高光辉 周远游

【摘要】以杭州春南安置房建设工程项目为例，对正循环成孔桩和反循环成孔桩及旋挖钻机施工的鉆孔灌注桩的成孔参数、成桩效率及成桩质量进行比较和分析，结果表明，三种施工工艺成桩质量无明显差异，但反循环成孔工艺成孔较其他两种施工工艺而言，成孔效率高，资源消耗少，综合造价低，成孔质量稳定，扩孔小，沉渣少，二次清孔工作量降低。

【关键词】钻孔灌注桩;正循环;反循环;旋挖钻;施工工艺     【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.064

1、前言

春南安置小区建设工程共设计工程桩7437根，涉及多种桩型，且各区域设计桩长均有不同。设计工程桩以漂石卵石层作为持力层，需入岩1.5米，项目先后采用正循环、反循环及旋挖钻机对本工程施工范围内工程桩进行施工，并针对本工程地质条件，选择参数相同，桩径一致的工程桩对三种钻孔灌注桩施工工艺的施工质量、施工效率及施工成本进行了对比分析。

2、工程概况

2.1工程概况

春南安置房工程位于浙江省杭州市富阳区，地处富春江南侧，距富春江直线距离3km。工程占地面积165712万平方米，总建筑面积63.9万平方米，其中住宅地上建筑面积41.6万平方米，地下建筑面积22.3万平方米。工程设计地下两层地下室，住宅楼为20、24、27层最大建筑高度84.65米。工程桩采用灌注桩工艺，有效桩长21-30米不等，设计持力层为5-2层漂石卵石层。

2.2工程地质条件

本场地土层自上而下依次为：（1）层素填土、（2）层杂填土和淤泥质填土：结构松散，空隙大，性质差，不能利用。（2-1）层粉质粘土、（2-2）层粘质粉土和（2-3）层粘质粉土：呈可塑或稍-中密状，中等压缩性，分布稳定，性质较好，可作为一般性轻型建筑浅基础持力层。（2-4）层粉砂和（2-5）层粘质粉土：稍-中密状，中低压缩性，二者分布不均，厚度变化大，性质一般。（2-6）层粉砂：中密状，力学性质较好，但分布不均，厚度变化较大，仅可作为一般性建筑物预制桩基础持力层。（4-1）层粉质粘土：软塑状，中高压缩性，性质较差。（4-2）层粉质粘土：可塑-硬可塑状，中等压缩性，分布不均，厚度变化大，且中间夹有圆砾夹层，性质不均，力学性质一般。（5-1）层圆砾：稍-中密状为主，分布不均，厚度变化大，且含厚度变化较大的可塑状粉质粘土夹层，故不宜做桩基持力层。（5-2）层含漂石卵石：中-密实状，厚度大，分布稳定，承载力高，为拟建工程桩基础良好持力层。

3、设备选型

初期设计试桩施工单位选用GPS-10型正循环钻机进行试桩施工，可满足设计要求，故在项目初期设备选型时，首先考虑采用正循环式钻机，但实际进场施工效果并不理想，主要表现在成孔效率低，钻进持力层（5-2漂石卵石层）极为费时，且钻进过程中，若遇到较大粒径障碍物，极易造成卡钻或长时间不进尺的情况，成桩时间极长。

同期进场旋挖钻机（XR-220）虽然为自行式机械，但因自重较大，故对施工场地的承载力有一定的要求。成孔速度相对较快，但清孔、钢筋笼下放及浇筑水下混凝土等步骤无法自行施工，需要浇筑架完成，故实际成桩时间较长。

工程施工采用履带式反循环钻机（GF150），护筒埋设完毕后可自行完成桩机就位，桩机相对于旋挖钻机自重较轻，对场地要求相对较小，适用性较大。反循环成孔时间较短，基于反循环自身施工工艺特点，成孔后二次清孔需求较低，且钻机自带9米浇筑架，可自行完成钢筋笼下放及水下混凝土浇筑，整体成桩时间较短，但充盈系数介于旋挖钻机和正循环钻机之间。

4、正、反循环及旋挖钻机施工流程及成桩效率

4.1正循环施工工艺流程

场地平整→桩位放样→护筒埋设→搭设排架→桩基就位→钻机成孔→清孔→提钻→钢筋笼下放→下导管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.2成桩效率

GPS-10正循环钻机在我项目工程地质条件下施工工程桩，成孔时间在15.5小时至26.81不等，其中上部土层钻进用时较短，约为2.81小时至6小时不等，下部土层（含漂石卵石层）钻进用时为10.3小时至24.5小时不等，部分成孔可满足设计双控要求，成桩时间约为17小时至28.31小时不等，故后期未选用正循环钻机。

4.3反循环钻机施工工艺流程

场地平整→桩位放样→护筒埋设→桩基就位→泥浆制备及钻孔→钻机成孔→清孔→钢筋笼下放→下导管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.4成桩效率

工程施工采用履带式反循环钻机（GF150），护筒埋设完毕后可自行完成桩机就位，桩机相对于旋挖钻机自重较轻，对场地要求相对较小，适用性较大。反循环成孔时间约为2-4小时，钻机自带9米浇筑架，可自行完成钢筋笼下放及水下混凝土浇筑，整体成桩时间约为3.5小时至5.5小时。

4.5旋挖钻机施工工艺流程

场地平整→桩位放样→护筒埋设→桩基就位→泥浆制备及钻孔→钻机成孔→钻机移位→浇筑架就位→清孔→钢筋笼下放→下导管→二次清孔→水下混凝土灌注。

4.6成桩效率

旋挖钻机（XR-220）虽然为自行式机械，但因自重较大，故对施工场地的承载力有一定的要求。成孔速度相对较快，约在2.5小时至3.5小时之间即可达到设计有效桩长，但清孔、钢筋笼下放及浇筑水下混凝土等步骤无法自行施工，需要浇筑架完成，故成桩时间一般为6小时至7小时不等（不考虑混凝土供应问题导致浇筑时间延长及其他损耗时间，只考虑机械正常移桩位及实际施工时间）。

5、经济对比分析

以桩径700mm，桩深31m的工程桩为统计依据，根据三种机械成桩效率，正循环、反循环及旋挖钻机理论消耗量如下：

结论：

在（杭州富阳春南项目的土质）的地质环境下，正循环钻机、反循环钻机及旋挖钻机均可展开作业，其中正循环钻机可自造浆，且泥浆护壁效果较好;反循环钻机由于自身运转特点，泥浆需依照现场实际情况适量增加膨润土，调配泥浆比重;旋挖钻机由于下部土质问题，为减少扩孔，也需要在施工前进行膨润土的泥浆制备。

从成孔效率看，下部岩层较坚硬、个别位置会遇到大粒径块石，为满足设计要求，正循环钻机在单根工程桩施工后期比较吃力，耗时较多，存在断轴现场;反循环钻机如遇大粒径块石，则会影响成孔速度，整体施工速度较快，缺点是个别桩充盈系数偏大，经过调整泥浆比重，可极大程度缓解;旋挖钻机成孔受地层下部土质因素较少，但由于设备本身自重较大，施工时对场地要求较高，尤其南方地区地下水位高，挖出的泥土为稀泥，影响自身和其他机械设备现场施工，且自身无法独立完成清孔、钢筋笼吊装及浇筑，需配合浇筑架才能完成工程桩施工所需其他工序，整体较为耗时。

依照实际工程检测数据，三种设备所施工工程桩均能达到设计承载力要求，具体到本工程地质条件下，从各方面综合对比分析，反循环为性价比较高的选择。

参考文献：

[1]建筑施工手册，第5版.

[2]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范.

[3]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范.

[4]JGJ79-2012，建筑地基处理技术规范.

[5]GBJ5064-2011，混凝土质量控制标准.