深厚软泥地质条件下桩基旋挖钻施工技术

深厚软泥地质条件下桩基旋挖钻施工技术

陈文,张桥,罗小伟

中建一局集团第二建筑有限公司 青海省 810000

摘要：桩基设备选型主要决定因素为地质水文情况，论文以山区跨河流桥梁施工为例，介绍水位变化剧烈的长桩施工方案对比情况，结合具体工程地质，根据实用性、经济性等原则综合考虑，选择合适的成孔设备，以达到施工高效、经济合理的目的。

关键词：深厚软泥地质;桩基旋挖钻;施工技术

引言

目前，旋挖钻孔灌注桩施工工艺已广泛应用于建筑工程桩基施工，其中采用长护筒旋挖灌注桩干作业成孔施工具有低噪音、低振动、扭矩大、成孔速度快、不易塌孔、缩孔、工期短、成本低、无泥浆循环、有利于环境保护等优点，尤其适用于城区作业环境及覆土层较厚的桩基础施工。但干作业旋挖钻法成孔在潮湿多雨季节和地下水发育等环境施工时往往容易出现孔底沉渣厚度难以控制、桩身夹泥等质量问题，需在施工过程中严格控制。本文结合实际案例，对其适用性及施工控制要点进行分析。

1桩基旋挖钻技术概述

在桥梁桩基础施工中，需充分发挥出旋挖钻成孔技术的作用。作为桥梁施工的基础，桩基础进行施工离不开旋挖钻机。首先，要利用底部带有活门的桶式钻头对岩土进行破碎处理，保证岩土能够直接装入到钻斗之中。通过钻机提升装置和伸缩钻杆就能提出钻斗，实现对岩土的卸载。通过反复操作，就能保证最终的成孔达到设计深度的要求。如果岩土层的粘结性比较好，就可采用干式或清水钻进工艺，无需使用泥浆进行处理。如果地层容易出现塌陷，或者地层分布大量的地下水，就要采用静态泥浆护壁钻进工艺，以保证孔内能够获得护壁泥浆的保护。研究人员要加强对成孔器的研究与开发，这样就能在钻孔的过程中将多余的土直接挤压到周边土层即可，无需进行二次提钻与反复卸土，这样就能提高工作效率，降低施工成本。旋挖钻成孔技术不仅可以缩短施工周期，还会通过不断的改进减少施工噪音，避免对周边居民的生活产生不利影响，还能进一步保障施工人员的人身安全。研究人员在研究该项技术时，会结合不同的地域和地基等相关因素，保证该项技术在应用时具有一定的针对性和实效性。由于桩基础通常会受到直径的限制，因此，在应用这一技术的过程中，必须要进一步提高打孔的深度。此外，还要进一步提高桩基础的承载力。进行浇筑时，要采用专业的吊锤等必要的工具予以辅助。既要保证浇筑工作顺利开展，又要同时对桩基础进行打击与夯实处理，这样就能提高桩基础的牢固性，延长桩基础的使用寿命。

2旋挖钻成孔技术存在的问题

虽然旋挖钻成孔技术有其自身的优势，操作比较简单，施工效率比较高，但在桩基础施工的过程中，还可能会产生一些问题。比如，若操作不到位，很容易发生钻孔异常，从而导致钻孔坍塌。钻孔完毕后，会产生弯孔和缩孔等质量问题，影响施工进度。使用旋挖钻成孔技术时，还可能会产生埋钻问题，这样不仅会对设备造成损坏，还会影响工程的工期。因此，在应用旋挖钻成孔技术的过程中，必须要采取有效的控制对策，对现有的技术进行优化和改进，才能提高桥梁桩基础施工质量。

3旋挖钻成孔技术在桥梁桩基础施工中的应用

3.1遇溶洞处理

根据工程实际情况，如遇溶洞孔桩成孔后，易造成孔内淤泥无法清除，孔内沉渣无法满足设计及规范要求，为保障孔桩成孔质量，增设永久性护壁（钢护筒）的形式进行施工或者回填低标号C20混凝土或高标号砂浆，待24h后重新成孔（时间根据气温确定）。钢护筒制作、埋设：长度按现场实际桩长，下至桩底；采用厚8mm钢板制作；钢护筒埋置较深时，采用多节钢护筒连接使用，连接形式采用焊接，焊接时保证接头圆顺，同时满足刚度、强度的要求；钢护筒的内径大于钻头直径，具体尺寸按设计要求选用；钢护筒埋设深度满足设计及有关规范要求。钢护筒埋设前，先准确测量放样，保证钢护筒顶面位置偏差不大于50mm，埋设中保证钢护筒垂直度不大于1％；埋设钢护筒前，采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗且用钻机动力头压盘将钢护筒压入预定位置。用粗颗粒土回填护筒外侧周围，回填密实。

3.2设备适用性对比

冲击钻作为适用范围最广泛的钻机设备，适用于大部分土层地质，同时，由于其钻进原理带来的孔壁挤密作用，对加固孔壁、防止塌孔起到很好的辅助作用。冲击钻在冲击成孔过程中依靠冲程带来的势能转化为钻孔冲击能，不受钻孔深度的影响，其钻进深度理论上能满足各种深度桩基施工需要。但是，在施工泥岩地质桩基过程中，孔底泥岩需长时间接受泥浆中水的浸泡作用，泥岩的力学性能产生较大的变化，使干燥状态具备脆性的特点转化为具备一定的弹性，抵消钻头的冲击势能，钻进效率降低。冲击钻能够满足本项目施工需要，但是施工功效不理想。旋挖钻进取土过程中无造浆功能、孔壁稳定性差，主要适用于不透水层或透水性较差的地质施工，若需要其在透水性较好的砂层、砂砾层地质桩基施工时，则要单独配置泥浆制备设备，同时泥浆质量要求较高，本项目桩基地质穿越黏土层和泥岩层，均为不透水土层，能够使用旋挖钻进行钻进施工。但旋挖钻设备动力依靠钻杆传递至钻头中，在钻进深度方面存在不足，一般设备主要适用于100m以内的桩基施工，在超深钻孔过程中由于钻杆形变将损耗部分动力，同时本项目桩基持力层为泥岩，钻进所需扭矩巨大，需要400kN·m以上的设备才能满足要求。回旋钻在钻进深度和适用土层两方面能够满足项目桩基施工需要，但是其使用配套空压机需要较大功率空压机，对电力供应方面存在较高要求，项目地处山区，电力供应相对紧张，若能解决电力供应问题，回旋钻机将会是最优选择。

3.3钻头的选用与钻进成孔

通常不同地质条件要采取不同类别的旋挖钻机钻头进行施工：细砂、中砂、砾砂、角砾土、圆砾土及强风化层可采用筒式钻头；对于强度不均匀地质、易偏孔地质以及风化、中风化岩层采用短螺旋嵌岩钻头，岩层软硬不均、存在孤石及抗压强度较高的岩石地质采用筒式嵌岩钻头。因该项目地质构成主要为素填土、粉质黏土，以及强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩构成，故施工过程中主要采用短螺旋嵌岩钻头进行钻进，因该钻头出渣能力有限，出渣时换用筒式钻头。钻进过程中每进尺5ｍ左右深度对桩位重新校核，并根据地勘超前钻孔成果，对每根桩进入中风化岩层标高，进入砂岩标高，岩层厚度等指标分别进行了记录，以指导钻孔时确定孔底标高，标高均以绝对高程控制。钻至设计标高后用带有活门的筒形钻（平底钻头）清理沉渣，即一次清孔。清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度、孔底沉渣检测验收，验收合格后，移走钻机，盖好盖板，进行下道工序施工。

结语

桩基成孔设备选择是决定桩基施工整体效益的关键因素，在选择过程中需要兼顾进度与成本两个方面，同时考虑项目所处的施工环境。在控制性桩基施工过程中优先以进度作为主控，同样非控制桩基则以经济性作为优先控制。结合工程所处具体环境和地质，选择合适的设备进行桩基钻进施工。本项目桩基处于泥岩土层，该地质介于土质和岩石之间，其力学性能和钻进深度决定设备选型。谨以本项目所遇到的具体施工比选为例，以期为类似工程提供帮助。

参考文献

[1]住房和城乡建设部.建筑桩基检测技术规范:JGJ106-2014[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[2]住房和城乡建设部.建筑地基基础施工质量验收标准:GB50202-2018[S].北京:中国计划出版社,2018.

[3]吴志卿.浅谈旋挖钻与回旋钻及冲击钻施工工艺[J].江西建材，2014（23）:98+101.