王诗祥 刘利萍

（淮河水利委员会治淮工程建设管理局 蚌埠 233001）

1 概述

1.1 工程概况

淮河防汛调度设施工程位于蚌埠市宏业路与东海大道交叉口东北侧，建筑面积20533m2，地下一层，地上分别由7层、15层和120m高的通讯塔组成，框架—剪力墙结构。设计采用钻孔灌注桩基础，桩径为800mm，总桩数为159根，以进入⑤层强风化岩层大于500mm控制钻孔深度约28.0m，有效桩长24.0m左右，设计单桩极限承载力标准值为5200kN。

1.2 工程地质条件

该建筑物场地土层分布如下：

a.①层。粉质粘土、粘土，棕黄色，稍湿—湿，硬塑。含铁锰质结核，局部含砂礓。层厚4.8～5.1m，平均层厚5.0m。中压缩性。

b.②层。粉土，黄色，湿，中密。局部含砂礓。层厚2.4～2.8m，平均层厚2.6m；层底高程16.18～16.54m。中—低压缩性。

c.③层。粉质粘土、粘土，灰黄色，棕黄色，湿，硬塑、局部可塑。含铁锰质结核和砂礓。该层土体结构各向分布有大量稳定的孔隙结构，周围有补给水源；层厚15.80～18.80m，平均层厚17.3m。中压缩性。

d.④层：混合花岗岩残积土或全风化物，为中粗砂、砂砾石和粘质粉土的混杂物；层厚0.9～3.2m，平均层厚1.6m。灰白色、黄色，中密，可塑。

e.⑤层：混合花岗岩强风化，棕黄色、夹灰白色，结构大部分破坏，风化裂隙很发育；层厚3.0～8.0m，平均层厚5.5m。用手可捏碎。

f.⑥层：混合花岗岩中等风化，灰白色，结构部分破坏，风化裂隙发育；用手捏不碎。该层未钻穿。

2 工程特点与钻孔机械选择

分析本工程的特殊结构型式、成孔技术条件、工期及场地环境等特点如下：

a.由于该建筑结构的立面高差变化大，竖向荷载分布不均，控制建筑物的不均匀沉降尤为重要，对单桩沉降量及沉降差控制要求高。

b.成孔深度约28.0m，且要求进入⑤层强风化岩大于500mm，控制泥皮和沉渣厚度对单桩沉降量尤为重要。

c.工程工期紧，要求30日内完成159根桩。另外，场地自然地面标高比设计室外标高低1.3m左右，现场急需2万m3土方回填。如采用传统钻孔工艺必然有大量的泥浆渣外运，不但费用高且易造成环境污染，同时会增加外购回填土的费用。

针对上述特点，在招标选择承包单位和施工机械过程中，对传统钻孔工艺与先进的旋挖成孔工艺进行了论证比较，选择了一家拥有意大利进口的土力R—516型旋挖钻孔机械的承包单位。

3 旋挖钻孔灌注桩施工

该工程采用1台土力R—516型钻机施工，其施工工序与传统钻机相似，主要工序如下：

a.测量定位。根据规划控制坐标点定位出轴线及各桩位点，考虑到场地内有钻机、混凝土罐车的辗压行走，在测放桩位时，用D25钢管在桩位点处打入40cm深孔，孔内充填白灰，并埋入500mm长φ8钢筋定位。经碾压过的桩位，在开孔前进行复验。

b.钻机就位、下护筒。对桩位进行复验后，自桩中心引出4个控制点，便于对护筒进行校验。钻机行走就位后，吊起护筒自旋入土，校验对中，对钻机钻进深度进行调零，进行钻杆垂直度校正。

c.钻孔。根据土层变化情况，采用短螺旋、旋挖钻头钻孔，约1.5h后开始入岩，确定入岩深度满足要求后，终止钻进并测量孔深。该工程单桩成孔深度在27.44～28.70m之间，平均成孔时间约3h。

d.钢筋笼制作安装。根据设计要求，钢筋笼长度须根据各桩实际入岩深度进行控制，其长度在20.4～24.0m左右，制作难度较大，采用分两节制作后，根据入岩界面孔深情况现场拼装焊接成型，在笼身中间部位绑3根长10m的毛竹加固。

在接近终孔前，16t吊车就位，终孔后采用特制自动平衡滑道吊钩系统将钢筋笼一次吊装就位，并复测沉渣厚度。整个吊装过程均控制在40min内完成。

e.下导管、水下混凝土灌注。采用250mm双螺纹方扣接头导管，根据孔深进行配管，按导管距孔底30～50mm控制，采用16t吊车安装，并复测沉渣厚度，下导管完成时间均控制在40min内。

混凝土罐车运至孔口，在隔水栓和料斗准备就绪后，直接放入料斗进行初灌与正常灌注。混凝土灌注完成时间控制在1h内。

正常施工情况下，成桩时间自开始钻孔至水下混凝土灌注完毕需5h20min左右。平均每天成桩5.5根，在要求的工期内顺利完工，充分体现了旋挖钻孔灌注桩的高效率。

4 成桩质量检测成果分析

4.1 成桩质量检测成果

经复核，桩位、桩径和垂直度偏差均满足图纸和规范要求；检测混凝土灌注前孔底沉渣厚度在0～70mm间，平均沉碴厚度为40mm，满足设计和规范要求不大于100mm的标准，实测混凝土灌注前的孔底泥浆性能指标均满足规范要求。

现场对3根工程桩承载力进行了静载荷试验，单桩极限承载力标准值均不小于6500 kN（未做至极限），并仍具备承载潜力，其对应的单桩沉降量均小于7.5mm，对应单桩设计承载力的沉降量均小于4.0mm。所有工程桩桩身完整性检测全部合格。

4.2 检测成果分析

旋挖钻孔工艺的先进性为桩位、桩径和垂直度的控制提供了可靠的技术保证。现场检测沉渣厚度是仅采用制备泥浆护壁、未进行任何正反循环清孔工序情况下的实测数据，说明针对该工程土层采取制备泥浆护壁取得了良好的成孔效果。

静载荷试验成果说明旋挖钻孔灌注桩施工质量完全达到该工程的预期控制目标，由于旋挖钻孔工艺的孔壁泥皮薄、沉渣厚度易于控制，能有效改善单桩的承载性能和变形指标，这对确保成桩质量至关重要。

5 施工工艺特点分析总结

结合该工程施工实践，从钻机设备性能和成孔机理等方面分析，可以看出旋挖钻孔灌注桩施工技术具有以下技术优势：

a.成孔机理科学实用。旋挖钻机成孔的工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，由机锁式钻杆和动力钻头提供多达200kN的掘进力及强大的扭矩，直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，根据土层情况可以用干法、清水或自制泥浆护壁钻孔，一般不需采用正反循环清孔。钻进过程中钻斗不断提放并刮挤井壁，使成孔更规则。

b.结构体系先进可靠。旋挖钻机采用履带底盘结构，行走自如；平行连杆机构加三角支撑结构系统，稳定性好；柴油动力系统，动力强劲；钻杆、钻头与液压控制系统均采用计算机辅助设计，液压控制和电器系统采用“总功率变量＋恒功变量＋负荷传感系统＋电液伺服控制”等先进的结构和控制系统，确保旋挖钻机性能稳定可靠。

c.适应范围广。旋挖钻机配套的短螺旋钻头、旋挖钻斗等钻具适合粘土、砂砾层、卵石层、中风化岩石层、冻土层等地层施工，尤其是钻机结构件牢固可靠、抗冲击能力强、动力钻头能提供超大扭矩，适合高原的冻土地层和普通钻机无法钻进的卵石层施工。灵活的行走系统、先进的钻架支撑结构、液压控制桅杆水平折放技术、钻架对地垂直的情况下可改变工作半径等特性非常适合城市狭窄场地施工。

d.高效环保。旋挖钻机行走就位快速准确，其机锁式钻杆与连接式钻杆相比伸缩自如，强大的动力系统确保其旋挖取土与小功率钻头扰动、泥浆循环携渣工艺相比成孔速度快，且一般不需进行清孔工序，其效率优势特别明显。

旋挖工艺在不需要泥浆支护的土层，可实现干法施工，即使在特殊地层需制备泥浆护壁的情况下，钻削中的泥浆也消耗低并可重复使用，这使污染源大大减少，进而降低了施工成本，也改善了施工环境，尤其在城市施工中，这一点非常重要。而传统泥浆护壁工艺的渣土中仍有大量泥浆，其运输存放清理费用高，污染性大。

6 结语

有“绿色施工工艺”之称的旋挖钻孔灌注桩工艺与传统钻孔灌注桩相比具有明显的先进性、实用性、高效环保的优势，在我国基础设施工程建设中具有广阔的应用前景。