旋挖成孔灌注桩施工工艺及质量控制

旋挖成孔灌注桩施工工艺及质量控制

刘吉平

关键词：旋挖桩;施工工艺;导管;质量控制

旋挖成孔灌注桩（以下简称旋挖桩）是利用旋挖钻机的钻杆和钻斗的旋转，以钻斗自重及施加液压作为钻进压力，当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，反复循环成孔，再吊放钢筋笼及灌注砼的钻孔灌注桩工艺。

旋挖桩施工技术在桩基工程中具有绿色施工工艺的美誉。其钻进速度快，成孔效率高；孔深及垂直度实施数控，自动化程度高；孔壁上形成螺旋线，砼与孔壁充分咬合，摩擦桩的承载力高；沉渣通过钻头提出，沉渣量很少；适用于多种地质，可干作业成孔，泥浆少，污染少。近年来在铁路、公路、房建地基基础工程中被广泛应用。

一．施工工艺

测量放线及桩基定位→钻机就位→护筒埋设→钻孔→清孔→吊放钢筋笼→导管安装→灌注砼→提导管→拔护筒→回填桩孔

二．质量控制

1.测量放线及桩基定位

根据控制网布设轴线及桩位中心点，设置十字龙门控制桩。

2.钻机就位

钻机就位处地面必须平整、坚实，由专人指挥就位，钻杆对中桩心，防止桩偏移，钻头中心与桩位中心误差不大于±50mm。采用全站仪和机械自带系统双控法控制钻杆垂直度，确保钻杆垂直度不大于1%。

3.护筒埋设

护筒直径应比桩径大20cm，护筒埋置深度不小于0.5cm，护筒顶高出地面0.3～0.5cm，护筒埋设的倾斜度控制在1%以内，护筒四周用黏土分层夯填密实。

4.钻孔

（1）试钻。根据地勘资料及设计蓝图，按照不同地质情况现场抽取部分桩进行有代表性的试钻，了解各层岩土的类型、深度、分布及变化规律。试钻时岩石嵌岩部分采用筒式钻头，取出整体岩石部分与地勘资料比对，掌握桩基持力层实际情况（是否有夹层、软弱下卧层、流沙、溶洞等），同时进行持力层岩石强度试验。

（2）根据土质选择钻头。若无地下水时选择螺旋钻，钻至设计标高后再用清渣桶清渣；若有地下水时钻头采用筒式钻头，钻头钻入后，切削的土进入斗筒内，将斗筒提出孔外进行反向旋转，斗筒打开，将筒内渣土抖出后再重复钻孔。

（3）无地下水旋挖作业，且孔壁疏松易塌孔的桩基，采用泥浆护壁。现场设置泥浆循环池，钻头搅拌泥浆，在孔壁形成泥皮，防止孔壁坍塌；有地下水旋挖作业，钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，形成泥浆护壁。泥浆比重根据实际情况进行调节，施工过程中泥浆比重控制在1.15～1.2之间。

（4）钻进过程中根据岩层分布线留下渣样，当发现地质情况与设计不符时，及时通知勘察、设计、建设、监理等相关人员进行会勘处理。

5.吊放钢筋笼

（1）入孔时应轻放慢放，不得强行左右旋转，严禁高起猛落、碰撞和强压下放。钢筋笼安装完毕以后，必须立即固定；笼子到位（孔底）时要复核笼顶标高。

（2）钢筋笼分节吊装，采用剥肋直螺纹或帮条焊连接。钢筋丝头要用保护帽进行保护，防止螺纹被碰伤或被污物污染；帮条焊焊缝饱满，焊渣清理干净，焊缝长度满足规范要求。

6.导管安装

（1）安放前认真检查导管，试拼、试压合格后方可使用。导管要定期进行水密性试验，试验水压为1Mpa。下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，接头部位是否安装了密封圈等。

（2）导管直径、长度应与孔深配套（距孔底0.5m左右）；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0.3～0.5m，进行二次清孔。初灌量应保证混凝土扩散后，导管埋入深度不小于1m。下放导管时，丝扣要对正、扭紧，不得碰撞钢筋笼，导管直径300mm，标准节长3m，调整长度0.5m、1.5m、2.0m各一节。

7.灌注砼

（1）当桩长10m以内，且采用干作业成孔的桩基，直接采用导管法干灌砼，插入式振捣器振捣密实。

（2）当桩长10m以上，或采用泥浆护壁成孔的桩基，采用导管法水下灌注砼，检查沉渣厚度、封底砼、桩头超灌情况。

8.提导管

砼浇筑过程中必须记录砼灌注数量，随时用测绳检测砼面高度，从而推算出导管埋置深度及导管需上提的高度，防止导管提离砼面。

9.拔护筒、回填桩孔

当砼灌注高度超出设计标高0.8～1.0m后，停止砼浇筑，拔出护筒。待砼终凝后，回填桩孔，平整场地，钻机移至下一桩基施工。

三．易发生的质量问题及防治措施

1.塌孔防治措施

（1）钻进过程中出现轻微塌孔时可采用膨润土造浆，增加泥浆比重。也可采用低标号混凝土或砂浆填充护壁，间隔一定时间后重新钻进，此时，便在塌孔段形成素混凝土圆形护壁。当整个地层塌孔均比较严重时，可采取钻一段，填一段，最终形成从桩顶到桩底的素混凝土护筒。

（2）高填方地段钻进前通过强夯或注浆等地基预处理措施来降低塌孔率。强夯或注浆措施可减小填土的孔隙率，增加填土的密实性，有效改善填土的力学特性，进而增强其自稳定能力，从而降低塌孔率。

（3）成桩过程执行“慢钻进、少进尺、勤提钻、快灌注”的原则。避免重型机械在施工区域附近行走，钻渣要及时清运，以避免孔壁在机械或填土的附加应力作用下垮塌。

2.孔底沉渣防治措施

（1）钢筋笼吊放过程中，要求对准孔位，垂直缓放入孔，尽量避免碰撞孔壁使泥土坍落桩底。成孔后，尽量缩短下钢筋笼导管的时间，以防孔底沉渣沉淀太多。

（2）采用导管二次清孔。降低导管底口，用泥浆泵将泥浆自导管顶部压入桩底，使得泥浆从导管与孔壁之间的缝隙循环回到地表泥浆池，从而将孔底沉渣冲刷泛起而被泥浆带出孔口。严格控制泥浆比重和粘度，严禁用清水进行置换，冲孔时间以测量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准。

（3）砼冲击力作用清除沉渣。在自重的作用下，首斗灌注混凝土在导管内高速下落，导管口巨大冲击力冲击孔底沉渣，使其上浮到混凝土表面，达到清除孔底沉渣的目的。因此，要求首斗混凝土必须有良好的和易性和足够的储备量。坍落度易控制在180～220mm，首斗砼量要确保导管一次埋入深度1.0m以上。

（4）成桩后采用压浆固化桩端沉渣。压浆不但对桩端沉渣有渗入胶结作用，对桩端也有扩底、扩径作用，能显著提高单桩承载力。

桩端预埋压浆钢管1根，压浆管下端用塑料管绕钢筋一圈，管上按间距4cm设置出浆口，为防止混凝土将其口堵死，下笼前应在塑料管外包裹一保护层，成桩后48h进行压浆。压浆所用材料必须过筛，为保证浆液均匀，浆液搅拌时间不少于5min。注浆前先注入清水，将压浆管疏通后再压砂浆，压力应控制在1.2MPa以内。

3.钢筋笼偏位、上浮及下沉防治措施

（1）钢筋笼吊装完毕后，在孔口四周分别焊接定位卡，确保孔口钢筋笼的位置居中。

（2）设置钢筋笼保护层垫块。在钢筋笼四侧的主筋上，每隔3～5m的距离设置一道耳朵筋，也可以在箍筋上套上砼保护层垫块。

（3）控制混凝土灌注速度，提导管时也应放慢速度，出现导管挂笼问题时，则应立即将钢筋笼和导管分离。

4.砼离析、断桩及夹渣防治措施

（1）首斗砼灌注应使用隔水塞式施工工艺，尽量不使用拔塞式施工工艺。隔水塞式施工工艺的基本作用是使导管中下落的混凝土与水分离，防止混凝土离析。隔水塞用充气球胆或用沙袋装同批号同强度等级的砼充当。

（2）砼灌注过程中要不断提插导管，使导管上下起落反插，防止砼堵管、离析，对砼也起到振捣密实作用。导管起落高度宜控制在0.3～0.5m范围内。

（3）导管埋置深度过大，砼下落速度降低，容易堵管，因此、随着砼灌注，导管要逐渐上提，逐节拆除导管，导管每次提升高度和拆除长度，要经过精确计算，千万不能提离砼面，否则泥浆会进入导管内形成断桩或夹渣。

5.桩顶预留部分砼破损防治措施

采用人工直接凿除桩头，清理桩顶浮浆，易造成桩顶预留部分砼破损，桩头形成“锅底”或“锥形”状，从而桩顶嵌入底板及承台长度不能满足设计要求。桩顶环切就是在桩顶设计标高位置，用红油漆沿桩身周围标出切割线，再用切割机沿标识线进行切割，切缝深度3～4cm，且不得超过钢筋保护层厚度。在切缝线以上1～2cm，沿桩头四周用风镐自上至下、由外向内逐步凿除桩头砼。

四．结语

旋挖桩施工工序多，且属于隐蔽工程，因此，工程施工过程中对各项工序必须严格控制，针对易出现的质量问题实施预控制。同时现场加强施工组织管理，确保各工序间的有序衔接，快速施工，从而充分保证旋挖桩施工质量。

参考文献：

[1]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002

[2]黄胜沈磊《浅述旋挖成孔灌注桩施工技术的质量控制》华东科技2013（3）