石方回填地基旋挖钻孔灌注桩的施工方法探讨及应用

石方回填地基旋挖钻孔灌注桩的施工方法探讨及应用

张杰，赵德忠，何鹏飞，龙江涌·

（云南云铝绿源慧邦工程技术有限公司，云南昆明，654300）

摘 要：本文阐述了旋挖钻孔灌注桩在石方回填地基的实践与应用，考虑桩径、地质条件、施工工艺等因素影响，通过研究现有的旋挖钻孔灌注桩的施工方法及施工过程中的工艺质量控制，规避施工过程中塌孔、成孔困难的影响，保证桩基的施工质量，在相对降低施工成本的同时，提高施工效率。

关键词：旋挖钻孔灌注桩；塌孔；施工工艺；回填土层；二次成孔

旋挖钻孔灌注桩广泛应用于大型建筑的基础桩和支护桩施工，其成孔原理为利用钻杆和钻头的旋转及重力使土屑进入钻斗，土屑装满钻斗后，提升钻斗出土，通过钻斗的多次旋转切削及提升出土而成孔[1]。当地上覆厚度很大的软土层时，为了减少上部结构的沉降，需要将钻孔灌注桩伸至地层相对稳定、承载里好的持力层[2]，这样就会穿插过一些复杂的地质层。近年来，旋挖钻孔灌注桩已经广泛的使用在公路、桥梁和大型建筑的施工过程中，但是在实际使用过程中，由于塌孔、桩质量问题等，又制约了该工艺的使用。本文将对文山市某项目石方回填地质的旋挖钻孔灌注桩施工方法进行探讨。

1   工程概况

项目位于云南省文山州文山市马塘工业园区内。项目包含综合主厂房、配电室、暂存库等设施。项目规划总建筑面积约10000㎡。其中，综合厂房为地上约23.8米的多层钢结构，其它各建筑单体为地上1层，主要功能为工业生产等。基础采用旋挖钻孔灌注桩，共212根，为现浇框架结构。该项目均采用旋挖钻孔灌注桩，桩径700mm，桩身采用C35水下混凝土，根据设计图纸规定桩身钻入持力层1米以上，桩尖超灌混凝土500mm以上。

作者简介：张杰（1987-），男，河南三门峡人，工程师，主要从事项目建设管理。

电话：15987115489 ，邮箱：452095690@qq.com。

2   地质条件

场地内地勘的各地基图层的工程地质主要由①1素填土，分布于地表；①2素填土，松散、稍密装，组成成份以灰岩碎石、角砾以及块石为主，块径2~30cm，此地质层桩基开挖孔壁稳定不利，容易垮塌，未经处理；②红粘土，场地内大面积分布，分布稳定，厚度较薄且变化较大；③1强风化灰岩，场地内均有分布，岩芯主要呈角砾、碎石状，层理、裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂结构；③2中风

化灰岩，拟建场地内均有分布，岩芯主要呈短柱状、柱状，岩体较完整，可作为拟建筑物桩基基础持力层。根据现场的地质条件，考虑采用干作业成孔灌注桩。

根据试桩情况显示现场地标高以下6-8米为回填土层，7-15米为回填块石，并经业主方核实，且在土方回填时并未对闲置块石进行平整夯实。回填时间约为10年。在现场试桩时，在成孔至7米左右开始出现地下水，且水量较大，在成孔至12-15米左右原场地的回填块石区域开始塌孔并伴有稀泥。成孔难度特别大，偶尔能成孔的桩，灌注的时候砼方量严重超方，充盈系数均大于2，甚至到4.75。

a）                           b）

图1  现场塌孔

3   施工工艺选择

总承包管理单位邀请建设单位及地基专业承包单位的专家针对上述情况进行了讨论：1、采用全钢护筒辅助成孔技术，但由于桩径小、桩长较长、摩阻力较大，且孔洞壁碎石较多且会有块石，采用全钢护筒施工工艺存在无法拔出护筒的风险，导致钢护筒报废，增加施工成本[3]；2、泥浆护壁，由于孔内块石较多，泥浆护壁成孔效果差。经过多次沟通，项目部决定采用在成孔过程中，如遇到塌孔即停止施工，对塌孔桩基灌注C15砼，闲置36小时以上待混凝土初凝后，再进行二次成孔，如二次成孔时再遇塌孔再按上述方法进行重复施工[4]。

4  成孔施工方法

4.1场地平整

在桩基施工前，已完成场地内的“三通一平”工作，并按要求对施工现场道路及作业区进行清理，将地表垃圾、植物等挖除并清理平整，以为后期大型机械设备的进场提供必要支持[5]。地表土层清理后的高程满足设计要求的桩基顶部高程要求。

4.2测量控制

依据《桩位平面布置图》和规划给定的控制点，根据测量技术人员计算的控制点和桩位的坐标关系采用GPS测量定位。桩位采用钉入短钢筋作为标志，深度不小于30厘米，并在钢筋上绑上红布条标记桩位编号。桩位采取在地面设十字控制线。桩位点复核无误后，定好十字线控制桩，拉上十字线，其交点与定位钢筋中心正对。钻机就位要准确、稳固，钻头中心与孔位中心即十字线重合，其水平位置偏差小于1厘米。钻孔开挖时，按由内向外的顺序控制钻机执行开挖作业，并结合实际施工场地面积、作业面情况进行跳桩等工艺方法的应用[6]。

4.3 钻机成孔

桩基施工时首先采用Φ700mm的截齿筒钻进行成孔作业，成孔至岩层及清孔的时候，换为Φ700mm的捞砂钻。平整待成孔桩位主机占位的地方，钻机移至孔边，调整钻机位置，使钻机垂直度不大于1%（旋挖钻机垂直度控制仪表和桅杆的垂直度结合专用设备须每星期复核校正一次），同时使钻头底部中心与桩位中心重合。钻机就位后，保持底座平稳，不发生倾斜移位。合格后下发开孔通知单方可开钻。钻进时，在黏土层或粉质粘土层中，钻斗升降速度为0.8m/s，提钻前需反转2圈，使钻具表面黏土与斗外壁脱离，以防钻斗提升时钻斗外壁沾有黏土造成坍孔；砂土层及粉砂层中钻斗提升速度为0.7m/s，提钻前需反转一圈，反转幅度不宜过大，砂土层内提钻时，在取土深度范围内，需要停留数秒，给予孔壁处砂土一定的稳定时间。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土反复循环直至成孔。再钻进到岩层时，及时更换为捞砂钻，并按上述方法进行钻孔。钻孔时，注意成孔效果，如出现塌孔严重，应及时停钻，并报告现场施工员。

对于塌孔严重、不能成孔，应及时停钻，并在1个小时内灌注C15混凝土至粘土层以上，防止塌孔的扩大。灌注时，用罐车直接灌注的方式。常温下，36小时后，待混凝土初凝后，再用旋挖钻机进行二次钻孔。如果再次出现塌孔严重，不能成孔时，按照上述工艺重复灌注C15混凝土。采用此种方法，可以使孔壁形成混凝土护壁，可以有效的规避塌孔。

成孔达到设计要求的深度时，应对照地勘报告中的持力层的高程，复核成孔的深度，并及时进行清孔。清孔应做到沉渣或虚土厚度小于50mm。钻孔达到设计深度和要求时，报请监理工程师验收、确认同意后方可终孔。终孔检查须核验桩基的孔深、孔径及倾斜度[7]。验收合格后，移走钻机，下放钢筋笼，并在1小时内，完成混凝土灌注。

4.4 钢筋笼的制作及下放

4.4.1 钢筋笼的制作

钢筋笼采用在现场分段制作的方式。制作时，严格按照设计图纸的要求，在台座上进行加工。分段制作的钢筋笼，钢筋笼的主筋与箍筋采用焊接接头，主筋与箍筋焊成钢筋笼骨架。加强环采用双面搭接焊，主筋焊接时接头应错开。螺旋箍筋应大部分与主筋点焊，增加钢筋笼的强度。焊接完成后，当对钢筋笼焊接接头的焊接质量进行检查验收时，其焊缝长度应符合设计规范要求：单面焊缝长度≥10d，双面焊缝长度≥5d，表面焊渣应清除干净，焊缝要饱满，外观严禁存在裂纹、烧穿、气孔、咬边、未焊透等焊接质量缺陷。[8]

4.4.2 钢筋笼下放

钢筋笼用25吨汽车吊进行现场吊运及下放。起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，吊点对称。钢筋笼设置2个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。钢筋笼采用孔口焊接的方式。孔口焊接时，采用单面搭接焊，焊缝长度＞10d，上下主筋位置对正，保持钢筋笼上下轴线一致，防止产生弯曲变形。钢筋笼在下放的时候，应对准孔口，保持垂直状态，轻放、慢放、徐徐入孔，不得左右旋转，避免碰触孔壁。若遇阻，应停止下方，查明原因进行处理。

4.5  水下混凝土灌注

该项目采用导管法灌注砼。所采用的导管为300mm的无缝钢管导管，导管的分节长度为2.7-3米，最低端一节导管长为4.0米。连接方式为螺纹连接，确保连接密封不漏水。导管的顶部设置漏斗。

桩身混凝土采用商品混凝土，混凝土强度等级为水下C35。混凝土由罐车运输至桩基旁，直接倒入顶部漏斗内。在灌注时导管必须插入水面以下，导管出口距孔底不能大于300mm。在灌注过程中，要经常检测混凝土面上升高度，检查埋管深度，适时拔管，最大埋管深度不大于6米，最小埋管深度不小于2米。导管提升过程中，应保持居中，避免刮碰钢筋笼。在导管拆除过程中，使用25t汽车吊缓慢提升漏斗及导管，待其达到合适的高度后，通过预置的卡环卡在不拆除的导管接头位置，拆除导管后，再重新拧紧，确保接头处无渗漏水现象。桩顶超灌高度控制在设计高程0.6米以上，在保证桩顶混凝土强度的同时，又可以清除浮浆，确保混凝土桩身质量。在灌注混凝土时，要连续进行，不得中断，避免先灌入的混凝土初凝，阻止后灌入的混凝土从导管流出，而出现断桩的现象。

4.6  桩基检测

在桩基施工完成28天后，即可进行桩基的小应变、静载试验检测。桩基检测由检测资格的单位进行。按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008)的要求，所有桩基都进行了小应变检测，抽取了7根桩做静载试验，其中4根为试验桩，3根为工程桩。检测结果显示，所有的桩基都符合设计规范要求。

5    结语

结合该项目的地质情况，采用以上的施工工艺进行施工，有效的提高了成桩的质量及效率，有效的减少了塌孔现象，保证了成孔，施工从原来的成桩2颗/天提升到6颗/天。而且相对于原施工方法，成桩的充盈系数虽未降低很多，但是使用C15混凝土，降低了C35混凝土的用量，产生了一定的经济效益。该项目此施工工艺的实施，也可以为同类的工程提供一定的参考。

参考文献：

[1] 宋刚.硬岩地层旋挖钻进组合工艺的研究与应用[J].施工技术，2011，40（2）：72-74.

[2] 黄立宝，王怀生，樊乐等.不良地层超长旋挖钻孔灌注桩施工关键技术与质量控制措施.2022年全国工程建设行业施工技术交流会论文集（上册），2022，381-383.

[3] 张传海，王长锁，黄宁等.复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩三段式成孔技术.施工技术，2022，51（17）：117-120.

[4] 刘帅.旋挖钻孔灌注桩塌孔处理技术研究.工程与技术，2021，11：144-145.

[5] 李正义，李俊龙，甘超等.旋挖钻孔灌注桩在建筑桩基工程施工中的应用.建筑技术开发，2022，49（13）：153-155.

[6] 余地华，田野，赖国梁等.不同工况倾斜钻孔孔灌注桩基坑支护施工技术[J].建筑技术，2021(11)：4.

[7] 饶振兴，康春景.旋挖钻孔灌注桩在岩溶地基处理中的应用.江西建材规划设计与勘察，2022年4月：118，119，122.

[8] 罗芳真.旋挖钻孔灌注桩施工过程技术控制要点.四川水泥，2022，11：178-180.

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