浅析旋挖成孔在桩基施工方法中的应用

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摘要：众所周知，桥梁工程中桥梁桩基很关键,本文作者针对桩基施工工艺、工艺流程、施工中存在的问题以及施工常见事故预防等方面进行了叙述，供同行参考。

关键词：桩基、旋挖成孔、工艺流程、常见事故、预防。

随着基础设施的大规模建设，桩基应用的范围越来越广，目前桩基普遍应用于高速公路桥梁、箱通、跨线桥、城市道路桥梁、港口码头、高层建筑等。利用桩基主要提高地基的承载力，保证结构的安全使用。桩基的施工方法很多，依据施工方法的不同，可分为预制桩和灌注桩两大类，其中灌注桩中依据成孔方法不同又可分为：人工挖孔灌注桩、钻孔灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩、旋挖钻机成孔灌注桩等多种方法，本文就旋挖成孔灌注桩施工方法概述与大家共享。

一、概述

旋挖成孔在日本、欧洲应用广泛，20世纪90年代初我国开始应用，具有影响力的典型工程代表是上海浦东八百伴大厦基础，随着基础设施的大投入建设，近年来旋挖成孔在高速公路、市政工程、建筑工程中应用相当普遍，如江苏宿淮高速公路九标京杭大运河特大桥桩基础，京津快速铁路桥梁桩基础，国家体育场鸟巢桩基础，天津交通枢纽以及在建的京沪高速铁路桩基础，以上这些工程充分显示旋挖成孔工法在基础建设中不可替代的作用，该工法使用范围广，可以在粘土、粉土、砂砾石、卵石、强风化基岩及回填土、杂填土等地层中应用，成孔直径范围宽，可以在600~3000mm范围中成孔，成孔深度可达80m甚至超过80m。

二、旋挖成孔灌注桩施工工艺

旋挖成孔灌注桩与其他成孔方法类似，首先测量放线，钻机就位、埋设护筒、旋挖钻进等工序，详见图一：

工艺流程

（1）测量放线：根据业主提供的导线点、水准点，进行导线水准复核，并与相邻标段进行联测，符合要求后进行测量放样定桩位，自检合格后报验，监理检验合格后进入下道工序。

（2）钻机安装就位：旋挖钻机自重大，要求地耐力不小于100kpa，旋挖钻机有20 m高立柱和10m多钻杆，重心升高，履盘安置的地面要平整。

（3）栓桩：项目部按设计文件放出桩点，自检合格后报监理核验，监理复查符合设计要求后，用两根相互垂直的直线相交于桩点，标出十字控制点，同时做好保护。

（4）对准孔位：首先调整旋挖机呈水平状态，保持桅杆处于铅垂状态，仔细调整旋挖钻头中心，使与桩点在同一铅垂线上，开孔。

（5）护筒的埋设：确定十字控制桩后，进行护筒埋设工作，并用粘土夯实护筒四周，用水准仪将高程引设到稳固的结构物上，同时便于测量相关参数。

（6）验护筒：根据已有的十字控制点检查护筒的偏斜程度。

（7）泥浆的配制：根据地堪报告配置相应的泥浆，确保钻孔的安全。

（8）旋挖钻进：根据地堪报告地层特点，选择钻斗底部切削齿的形状和规格，钻杆类型，加压程度，确保旋挖顺利进行。

（9）全套管钻进：在旋挖过程中如出现有坍孔现象，存在不稳定地层时采取全套管钻进。

（10）验孔：旋挖至设计高程时，随时检查孔位、孔深、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度，符合要求后下钢筋笼。

（11）钢筋笼的检验：检查钢筋笼的直径、长度、刚度、钢筋绑扎情况、保护层垫块、声测管埋设情况，符合要求开始下钢筋笼。

（12）下导管：导管使用前后在地面上试拼装，并标设顺序，试压最小压力为0.6~1.0Mpa，.检查符合要求后方可下导管，连接应顺直，下导管时防止导管卡到钢筋笼上，导管下口离孔底约300~500mm，导管平台应平整，有利于施工，夹板牢固可靠。

（13）测沉渣：二次清孔后沉渣厚度应满足施工技术规范要求，端承桩≤50mm，摩擦端承桩≤100 mm，摩擦桩≤300 mm，其中要满足施工设计图要求。

（14）混凝土浇筑：二次清孔后沉渣符合设计要求后可以浇灌混凝土，浇灌混凝土首要问题确保首灌成功，随后浇灌过程中确保导管一不埋深过深，二不埋深小于1m，通常宜为2~6m，浇灌最后确保高出桩顶设计0.5~1.0m，保证砼桩头质量。

三、 旋挖钻孔的优点

1、旋挖成孔低噪音、低振动，对环境污染较低。

2、旋挖钻孔适应各种复杂地层，成孔速度块，极大提高工作效率。

3、旋挖钻孔机适应各种施工场地，调运行走方便，机动灵活。

4、伸缩钻杆能够快速升降，快速卸土，缩短钻孔辅助作业时间，提高效率，减少坍孔事故频率。

5、自动化程度高，成孔质量好，效率高，旋挖机全液压驱动，电脑控制，精度高。

6、自带柴油动力，依靠当地电网能力减弱。

7、清空质量比普通正反循环钻进工艺更高，能充分利用持力层，减少基础沉降。

8、旋挖钻进的干孔或泥浆不循环护壁，减少泥浆污染，创造文明施工。

9、通过挖出的石屑能直接与地堪报告对比，对于支盘挤扩桩更能保证精确定位于设定确定的位置，有效地保证支盘挤扩桩的施工质量。

四、施工过程中应注意的几个问题

1、护筒埋设

护筒埋设在旋挖桩施工过程中亦很重要，护筒保护孔口，防止孔口土层坍塌，隔离地表水，防止地表水流入孔内，同时具备固定桩位，用作钻孔导向，所以护筒埋设的质量很重要。护筒埋设后中心与桩位中心偏差必须小于50mm，护筒底应低于施工最低水位0.1 m~0.3m，进入粘性土层0.5~1.0m，砂性土不宜小于1.5m，护筒四周用粘土夯实，确保护筒埋设稳定。

2、正确选择钻斗底部切削齿的形状和规格

根据地堪报告合理设置切削齿的形状和规格很重要，可以减少糊钻，提高工效，加快成孔。对于软土层可选用楔形齿套，小切削角、小刃角，加大齿宽；对于硬土层可选用较大的切削角、较窄的弯角齿套。

3、及时补充足够的泥浆

随着向下的不断的旋挖，为保证孔壁稳定，维持泥浆压力，应及时向孔内补充泥浆。

4、随时调整提升钻斗提升速度

正常提升钻斗不可太猛，以免形成负压，破坏已形成孔壁的稳定，在接近孔底标高应注意减小钻斗的提升速度，以免引起持力层的松弛，降低持力层的支持力，增大沉降量。

五、常见事故及预防

1、主机倾覆

主机倾覆原因主要有重心偏高，转移时履带不均匀沉降和起吊力矩大于抗倾覆力矩等。解决办法移机时查清地形，避免不均匀沉降的发生，在起吊时检查报警装置是否失灵，确保起吊力矩小于抗倾覆力矩。

2、粘土层糊钻

在粘土中钻进时容易糊钻，可以采取增大切削齿间距，同时向孔内投入少许砂砾，可以有效解决糊钻现象。

3、掉钻头

在桩基成孔过程中容易发生的事件有掉钻头，这主要是由于疏忽加强连接部件的检查，在平时施工过程中应加强钻杆与钻头连接部位的检查，发现问题及时处理，避免发生掉钻头。

4、坍孔

在桩基成孔过程中容易发生的事件常有坍孔现象，主要原因有护筒埋设不当，水头压力偏小，泥浆配制与地层不相符等。在施工过程中若发现护筒处有泥浆泛出、泥浆比重加大、钻进过程中阻力增大，施工泥浆水面下降等现象，需要注意有可能坍孔发生。

5、斜孔

在桩基施工过程中有时亦会产生斜孔问题，产生斜孔的主要原因有钻机底座水平未调整好，地耐力不足，和松散地层中有孤石或探头石，预防措施主要有钻机位置地基处理到位，保证有足够的地耐力，钻机底座调整成水平状态，在钻进过程中放慢进尺速度，采用刚性强导向性好的旋挖机成孔。

6、埋钻

埋钻现象都发生在处理桩基施工问题时间过长后发生，针对这种情况要主动解决桩基施工问题，尽可能缩短埋钻时间。

7、卡钻

钻过孔后的孔壁失去原来的平衡，处于不稳定状态。在地表的风化层、冲积层、砂砾层，旋挖机钻斗的碰撞等容易引起孔壁掉块而发生卡钻现象，发生卡钻现象后要依据卡钻的位置确定相应的解决办法。

8、漏浆

在桩基施工过程中发生漏浆现象，主要原因有地层裂隙或遇到透水层。漏浆有严重漏浆、中等程度漏浆和轻微漏浆。严重和中等程度漏浆应该采取回填措施，待土层沉实后再开钻，轻微漏浆可以采取调整泥浆指标或将钻机高速旋转，再向孔内撒10~20mm小石子，嵌挤到孔壁里亦能起到护壁和防止漏浆。

9、桩基偏位

桩基偏位现象在施工过程中亦有时发生。在淮江高速淮阴段和连徐高速公路上均发生过类似的现象，主要原因是桩位放样有误，复核不认真，解决办法只有在施工前加强放样复核，确保桩位复核设计要求。

桩基在基础设施建设中应用越来越大，桩基的施工方法亦很多，本文结合前人的经验，已有的施工项目，从旋挖成孔工艺、施工过程中应注意的几个问题、常见事故及预防等几个方面进行阐述，其中极有可能不对之处，提请同行斧正，以便更好地为工程建设服务。