郑汉文

摘要：随着建筑桩基施工技术的不断进步，旋挖钻孔灌注桩凭借着成孔速度快、质量好、污染小等特点，在桩基础施工中得到越来越广泛的应用。本文结合应用实例，介绍了旋挖钻孔灌注桩施工技术，并对施工中的难点及质量控制措施进行阐述，最终取得了令人满意的施工结果，为类似工程的应用提供参考。

关键词：桩基；旋挖钻孔；泥浆制备；成孔；灌注混凝土；检测

1 引言

旋挖钻孔灌注桩是近年来应用较为广泛桩基施工技术，在公路、铁路、市政桥梁桩基施工中广泛应用。旋挖钻孔灌注桩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。其施工特点是成孔作业速度快、质量好、效率高、泥浆污染少，是工期紧、环保要求高的项目的首选。本文结合工程应用实例，重点介绍旋挖钻孔灌注桩的施工技术，以供广大施工者参考。

2 工程概况

某建筑工程为钢筋混凝土框架结构，桩基础采用旋挖钻孔灌注桩施工技术。该工程地基土质松散，为回填区，回填深度达14.82m，桩总数529根，桩径有分别为1800mm、1500mm和1200mm三种。

3 旋挖钻孔灌注桩施工技术

3.1 施工顺序

测量放线→埋设护筒→泥浆制备→钻机就位→钻进成孔→钢筋笼制作、吊放→下导管、清孔→灌注混凝土→提导管、拔护筒→桩身承载力和完整性检测。

3.2 测量放线

（1）测量人员根据甲方提供的测量坐标点，结合桩位布置图，布测准确合理的工程控制网，并根据轴线和桩位进行放线定位，并在每桩正式施工前用全站仪进行复核；桩位测设依据施工场地外的控制点采用极坐标法测设，测设角度使用全站仪，量度距离使用50m钢卷尺。

（2）桩位定位用钢筋扎入土中拔出后灌入双飞粉，并插入200mm～300mm长的竹签，竹签上应注明桩号，以便于复核桩位和防止漏打桩。

（3）桩位轴线测放后通知监理工程师复测认可后方可进行下道工序。

（4）桩位允许偏差：单桩、条形桩基沿垂直轴线方向和群桩基础中的边桩为10mm；条形桩基沿轴线方向和群桩基础中间桩为150mm。

3.3 埋设护筒

桩基定位后，根据桩定位点拉十字线钉放4个控制桩，以此为基准埋设钢护筒，要求准确稳固，对旋挖钻头作业起到较好的定位导向作用。护筒选用4mm～8mm厚钢板卷制而成，其内径应大于钻孔直径100mm，长度不宜小于2.0m，上部开设2个溢浆孔。护筒埋设时，由人工、机械配合完成，主要利用钻机旋挖斗将其静力压入土中，其顶端应高出地面200mm，并保持水平，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；护筒埋设要保持垂直，倾斜率应小于0.5%。回填土层较疏松的旋挖钻孔灌注桩，护筒应加高加深，护筒下端外侧采用黏土填实，从而有效保护孔口，防止坍塌。

3.4 泥浆制备

（1）泥浆的配比

深回填土层主要为素填土和杂填土，土质较疏松，容易产生泥浆渗漏，稳定性差，应通过提高泥浆比重、掺入锯木和增黏剂来提高泥浆黏度，维持孔壁稳定。泥浆比重1.2～1.5，黏度22s～25s，含砂率小于4%，胶体率不小于95%。

（2）泥漿的制备

现场设泥浆池（含回浆用沉淀池及泥浆储备池），要有较好的防渗能力，泥浆制备的能力应大于钻孔时的泥浆需求量，每台钻机的泥浆储备量应不少于单桩体积的两倍。在沉淀池的旁边设置渣土区，沉渣采用反铲清理后放在渣土区，保证泥浆的巡回空间和存储空间。

制备泥浆设备主要有泥浆搅拌机、水力搅拌器或回旋桩机等。

3.5 钻机就位

旋挖钻机进场施工时，应保证机械稳定、安全作业，必要时可在场地内铺设能保证其安全行走和操作的钢板或路基板。在桩位复核正确，护筒埋设符合要求，护筒、地坪标高已测定的基础上，钻机才能就位；钻机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后，利用自动控制系统调整其垂直度。钻机安放定位时，要机座平整，机塔垂直，转盘（钻头）中心与护筒十字线中心对正，注入泥浆后，进行钻孔（见图1）。

图1 旋挖钻机示意图

3.6 钻进成孔

（1）根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度，成孔前和每次提出钻头时，应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况，对磨损超标的应及时更换，并应清除钻斗上的渣土。

（2）根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长，计算出桩底标高，以便钻孔时加以控制。

（3）钻进成孔过程中，根据地层、孔深变化，合理选择钻进参数，及时调制泥浆，保证成孔质量。钻进过程中应经常检查钻杆垂度，确保孔壁垂直。为准确控制孔深，应备有校核后百米钢丝测绳，并观测自动深度记录仪，以便在施工中进行观测、记录。

（4）旋挖钻机成孔应采用跳挖方式，钻头倒出的土距桩孔口最小的距离应大于6m，并应及时清除，保证场地干净整洁，利于下一步施工。应根据钻进速度同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变，泥浆补充一般采用泵送方式。

（5）钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度，防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和黏度，减小每个钻进回次的进尺量，保证孔壁稳定。钻进达到要求孔深停钻后，注意保持孔内泥浆的浆面高程，确保孔壁的稳定。

（6）当钻进至设计桩底标高时，应及时停止钻进，提出钻头，并让成孔桩静止0.5h。此地层在0.5h之内，悬浮在泥浆中的沙砾沉淀接近80%，此时采用清孔钻头贴近桩底进行第一次清孔。待孔底沉渣不得大于设计要求，泥浆密度比较稳定后，方可进行下一道工序，直至第二次清孔。

3.7钢筋笼的制作、吊放

钢筋笼在加工场统一加工制作，运至现场进行吊放。若场地运输困难，可在现场内加工制作。（见图2）

（1）钢材规格、材质、焊条型号符合设计和规范要求，进料要有材质单和合格证，钢筋原材进场后按钢筋的型号、直径、长度分别进行堆放，设立识别标志。

（2）主筋接长采用焊接或机械连接，制作时在成形架上安放架立筋，按等间距将主筋布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定；按规定的间距缠绕箍筋，并用电弧焊或扎丝将箍筋与主筋固定。

（3）在钢筋笼上、下端及中部每隔2m距离于同一横截面上对称设置四个钢筋“耳环”，确保钢筋笼与孔壁保持设计保护层距离。

图2 桩身钢筋笼吊装示意图

（4）钢筋笼的吊放要对准孔位扶稳轻放、慢放，避免碰撞孔壁。下放过程中，注意观察孔内水位情况，如有异样，立即停止，及时检查是否塌孔。

（5）钢筋笼采用分节吊放时，应将其逐步接长后再放入孔内。利用先吊入孔内的钢筋笼上部架立筋将笼体固定在护筒上，利用吊机将上节钢筋笼临时吊住进行两节钢筋笼的接长，钢筋笼接长后需对焊缝检查验收，冷却后再沉入孔内。

（6）钢筋笼下放之前必须按设计要求计算好安置高度。钢筋笼要顺直，防止扭曲，并用吊筋、吊绳控制好安置高度，防止钢筋笼下沉或上浮，钢筋笼安置误差+100mm。钢筋笼吊放到位后用吊筋固定在护筒上，保证钢筋笼的设计标高，同时也可防止灌注混凝土时钢筋笼的上浮。

3.8 下导管、清孔

（1）浇注导管采用钢质导管，根据桩径选用内径为200mm～350mm的导管。导管接头选用丝口或抱箍式接头，可加快导管接长拼装及拆除速度。导管长度根据桩长确定，底节导管一般不短于4m，标准节导管可采用节长3m的导管，同时配备一些0.5m、1.0m、1.5m的短节导管以作长度调整。

（2）导管使用前需进行水密性及接头抗拉试验，检验其水密性及接头强度，试验合格后方可使用。进行水密试验的水压不低于孔底静水压力的1.3倍。

（3）导管在井口安装。安装时夹板应扣牢，对接前必须仔细检查管壁及接头丝扣、密封圈的完好情况。加密封胶圈后应涂抹黄油密封，确保导管不漏水。

（4）导管下放时，保持导管居于孔中间缓慢、小心轻放，避免磕碰钢筋笼，以防导管提升时挂坏钢筋笼或将钢筋笼提起。全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深，然后提起0.3m～0.5cm，进行二次清孔。（见图3）

图3 清孔示意图

（5）二次清孔应根据不同的孔深和桩径选择正循环或反循环换浆法，通过泥浆循环将孔底沉渣或浓度较大的泥浆置换出来，清孔后孔底500mm以内泥浆比重应小于1.25，含砂率不大于8%，黏度不大于28s。灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：对端承型桩不应大于50mm，对摩擦性桩不应大于100mm；对抗拔、抗水平力桩，不应大于200mm。

3.9 灌注混凝土

（1）清孔完毕后，由导管上部塞入隔水栓，塞入深度以临近水面为准。首次灌注混凝土时，应有足够的混凝土储备量，确保导管首次埋入混凝土面的深度不小于1.0m～1.2m。随着不断地灌注，孔内混凝土面的上升，在保持导管一定埋深的情况下，随时提升和拆卸导管，直至灌注成桩，如图4所示。

图4 水下混凝土灌注示意图

（2）导管埋入混凝土深度宜为2m～6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量導管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录。

（3）在灌注过程中，应始终保持导管位置居中，经常测探桩孔内混凝土面的位置，计算导管埋置深度，以便及时拆除导管，调整导管埋置深度，防止埋管过深造成钢筋笼上浮、堵管、挂钢筋笼等现象发生，造成质量事故；起拔导管时，应先测量混凝土面高度，根据导管埋深确定拔管节数；要勤检查，均匀拔管，保持埋深在2m～6m，混凝土灌注到桩孔上部6m以内时，可不再提升导管，直到灌注至设计标高后一次拔出。

（4）为消除浮浆及测量误差的影响，保证桩顶灌注质量，混凝土的灌注应比设计桩顶高出一定高度。由于深回填土层土质复杂、情况特殊，超灌高度宜控制在1.0m～1.5m，以保证桩顶混凝土完整、无松散层。在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，准确测定混凝土面的高度，以确定混凝土的灌注高度是否正确。

（5）由于水下灌注桩经常出现桩头浮浆太多、破除到设计标高时混凝土密实度达不到设计要求，或者是混凝土超灌高度较大，造成混凝土浪费严重等情况，故采用一种杯形线锤（见图5）精确测量水下灌注混凝土高度，可有效消除以上弊病。在水下灌注桩身混凝土且混凝土未凝固时，将杯型线锤慢慢沉入泥浆面下一定的距离，此时混凝土（或泥浆）已经将杯体灌满，在吊绳上做好记录，然后将杯型线锤提出，检查杯体内倒出的物体是否为混凝土（主要检查混凝土骨料）。若为浮浆或泥浆，则重新测量，将杯型线锤沉至泥浆面下更深处后，再提出检查，如此循环，直至杯体内的物体为混凝土时，表明杯型线锤已达到混凝土表面，从而有效控制桩顶混凝土超灌高度。

图5 杯形线锤示意图

1.线锤；2.杯体；3.挂钩；4.吊绳

桩身混凝土浇筑过程中应及时留置混凝土强度试块，每台班或每浇筑50m3，必须留置一组标养试块；小于50m3的桩，每根桩必须有一组标养试块。

3.10 单桩竖向承载力及桩身完整性检测

（1）单桩竖向承载力采用静载荷试验或自平衡法检测，按总桩数1%抽取，不应少于3根。

（2）桩身质量及完整性可采用低应变动测检验，按不少于总桩数的30%随机抽取，柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根。

（3）检测由有资质的专业检测机构进行。

4 结语

该工程经静载荷及低应变检测，达到了设计要求，验收合格。实践证明，旋挖钻孔灌注桩不仅能够保证良好的工程质量，而且就项目的工期、安全、质量、环保方面该技术优势也非常明显，其经济和社会效益均取得很好的效果。随着我国建筑事业的发展，旋挖钻孔灌注桩在建筑桩基工程施工中的推广和广泛运用势在必行。

参考文献：

[1] 钟延军.浅析旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].科技资讯，2012年第19期

[2] 刘文龙.旋挖机钻孔灌注桩施工技术及控制[J].山西建筑，2009年28期