必须在扩刀完全收拢，钻机停钻后，才能提升钻杆。钻杆提出孔口之前，应将孔口附近地面上的虚土清除干净。

（4）后压浆工艺是一种新技术,单桩压浆量设计值需通过现场试验,根据试压值调整压浆量。压浆时压力应控制在112MPa以内。

（5）如果压浆压力很小或无压,而压浆量异常大时,或压浆时周围地层出现冒浆现象时,应首先用清水将压浆管的浆液清洗干净,暂停压浆3～6h,改用未掺加减水剂和膨账剂的水泥浆进行第二次压浆。

3工程效果检测与分析

（1）桩基静载荷试验分析工程共进行了六组静载荷试验,施工时要求加载量为设计承载力的1.7倍，桩基沉降量满足设计要求。通过对单桩静载荷试验得知,基桩的变形主要为弹性变形,充分反映了桩基良好的承载性状；在相同荷载作用下,所产生的沉降量相差不大,说明本工程的桩基承载能力是均匀的。

（2）桩基高、低应变动力检测工程共进行了41根基桩的高应变动力检测。检测结果表明,其允许承载力均高于设计值；对416根工程桩进行了低应变动力检测。412根桩为Ⅰ类桩,4根桩为Ⅱ类桩,没出现Ⅲ类桩,合格率为100%,优良品率为99%。

（3）后压浆效果检测与分析在后压浆施工中,各桩均能达到设计压浆量。按理论计算压进的浆液可增大桩径1～2cm。从暴露的桩头来看浆液扩散有两种形式:其一,沿桩周与土层的接触面均匀上升,形成水泥浆硬壳,减少了混凝土与土层的接触缝隙,从而增大侧摩阻力,提高桩承载力；其二,在地层中顺土层裂隙向外延伸,形成伸入地层中的浆脉,使地基土的性能得以改良,使桩产生了许多细小的类似树根的结构,从而增大桩侧阻力,提高了桩的承载力。

4结语

静载荷试验及低应变检测都表明，本工程的桩基承载能力得到了较大的提高，达到设计要求。实践证明，旋挖钻孔灌注桩不仅能够保证良好的工程质量，而且就施工工程进度、成本控制来说，该技术优势也非常明显，并且该技术施工还有一大优势是振动小、噪声低，环保特点突出，综合效益显著。

参考文献

[1]彭宏胜，在复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩的施工技术要点[J].中国新技术新产品,2011.17

[2]马福宪,困难地层旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].建厂科技交流,2009.01