旋挖灌注桩施工应用浅析

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【摘要】本文对旋挖桩施工的特点进行分析，对旋挖桩施工流程及施工工艺进行了研究和总结，阐述了旋挖桩施工的有关注意事项，介绍了其工程应用，将对日后该施工工艺的应用和发展提供宝贵的经验。

【关键词】旋挖桩，特点，施工，应用

【 abstract 】 this paper analyzes spin the characteristics of the construction of pile digging， researches spin dig pile construction process and construction technology, expounds the digging pile construction of spin the attention, this paper introduces the engineering application, will in the future the construction technology of application and development provide valuable experience.

【 key words 】 spin digging pile, the characteristics, construction and application

中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A文章编号：

1．前言

旋挖钻孔灌注桩是灌注桩的一种，是近年来才得到了较大应用和推广的一种桩型，它与其他灌注桩的不同主要为成孔方式不同。由于旋挖桩机成孔方式、施工速度、适用范围和环保等方面均具有一定的优势，近年来随着我国经济的高速发展，青藏铁路、奥运场馆、城市地铁和城际高铁、亚运场馆等大型基础设施建设纷纷上马，这些工程基础施工具有质量要求高、工期短、强化以人为本和环保等特点和理念，与旋挖桩的特点非常契合，因此旋挖桩得到了广泛的应用，国内也掀起了“旋挖桩热潮”。而在广州地区应用旋挖桩施工工艺较迟，近几年才开始有大规模的应用，但发展速度十分快。

2．旋挖桩工作原理及施工特点

旋挖桩成孔工作原理：首先是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具迅速达到桩位，利用桅杆导向下放钻杆将底部带有活门的筒式钻头置放到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩，加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆、钻头，钻头回旋破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断取土、卸土，直至钻到设计孔深。

旋挖桩施工具备以下几个特点

1）施工速度快。由于旋挖钻机施工靠底部螺旋钻头、筒式钻头、旋挖钻斗回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内提升至地面，无需冲钻孔灌注桩工艺中将岩土搅碎靠泥浆返出孔外，据有关资料显示，旋挖桩平均速度可达0.5m/min，速度最快可达到1m/min。在适合的地层，旋挖桩施工效率可比冲钻孔桩机提高5-6倍。

2）移机方便。旋挖钻机靠履带自行行走，只要场地承载力满足期要求，无需其他机械配合。

3）对环境影响小，有利于环保。旋挖钻机采用动力头形式，其工作原理是用短螺旋钻头或旋挖斗，利用强大的扭矩直接将土或砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，在不需要泥浆支护的情况下就可以实现干法施工，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，这使污染源大大减少，改善了施工环境，成孔效率大大提高。

4）适应性广泛。旋挖钻机可配备多种钻头，配以相应的技术控制，可以适应各种地层，在同一个桩的施工过程可以全部由旋挖钻机完成，无需采用其他机械配合成孔。

5）施工精度高。旋挖钻机配备机身电脑，可精确控制桩深度、垂直度、钻压等参数。

6）施工机械化程度高。相比较冲钻孔等灌注桩，施工过程中无需人工进行钻杆的拆除和组装，无需进行泥浆清渣处理等，节约人力资源。

7）自有动力，无需电源。目前市场上使用的旋挖钻机一般采用柴油作为动力能源，无需配备施工用电。这在工程基坑支护及工程桩施工阶段，场地没有施工用电的情况下，尤其适用。

8）单桩承载力较高。由于旋挖钻机的特殊成孔工艺，其钻头的多次上下往复，使孔壁粗糙、同钻孔桩相比孔壁几乎没有泥浆的“涂抹”作用。同条件下，旋挖桩比钻冲孔灌注桩的承载力显著提高。

3．旋挖桩施工流程及施工工艺

旋挖桩施工工序流程图见图1：

3.1 护筒埋设

护筒一般采用8～10mm厚的钢板制作，高度1.50m左右，护筒的内径较设计桩径大300mm，分批埋设。旋挖钻机移位机对位用扩孔器扩孔至适当深度，然后将护筒垂直压入孔内，护筒周边用粘性土回填压实，护筒中心与桩中心偏差不得大于50mm。

3.2 泥浆制备

对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层或有地下水分布、孔壁不稳定的土层，则须采用静态泥浆钻进工艺，向孔内注入护壁泥浆。在不同地基条件下采用的泥浆系统及黏度见表1：

表1不同地基条件的泥浆系统及泥浆黏度

地基条件 泥浆系统 对策 泥浆黏度（S）

烂泥地基 增大泥浆密度 高浓度膨胀土浆 100以上

黏土层粉土层 低浓度泥浆 膨润浓度4%~6% 20~33

细砂-粗砂层 脱水量中等 7%~9% 32~38

砂砾层 浓度高CMC

降脱水量 8%~10% 50~80

3.4 钻进成孔

钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。在钻进过程中发现因地基造成倾斜，应及时进行调整以保桩的垂直度偏差达到设计要求。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。成孔时，净孔距小于3米的钻孔应隔孔施工，防止影响已经完成的桩质量。

旋挖钻机钻机过程中应严格控制钻进速度，避免钻进尺度较大，造成埋钻事故。若钻机升降钻斗时速度过快，钻斗外壁和孔壁之间的泥浆冲刷孔壁，再加上钻斗下部产生较大负压作用，将会造成孔壁颈缩、坍塌现象。所以钻斗提升时应严格控制其速度，钻斗升降速度保持在0.75－0.80m/s。当钻斗钻入粉砂层或亚砂土层时，其升降速度应更加缓慢。

3.5 清孔

采用正循孔清孔和泵吸反循环清孔。置放钢筋笼后，以灌浆导管为循环管道进行第二次清渣，可采用正循环方式清渣，遇清渣困难时则采用泵吸反循环方式清渣，直至泥浆指标符合下述要求：密度为1.10～1.20，粘度为17～22s，含砂率小于6%，胶体化率大于95%；沉渣厚度小于50mm时才能开始灌注砼。

3.6 吊放钢筋笼、浇筑水下混凝土

钢筋笼须使用汽车吊吊放。旋挖桩水下混凝土浇筑与一般灌注桩水下混凝土浇筑工艺类同。

4．旋挖桩施工有关注意事项

1）成孔前必须检查钻头保径装置，钻头直径、钻头磨损情况，施工过程中对钻头磨损超标的应及时更换。

2）钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层变为软地层时，可适当加快钻进速度；而由软地层钻到硬地层时，要减速慢进；在易缩颈地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩颈；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；而在砂层则采用慢转速钻进并适当增加泥浆比重和黏度。