浅谈旋挖灌注桩在回填层的成孔方法

浅谈旋挖灌注桩在回填层的成孔方法

梁 叶 向 东

中国水利水电第十工程局有限公司 四川 成都 610072

【摘要】旋挖灌注桩施工工艺在我国已是一种较为成熟的桩基施工工艺。重庆市现也有很多基础工程，都采用旋挖钻孔施工工艺，项目所在属于山地、丘陵地带，地势高低不平，建筑物大多是建立在回填土层上，在回填的过程中，没有严格按照规范要求采用相应的材料进行分层填筑和分层碾压。施工中为赶进度，很多平场工程采取的是抛填施工，导致回填层不密实，直接在回填层上进行旋挖桩基础施工，现对旋挖灌注桩在回填层的成孔方法进行总结。

【关键词】旋挖灌注桩；回填层；成孔方法

1工程慨述

本项目工程位于重庆市巴南区龙洲湾，项目平场为山体开挖及土石抛填形成，根据地勘报告显示回填层最深厚度约为30m。项目桩基直径分别为800mm-1500mm，共计约1300根，桩长分别为6m-35m不等，且地下水丰富，施工难度较大，影响因素多。本工程所有的基础均采用嵌岩桩基础。

2主要采用设备及工程特点分析

2.1主要施工设备

旋挖钻机型号为南车TR360（动力头输出扭矩300KN.m，最大施工孔径2500mm，最大钻孔深度95m）及相应的成孔钻头（根据不同地层及岩层地质情况灵活使用）、50装载机、卡特320挖掘机、70吨履带吊车、挖机振动锤300等施工设备。

护筒：根据现场情况配备各种桩径及相应孔深的护筒，护筒的深度根据现场地质情况和浮土层的厚度进行现场焊接制作，施工现场准备了3米、6米、9米等不同长的护筒便于焊接施工。

2.2工程特点分析

（1）本工回填土区域属于抛填，回填层不密实，且回填层为土夹石，石头直径大，根据现场踏勘发现最大回填石直径约为5m。

（2）本工程属于抛填，回填层不密实，钻孔过程中易出现塌孔现象，需要进行二次黏土回填造孔。

（3）回填层无法进行泥浆护壁施工，项目采用干作业钻孔桩的工艺，但由于地下水丰富在成孔后需要及时浇筑且连续浇筑混凝土，因此，商品砼必须供应及时。

3施工流程

3.1施工准备：

(1)现场提前做好施工便道，钢筋笼制作棚及场地硬化和临时设施等；

(2)布置好供水、供电、排水系统及洗车池；

(3)提前复核测量基准线及水准点，并通知甲方、监理、设计验收，做好保护基准线和水准点工作，同时根据设计图纸进行轴线测量；

(4)材料（钢筋、护筒等）按计划提前进场，并有相关产品合格证明，原材料进场后严格按规范要求，对材料进行送检；

(5)提前熟悉地质勘察报告及钻孔桩长度、钢筋笼设计图、砼标号及其他设计要求；

(6)提前准备好钻孔长度，核对好桩基础刚性角；

(7)开工前，必须进行施工人员技术与安全交底，所有人员须做到“三证”齐全；

3.2施工工艺流程：

（1）施工准备

由于旋挖钻机较重，因此在钻机移机就位前应对施工作业面进行场地平整，保证旋挖钻机底座密实，避免产生不均匀沉陷，确保旋挖钻机在施工过程中的安全性与准确性。

（2）桩位放样

根据设计提供的桩定位坐标点及业主提供的基点，在施工场地内布设施工测量控制点和水准点，并经监理单位验收无误后，进行桩位测量放线，用钢筋标记出需要施工的桩位点，并用“十字栓桩法”做好标识，同时设置醒目标志标明桩号、桩径、桩深，防止工作人员或者设备破坏，施工过程中并经常对基点桩位进行复测。

（3）钻机就位

将钻头对准预先测定好的桩位点上，使用钻机自身的垂直度系统调整垂直度。对点时使钻头尖与桩位点垂直对准，如发现钻尖离开点位需要重新调整，直到钻头尖在次对准桩位为止，利用钻杆的自重把钻头压入土中。

（4）钻机成孔

核对好中心点后，然后开始钻孔，由于回填区域较多且回填深度较深，旋挖在钻进过程中容易出现塌孔现象，在孔口原地面位置开始钻进或钻进不深时出现塌孔，及时回填较好的粘土，夯实周围土体，重新放点进行钻孔施工。回填区域钻进施工时，每次钻进进尺不易过大，每钻进1米左右时，注意孔内情况，如出现塌孔及时回填较好的粘性土，回填高度要大于钻进进尺1~2米，并采用旋挖钻头下落加压的方式进行夯实。在回填区域旋挖转速不宜过快，待钻孔至原状土层时，下设护筒至原状土层，护筒下设安装完成后，钻机应换下大尺寸（大于桩径20cm）钻头，同时采用直径与孔径相同的筒式普通钻头进行钻孔施工。在施工至岩层时，钻机需要换成筒式取芯钻头进行岩层的施工直至施工到设计桩底标高完成钻孔。

在钻进过程中钻机不能产生位移或沉陷，如产生位移或沉陷应及时处理。处理孔内事故或因故停钻时，钻头必须提出孔外。

旋挖钻机机组一般配备筒式普通钻头、筒式钻头、取岩钻头等多种型号，在施工过程中应根据不同的地层情况随时更换合适的钻头。

护筒固定完成之后，钻机换与桩径大小一样的钻头继续进行钻进，钻出的碎石统一规堆后清理运走，直至钻至设计标高。旋挖钻机一般采用筒式钻头，施工时将钻头下降至预定深度后，转钻头并加压，旋起的土挤入钻筒内，泥土挤满钻筒后,反转钻头，钻头底部封闭并提出孔外，然后自动开启钻头底部开关，倒出弃土成孔。

在钻至设计孔深后，钻机换与桩径大小一样的清孔钻头进行孔底浮渣清理。

（5）埋设护筒

在回填层地层施工的时候，回填区域采用下设长护筒施工，为保证护筒顺利下设，回填层位置下设护筒直径应大于桩径100mm-200mm。护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm,倾斜度的偏差不大于1％，护筒与坑壁之间应采用粘土回填密实。

施工过程中小于15m的护筒埋设采用履带吊起重机进行起吊，长度超过15m的护筒埋设为保证安全则需要增加一台吊车配合履带吊起重机进行起吊。先用挖机将护筒运至孔口附近在由履带吊起重机将护简吊至孔位，钢护筒平面位置与垂直度应准确，埋设钢护筒时应通过定位的控制护桩放样，确保护筒下方不偏位。在护筒下放过程中如出现下放困难或无法下放（注：无法下放多为孔壁内侧回填石凸出或者塌孔造成。）时应立即提出护筒，采用旋挖钻机（旋挖移机至孔口后应采用护桩拉出桩中心再次进行桩中心确定）进行扫孔作业，以清理孔壁内的凸石及渣石。严禁采用振动锤锤击下放，如采用振动锤强行锤击下放易造成护筒变形且在浇筑过程中无法拔出护筒。护筒垂直吊放完成后，首先要进行桩中心复测，使护筒中心与桩位中心重全。护筒就位后，应四周对称、均匀的回填黏土，并保证填土密实，防止护筒偏斜移位，护筒应高出地面30cm，护筒进入稳定地层不宜小于2m，同时，用护桩对下设护筒进行测量，防止护筒偏斜移位，并用木板在护筒上部从新确定桩位中心，待旋挖就位后再次进行桩位中点校对，当钻头对准中心点位后旋挖机驾驶室仪器锁定桩位中心，再次进行钻进施工。

（6）钻至设计标高

护筒固定完成之后，钻机换与桩径大小一样的钻头继续进行钻进，钻出的碎石统一规堆后清理运走，直至钻至设计标高。

（7）成孔验收

在旋挖成孔完成后应及时通知建设单位、监理单位对孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度等进行验收，不合格时采取措施处理。现场采用测针测量桩孔深度，验收合格后方可进行下一步施工。

检测标准：孔深、孔径不得小于设计，钻孔倾斜度误差不大于1%，沉淀厚度≤50mm，桩位误差±50mm。用测深绳(锤)或手提灯测量孔深及虚土厚度。虚土厚度等于钻孔深的差值，虚土厚度不超过5cm。经质量检查合格的桩孔，及时灌注混凝土。导管安装完毕，灌注混凝土前，要再一次量测孔的深度，如果有蹋孔现象发生，要提出钢筋笼重新进行清孔处理。

（8）钢筋笼施工

①钢筋笼加工

A进场经检验合格后的钢筋应根据规格、型号分别堆放，并作好标识。钢筋笼制作前，应先进行钢筋切割，箍筋制作，螺旋筋制作，钢筋清污。

b钢筋笼长度超过25m时易分段制作，钢筋笼连接采用单面焊接连接，焊接长度不小于10d且钢筋笼顶部箍筋加密，加密区长度大于等于1500mm（保证梁地标高一下加密区1000mm）。钢筋笼下端主筋的端部应加焊加强筋一道，以防止钢筋笼在下入时插入孔壁或在导管提升时卡挂导管。对于桩径大于1m的钢筋笼，为便于起吊（在吊装过程中由于桩径大、钢筋小，易造成弯曲变形，致使钢筋笼无法下设）在其内部增加井字形或者三角形内支撑，直径同箍筋。

②钢筋笼安装

钢筋笼吊放应缓慢进行，要对准孔位，避免碰撞孔壁，不得强行下放。笼吊放入孔内，位置允许偏差应符合下列规定：钢筋笼定位标高偏差为50mm，笼中心与桩孔中心偏差为10mm，主筋的混凝土保护层厚度不应小于50mm，保护层允许偏差为20mm。

采用吊车将钢筋笼就位后，立即将吊筋固定，防止钢筋笼移动。用吊车将另一段钢筋笼吊至第一段钢筋笼正上方，使用焊机将两段钢筋笼固定，直至将所有钢筋笼放置孔内。钢筋笼顶面和桩顶标高误差不大于50mm。 桩基较深钢筋笼需要现场焊接，钢筋笼分段长度不宜少于5米，以减少现场焊接工作量。每一截面上接钢筋笼主筋接头采用单面搭接焊，头数量不超过50%，接头应错开50cm以上。加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装，符合要求。

（9）导管安装

浇筑混凝土前应检查沉渣厚度，沉渣厚度应满足设计要求；当设计无要求时：灌注桩沉渣厚度≤50mm。如沉渣厚度超出规范要求，则要进行二次清孔（采用履带吊车把已下设好钢筋笼提起，待钢筋笼提出之后，钻机换与桩径大小一样的清孔钻头进行二次清孔）。

导管采用壁厚δ=3mm，直径Φ300导管，每节长2~4米，导管第一节底管长度应不小于4m，内壁表面应光滑并有足够的强度和刚度，采用双螺纹方扣快速接头。导管在桩孔内位置应保持居中，防止跑管撞坏钢筋笼。导管上部采用漏斗放料，贮料灌注漏斗牢固连接于灌注导管上，防止贮料斗不稳定出现移位或倒塌。贮料斗体积应大于1.5m³，确保初灌砼的埋管深度不小于800mm。

（10）混凝土灌注及护筒提升

本工程桩基混凝土采用C30普通混凝土或C30水下混凝土，为地方搅拌站提供，罐车运输至现场。由于工程采用循环使用的全护筒施工作业，而在浇筑过程中需要同时拔出护筒，随着混凝土浇筑护筒在不断升高，而罐车卸料口离地高度最高只能达到2米，造成罐车高度不够不能继续进行混凝土浇筑，为保证成桩质量及护筒的循环使用，因此，混凝土浇筑就不能采用自卸的方式，而是采用混凝土输送泵直接输送到需要浇筑混凝土的桩孔料斗内。在浇筑至护筒底标高以上2米时采用振动锤配合履带吊车边拔护筒边浇筑。（注：全护筒施工多为回填地层，而护筒拔出后混凝土会延回填层缝隙流动，导致混凝土下层造成导管埋深不够，从而易出现断桩。因此需要在浇筑混凝土时要高出护筒底标高2米。）在护筒每拔出5m都需要通过护筒上预先留置的测量孔进行混凝土面的测量计算，以保证混凝土面一直高于对护筒底标高2m，直至混凝土浇筑至最后一次测量。如在测量过程中发现护筒埋深不到2m时应及时补充混凝土，保证护筒的埋置深度。如护筒埋深高于2m应及时上拔护筒，以免护筒埋深过深导致护筒无法拔出。

首批封底混凝土下落时要有一定的冲击能量，才能把桩底沉渣尽可能地冲上来，是控制桩底沉渣，减少工后沉降的重要环节。

灌注开始后应紧凑有序的连续地进行，严禁中途停止。在灌注过程中，应防止混凝土从导管口溢出，注意观察（从护筒上预留观察孔查看）护筒混凝土下降和升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，正确指挥护筒的提升；导管的埋置深度应控制在2～4m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置，即时调整导管埋深。

浇筑桩身混凝土必须随浇筑随拔出全护筒，提升时必须使全护筒下口至少保证2米的埋深，拔出护筒过程过程中，并应随时监测护筒内混凝土面下降数值，并做好记录，并根据监测数据采取有效措施保证成桩质量。

在灌注过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗地灌入导管，以免在导管内形成高压气囊，造成后期桩身出现空洞。混凝土灌注到接近设计标高时，需要计算好还需要的混凝土量（计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内），通知拌和站按需要数拌制，以免造成浪费。

在混凝土灌注前应进行坍落度试验并做好相关试验记录，在灌注混凝土时，每根桩留取两组试件。灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等，应指定专人进行记录。

4结束语

重庆市属于丘陵地带，回填土层较多，很多桩基础都是在回填层上施工，施工难度大，安全隐患突出，采用下设长护筒施工工艺，既解决了安全也提高了进度。由于重庆的特设地形地貌随着城市建设的向外扩展，在回填层上施工的项目必然是越来越多，解决回填上成孔的施工工艺必将具有非常广阔的前景。

参考文献：

[1]洺悦城项目岩土工程勘察报告；

[2]洺悦城项目桩基施工方案；

[3]《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》（DBJ50-156-2012）；

[4]《重庆建筑地基基础工程施工质量验收规范》（DBJ50--125-2011）。

作者简介：

梁叶（1991-），女，四川成都人，助理工程师，长期从事房屋建筑工程施工与技术管理工作

向东（1990年6月-），男，大专 ，长期从事地基基础施工管理。