浅谈高层建筑旋挖钻机桩基成孔的施工要点

浅谈高层建筑旋挖钻机桩基成孔的施工要点

蒋国清1朱平2

湖南省核工业地质局三O六大队湖南衡阳421008

摘要：随着我国建筑事业的高速发展，高层逐渐增加，对于高层建筑的要求也提高，为保证建筑的施工质量以及稳定性，必须重视桩基础的灌注，在建筑施工过程中大多采用钻孔灌注桩基础。钻孔的方法有许多，最常用的是旋挖钻孔技术，钻孔结束后，为保证桩基础的质量，需注重灌注过程以及施工工艺，对于施工工艺，近几年出现了灌注后压浆工艺，确保每一根桩的承载力和稳定性。本文研究主要通过对实际案例的分析，来探究压浆施工工艺在旋挖钻机成孔灌注桩中的应用，并提出相应的注意事项。

关键词：柱基础；灌注桩；旋挖钻机成孔；后注浆；

1工艺原理

1）旋挖钻孔主要是根据钻机行走功能，使得钻机移动到设计桩的中心处附近，然后通过变换桅杆的位置使得，钻机桅杆正对桩的中心处，然后放下桅杆，并将带有活门的桶式钻头放到桩的设计中心位置，钻机动力头为钻杆提供旋转动力，也就是扭矩，而加压装置为动力头提供压力。再由钻头旋转破碎岩土，并将岩土装入钻头中，最后通过提升装置以及伸缩式钻杆将钻头中的岩土运送到底地面。

2）灌注桩后注浆过程，是在桩成后的一定时间内，根据预设的注浆导管对成桩进行注浆，主要在桩端和桩侧注入水泥浆，其目的是对桩端和桩侧的进行加固，以及对侧桩土体进行加固。此外注浆还有一个目的，主要是对桩底以及桩侧进行注浆渗入，提高桩基的承载力，加大桩侧的阻力，从而减小桩基的沉降。

2工艺特点

1）旋挖钻机钻孔的效率比较高，这种类型的钻机功能比较齐全，不仅能够实现自动垂直度检测，还能够对深度进行可视化数码显示，该种类型的钻机操作比较方便，且自动化程度比较高。旋挖钻机主要采用液压和负荷传感的方式进行控制，钻孔最大口径一般在1.5米到4.0米之间，挖孔最大深度在60米到90米之间，可以适用于各种类型的钻孔工作，满足各类型建筑的桩基钻孔。

2）实现绿色施工，旋挖钻机在钻孔过程中，只将泥渣排出来，对于泥浆并没有排除，泥浆得到有效利用，泥浆主要应用于桩基护壁，减少了泥浆对环境的影响，有效二次公害的情况出现，满足绿色施工的要求。

3）注浆管阀的安装更加符合标准，注浆管阀采用开放式后注浆管阀，该管阀安装工艺比较简单，而且操作比较方便，更容易操作，此外有助于工作效率的提高，有助于成本的控制，因此采用该注浆管阀更有利于施工，该技术也是住房和城乡建设部2010版推广的新技术之一，值得采纳和应用。

3工程概况

该技术应用依托于湖南省某科技小镇工程1#地块共七栋高层，该项目标段建筑设计层高为21层，建筑地基全部采用旋挖钻孔桩基的模式，由于建筑楼层较高，层高在70m左右，对于桩基的要求较高，设计桩基根数为580根，设计桩长为17-28米，桩径为0.7米。

4工艺流程

4.1旋挖钻成孔灌注桩工艺流程（见图1）

图1旋挖钻成孔灌注桩工艺流程

4.2后压浆施工工艺流程（见图2）

图2后压浆施工工艺流程

5操作要点

5.1成孔

1）布置桩位

首先运用全站仪完成桩位中心的放样，确保桩位的正确位置，然后根据轴线布设桩基，桩中心位置要做特别标记，一般在桩中心位置迈入一根钢筋，并在钢筋上系一根彩色的带子，以便于能够快速发现桩中心位置，且不会被破坏。不仅仅要测设桩中心位置，还需要运用水准仪等仪器确定桩中心的高程，作为起始标高。桩中心布置布设完成以后需要反复的核查，确保位置和标高不会出现问题，在钻孔前对桩中心位置做最后复查。

2)埋设钢护筒

在桩中心十字交叉线上四周埋设控制桩，挖出0.2米的孔，坑底填黏土，然后将护筒吊放到孔中，然后在护筒周围回填黏土。

3)钻孔

对于钻孔主要是通过液压和扭矩的方式，通过液压马达使得钻杆向下压，扭矩旋转使得钻头旋转，原理就是通过液压旋转的方式使得钻头切入土体中，而被钻头破碎后的岩土被装入钻头中，然后通过提升装置和伸缩式钻杆，将钻头内的岩土提到地面，完成卸土工作，因此旋挖钻孔就是这样不断装土和卸土的过程，不断的重复，当钻孔的深度达到设计位置后，则完成钻孔工作。在钻孔前、钻孔过程中应当注意以下几点：首先钻孔前，应当合理调整钻机，使得钻机的位置合理，此外还需保证钻机的稳定性，位置固定才能够确保钻孔满足要求，由于旋挖钻机是自动化机械，因此在钻孔前应当设置参数，将钻立于地面，此时的深度为零；其次钻机钻孔原则，旋挖钻机开孔以顺时针方向进行，对土层进行切入和破土，钻孔过程中的压力来自于钻头的重力，钻杆的重力以及液压力，钻进压力一般控制在90kPa左右，钻进的速度一般为先慢后快；最后是钻进过程中的操作，在钻进过程中要为孔内不断的补充泥浆，这样使得钻头处于有水状态，保证钻头不会发热，一般情况下应当保证孔内水位在1米到1.5米左右，这样才能够保证钻头被淹没。

4)清孔

钻机在钻孔过程中，要不断的卸土，这样才能够不断的将泥渣清出到底面，当钻孔深度达到一定程度时，就需要清孔，以确保孔的实际深度，一般情况下清孔有两步：首先根据设置深度，当钻机离设计深度距离在0.1米到0.3米之间需要停止钻孔，这时候需要将孔内的沉渣清出，然后测量孔的深度是否达到设计高度，若未达到继续清孔，知道孔底标高与设计标高一致；其次过程中应遵循以下标准，孔底0.5米处的泥浆密度应当在1.2g/cm3以下，且孔底沉渣厚度应当小于0.1米。

5）成孔质量检验

钻孔结束后需对成孔质量进行检验，在检验孔深前需对孔顶，也就是地面标高进行复查，保证参考标高的正确性。根据地面参考标高，采用垂球法、卷尺、塔尺等对桩孔的深度进行测量，同时还需对沉渣的厚度进行测量。通过圆环侧孔法或者卷尺对桩的直径进行测量。当桩的深度、桩径以及沉渣密度都满足要求时，才能够进行后续工作，检验结束后应当尽快对桩孔灌注混凝土。

5.2钢筋笼制作

钢筋笼在制作过程中应当分段制作，在钢筋焊接时应当注意，主筋的焊接一般采用单面塔焊，此外箍筋以及焊接头应当设置在圈外，这样才能够保证钢筋笼的稳定性和确保导管的安装，使得导管畅通。此外钢筋笼还需要加设混凝土保护装置，一般通过焊接的方法，每节钢筋笼设置的定位装置应当布设2到3道，每一道布设四个装置，且对称分布，焊接安装偏差应当在1cm范围内。

5.3灌注混凝土

混凝土灌注应当按照以下两道工序进行：首先是运用导管对桩进行灌注，灌注过程中混凝土塌落度在0.18m左右，灌注时需要导管和料斗相结合，并且灌注时要连续，不能出现混凝土断节的情况，从而导致灌注出现问题，灌注过程中导管还需要上下移动，通过混凝土自重和压力使得混凝土灌注更加严密；其次是导管的拆除，拆导管前应当对混凝土的灌注高度进行测量，确保灌注高度达到设计位置，还需要保证导管埋入混凝土的深度大于2米，灌注充盈系数满足要求，还需保证灌注高度比设计高度超出0.5米到0.8米，排除浮浆的影响，确保桩顶的强度满足要求。

5.4注浆管的制作

注浆管为20到30毫米的钢管，通过丝扣对接头进行连接且小于二分子一管箍长度。在桩端距离压浆管口100到300毫米范围内制作压浆喷头，压浆喷头直径为8mm，间距为3厘米。底管口套上胶管，并用铁丝固定。管底长于钢筋笼5厘米，桩顶高处0.5米。在桩侧接入三通管。

5.5注浆管的布置

1）桩端后注浆管布置，根据桩径大小确定，小于1.2米的，在钢筋笼外侧布设两根，大于1.2米小于2.5米的，在钢筋笼外侧布设三根，所有布设均对称进行。

2）桩侧后注浆管布置，当桩长大于15米时，应当增加桩承载力的增幅，在桩底5到15米以上，桩顶8米以下应当每个6到12米布设一道注浆管。此外还需注意对注浆管的保护，特别是钢筋笼吊装和安置过程中，应当严格控制，避免注浆管出现破裂。

5.6后注浆施工顺序

压浆应当采用一次性压浆模式，压浆采用先圈桩后中心桩的模式，压浆时两根桩同时进行，也就是先对两根桩的A管进行压浆，然后再对B管进行压浆，保证两根管压浆时间间隔为30到60分钟，这样保证水泥浆在土层中扩散，并做好相关记录。一根桩注浆时应当根据土层确定，饱和土先桩侧再桩端，非饱和土反之。

5.7注浆质量控制

1）控制注浆管的质量，注浆管采用钢管，连接用丝带连接，保证连接紧密，避免漏浆和堵浆。

2）注浆工作应当在成桩两天后开始，最迟不得超过30天，注浆与成孔距离应当大于8米小于10米，注浆时间两小时最好。

3）桩端和桩侧注浆量分别为1.5吨和0.75吨。

4）桩端和桩侧注浆压力分别为6MPa和4MPa，当满足注浆量和注浆压力其中一个要求时，就可以结束注浆。

5）当注浆压力较小且出现冒浆的情况，应当进行30到60分钟的间歇性注浆。

6）控制浆液浓度，所采用的水泥强度为42，5MPa的硅酸盐水泥，注浆前还需对浆液进行过滤，避免水泥袋屑等混入其中，从而出现堵浆情况。

6注意事项

1）桩位、孔口标高需反复确认，测量绳定期校验。

2）防止导管与钢筋笼刮碰，避免钢筋笼上浮，导管埋深一般在8到10米。

3）灌注导管使用结束后要及时清理，检查是否有破损以及沙眼的存在，及时对胶垫进行检查和更换。

4）注浆压力应当小于4MPa，当注浆量未达到要求时可以采用静置间断的方法，若注浆量不足需继续注入，一般桩侧不足可按照设计值的1.2倍注入。

5）通常是灌注完成2到7天后开始压浆工作，避免水泥浆从薄弱处冒出，桩周围八米范围内没有钻孔作业。

7结语

旋挖钻孔成桩效率高，0.8米桩径的孔，一天可以钻孔240米到300米之间，大大节约了时间成本和缩短工期。采用开放式后注浆模式，可以提高单桩的承载力，减少桩的沉降，此外该工作只需要较少的人力成本，相比于胶囊注浆每根桩可节约成本130元左右。此外通过旋挖钻孔的方式，可以减少泥浆的溢出，减少对环境的损害，满足绿色施工。不仅效率高、质量高而且工期较短，20天完成桩基挖孔和灌注以及注浆工作，经过检验混凝土强度以及承载力满足设计要求。

参考文献

［1］住房和城乡建设部工程质量安全监督司．建筑业10项新技术（2010）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2010．

［2］中国建筑科学研究院．JGJ94—2008建筑桩基技术规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2008．

［3］杨嗣信．高层建筑施工手册（2版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2005．

［4］《建筑施工手册》编委会．建筑施工手册（4版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2003．