程 遥

上海建工七建集团有限公司 上海 200050

1 工程概况及难点

某工程的工程桩采用φ600、φ700、φ800 mm端承摩擦型钻孔灌注桩，桩长40～53 m不等。基坑开挖深度4.3～5.3 m，基坑围护设计主要采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩的止水帷幕，围护桩长7～8 m不等。涉及大块岩石的障碍物区域主要位于暗塘分布区及原货运码头区域范围，原货运码头主要以碎石及大块岩石堆填，后期因受到人工破坏，下部塘渣呈零星分布，造成了围护桩及工程桩施工困难[1]。

经勘察单位进一步加密勘探查明：工程桩施工范围内发现部分连续块石层及不均匀分布的零星块石，块石底部深度为3.0～8.1 m，埋深差异较大。围护桩距离西侧市政道路4.3 m，距离杭甬铁路29.2 m，并且该施工区域原是货运码头，地下水丰富，不适合大面积开挖换填，施工难度大。此区域共涉及2幢号楼工程桩131根、钻孔灌注围护桩81根，涉及区域较大.。经与建设单位、设计单位、监理单位、勘察单位商讨研究，考虑了多种方案进行比选。

2 机械设备及施工方案比选

1）旋挖钻机。优点：适用于黏性土、砂土、粉土、碎石及硬岩地质施工，成孔直径在0.5～6.0 m，成孔最大深度可达90 m，成桩效率高[2-3]。缺点：噪声大、扰民，容易颈缩、坍孔，费用高，容易卡钻等。

2）冲击钻机。优点：适用于硬岩等地质，费用低。缺点：在黏度较大的软土地质成孔难度大、成孔效率低，充盈系数较大，容易坍孔等。

3）开挖换填后循环回转钻机跟进施工。换填法适合埋深较浅的障碍物处理，而现场块石埋深最大达8 m，施工区域邻近道路及铁路，并且围护桩施工范围内也涉及大块岩石，所以该方案只适合周边工程状况较好的情况下施工。

4）旋挖钻机与循环回转钻机配合施工。利用旋挖钻机适用于硬岩碎石的优点，进行引孔扫除地下障碍物，钻孔深度控制在10 m左右，然后用循环回转钻机钻孔成桩[4]。

根据工程特点及工期要求，经比选，选用了经济费用相对合理、工期也能保证的旋挖钻机引孔加循环回转钻机成桩的组合方案。

3 施工技术方案

3.1 施工方案及施工工艺流程

根据现场的工程量及2种机械的成孔效率，现场配备1台SR220c旋挖钻机，进行引孔及处理地下障碍物施工，配备4台GPS-10型正循环回转钻机成桩施工，工程桩采用从上而下的退打方式施工，围护桩采用隔桩跳打的施工顺序，现场配备钢护筒25个。主要施工思路：工程桩施工前，旋挖钻机先做引孔及处理地下障碍物工作，然后正循环回转钻机正常钻进成桩。围护桩施工时，由于围护桩桩长在7～8 m不等，所以由旋挖钻机单独成桩，工程桩按图1编号顺序进行退打，围护桩间隔成桩，按①⑤⑨→②⑥⑩→……顺序进行施工。

图1 工程桩成桩流程

图2 围护钻孔桩成桩流程

工艺流程：前期准备→测量定位→护筒埋设→旋挖钻机就位→旋挖钻机钻孔（钻进深度约10 m）→旋挖钻机移位→循环回转钻机就位→二次测量定位→钻孔、泥浆循环、清孔→安放钢筋笼和钢导管→二次清孔→浇筑水下混凝土→混凝土养护→拔出护筒→成桩。

在整个桩基工程施工过程中，工程桩及围护桩的施工顺序、旋挖钻机的钻进速度、两种设备交替施工的搭接、二次测量定位、泥浆相对密度的控制等都会对成桩的质量产生重要的影响，因此，我们要根据机械设备的性能及现场工况进行详细的技术分析及应用，掌握好2种桩机的施工技术要点[5-8]。

3.2 技术要点

3.2.1 前期准备

根据施工现场实际情况，对施工区域的场地进行平整，然后对工程桩和围护桩进行测量定位，用木桩标注出所有桩位，并在木桩上用红色油漆标注桩径大小。现场合理布置泥浆池和清水池的平面位置，然后根据旋挖钻机及循环钻机在施工现场的实际平面尺寸，并考虑混凝土搅拌车及材料运输车辆的行车路径，来合理地确定工程桩及围护桩的施工顺序。最终根据工期及工作面确定旋挖钻机和循环回转钻机的需求数量，现场配置符合施工要求的配电箱、钢板、路基板、挖机、吊车等机械设备。

3.2.2 旋挖钻机施工

根据现场桩位中心线进行护筒埋设，护筒埋设完毕后，对护筒的垂直度和平整度进行检查，发现平面误差大于50 mm、竖直倾斜大于1%、筒位距孔心偏差大于50 mm时，应及时纠偏，尤其是旋挖桩引孔的垂直度控制。另外，护筒埋设高度宜高出施工地面0.3 m，同时要满足孔内泥浆液面的高度要求。

旋挖钻机应配备1名驾驶员及1名指挥员，在行走就位时应根据指挥员指示，缓慢行进，准确落位。钻机在钻进过程中，严格控制钻进速度，预防坍孔、颈缩和卡钻等现象。当钻进过程中出现巨响或钻进速率明显降低时，要考虑可能已经碰到了坚硬的块石，这时应及时调整机械设备的工作压力，缓慢钻进，防止卡钻及钻头损坏。如不及时调整工作压力，可能会造成孔壁倾斜及坍孔现象。

本工程旋挖钻机负责前期引孔及清扫地下障碍物的工作（钻进深度约为10 m），所以旋挖钻机的施工控制尤为重要，这10 m的成孔质量关系到后续循环回转钻机的施工。在施工中，严格控制钻进速率，钻到规定深度后，应静止10～20 min，然后缓慢提升钻头，检查是否有坍孔及颈缩，因为旋挖钻机要经常提钻倒土，然后再下钻，这样孔道上部会受到多次的扰动，所以为了保证孔壁的稳定，在施工过程中要严格控制好提钻、放钻和钻进的速度。另外，泥浆相对密度的控制也是十分的关键，定时监控泥浆相对密度，根据现场碎石情况将泥浆的相对密度控制在1.3以上。如有坍孔现象，应及时采取相应技术措施处理。

3.2.3 两种机型交替施工

在施工中，根据设计要求，将600、700 mm这2种直径的桩全部改为800 mm直径的桩，以此来保证2种不同的机械设备在成桩过程中的质量要求。旋挖钻机完成扫孔后，由指挥员指挥，按照施工顺序缓慢行走到下一桩位，行走路线要严格按计划行车路线执行，因为旋挖钻机自身质量大，在移位的过程中，可能会造成已完成的孔和桩的损坏。现场应及时对旋挖钻机完成的孔洞进行覆盖保护，防止孔洞被破坏及人员坠落。回转钻机就位后，对机械的平整度和稳定性进行检验，必要时进行相关的校正，保证回转钻机平整稳固。

3.2.4 正循环回转钻机施工

回转钻机就位后，进行二次测量定位，保证桩位置的正确性。二次测量工作非常重要，它将影响成桩的质量，也是2种设备交接工作必不可少的环节。测量完毕后，回转钻进入正常钻进，钻进过程中按照工序要求，控制好钻进速度、泥浆相对密度，保证钻杆垂直。清孔时，泥浆相对密度不得大于1.1，含砂率应小于2%，黏度小于20 Pa·s，同时控制好沉渣厚度。钢筋笼应分节制作，控制好主筋的搭接距离以及箍筋间距，吊放钢筋笼应小心轻放，避免碰坏孔壁和造成钢筋笼变形，钢筋笼放入孔道中的时间不宜过长，应及时浇筑水下混凝土。

钢筋笼吊放完成后下放导管浇筑水下混凝土，导管内壁应整洁光滑，导管连接应紧密，并做试拼试压，检查是否漏水 ，检查隔水栓性能是否良好，导管底部距离孔底间距宜为0.3～0.5 m。初灌注混凝土时导管应埋入混凝土面1 m以上。浇筑过程中，导管埋入混凝土的深度控制在3～6 m。混凝土浇筑前应和搅拌站、交通运输部门等做好沟通，保证混凝土供应的连续进行。浇筑完毕后按规定做好相关养护工作。

3.3 施工效果

通过2种机械设备的相辅施工，最终解决了回转钻机无法钻进的问题，保证了工程进度，成桩质量经检测也符合设计规范要求，与开挖换填法相比，节约费用约50%。在施工过程中，一定要仔细策划及反复比选论证，把施工现场不利因素考虑周全，将2种机械设备的优点最大化，充分结合考虑，使施工质量与经济效益达到最优化。

4 结语

在桩基础施工过程中，面对复杂的地下障碍物以及建设单位对工期、质量的严格要求，常规的施工方法可能很难正常开展，此时就要打破常规，勇于创新。在遇到埋藏较深的大块岩石，以及工期不能顺延的情况下，旋挖钻机引孔加循环回转钻机成桩的组合方式是一种新的选择。