广州地区旋挖灌注桩的应用分析
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摘要：本人长期在广州地区从事岩土工程勘察、地基基础检测及地质灾害评估等工作，通过长期一线工作的经验，发现旋挖灌注桩在实践应用时出现的两大问题，希望能引起同行的重视。
关键词：旋挖桩；嵌岩能力；沉渣；质量
中图分类号：TU473文献标识码： A
近年来，随着我国经济的快速发展，工业与民用建筑、公路、铁路等工程项目不断增多，旋挖灌注桩因其效率高、适应性强、污染少，广泛应用于我国的工业与民用建筑、铁路、桥梁等大型建筑的基础桩施工。但随着应用范围的扩大，受到各类主客观因素的影响，导致各类技术问题的普遍存在，本人通过长期一线工作经验，总结出主要的两大问题，希望能引起施工单位和科研设计单位的高度重视，并积极制定有效的对策。
1、旋挖桩施工的特点
1.1成孔速度快
一般情况下，旋挖钻机的钻孔与成孔速度可以达到1-1.5mmin，与国内桩基础工程中传统的循环钻机相比，其优势极为明显。由于旋挖钻机的成孔速度快，在保证施工进度的基础上，有效减少了施工的人力、物力投入。
1.2适应性强
旋挖钻机采用液压履带式伸缩底盘、自行起落可折叠钻桅、伸缩式钻杆、带有垂直度自动检测、调整、孔深数码显示等。旋挖钻机配合不同钻具，适用于干式（短螺旋）或湿式（回转斗）及岩层（岩心钻）的成孔作业。旋挖钻机还可配挂长螺旋钻、地下连续墙抓斗、振动桩锤等，实现多功能特点，其施工效率高，是市政建设、铁路、公路桥梁、地下连续墙、水利、防渗护坡等理想的基础施工设备。旋挖钻机适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、沙土层以及短螺旋不能钻进的含有部分卵石、碎石的地层。采用岩心钻头，还可嵌入岩层。据国内机械技术部门研究，旋挖钻机的成孔速度是循环钻机的5-10倍之间。
1.3环保性能突出
国内传统循环钻机普遍采用连接钻杆与掏渣桶掏渣的泥浆循环方式，在施工现场必须设置一定容积的泥浆池，从而难以保证文明施工。而现阶段使用的旋挖钻机则是采用动力头的循环形式，其基本工作原理为：使用螺旋钻头与旋挖斗，通过强大的扭矩将土、砂砾等钻进中产生的钻渣直接进行旋挖挖掘，并快速提至孔外。由此可见，旋挖桩在施工中无需设置泥浆支护结构，实现了较为环保的干法施工，必然使施工作业过程的污染源明显减少，有利于改善施工现场的作业环境。
2 旋挖桩施工工艺流程
旋挖桩的施工工艺流程为：场地平整孔位测定埋设护筒钻机就位开钻成孔提钻清空检孔安放钢筋笼下导管水下混凝土灌注提拔导管成桩拔出护筒检测。
3 旋挖桩施工出现的主要问题
3.1嵌岩能力差
旋挖钻机施工原理是利用可以伸缩的旋式钻杆在钻具重量、油缸压力及动力头扭矩的共同作用下，钻机自动定位，垂直旋孔，将地下土、岩屑装入钻头（筒），再用卷扬机提升取土（岩）成孔。配合不同钻具，可用于不同孔径及地质条件的成孔作业。这就决定了如果遇到硬度较大的基岩时，钻进难度就会明显加大。
广州某部队办公指挥大楼桩基础施工，根据勘察资料，该地区基岩为燕山期花岗岩。场地中风化岩面埋深32.9～45.2m，平均37.8m；层厚0.0～2.2m，平均1.2m；取岩样饱和单轴抗压强度范围值为7.38～39.6MPa，平均值为18.7MPa。下覆微风化花岗岩饱和单轴抗压强度范围值为42.2～86.5MPa，平均值为68.1MPa。设计要求桩入中/微风化岩0.5m。在桩的成孔方式上，相关单位考虑到工期及环保因素，决定采用旋挖桩成孔。试桩时，约用时1小时便穿过上部约35m厚的土层，在遇到硬度相对较大的中风化花岗岩时，钻进速度极剧下降，表现出明显的钻进困难。经多次反复旋挖，仍然没用明显的钻进效果。最终不得不停止旋挖，改用钻桩机成孔，造成了一定的经济损失并延误了工期。
广州地区基岩多为花岗岩和红层（泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等），在桩基础的选择上，相关单位应充分考虑到基岩的强度。如果采用嵌岩桩，在较硬的花岗岩地区，不建议采用旋挖桩；在较软的红层地区，则可采用旋挖桩，成孔速度较理想。
3.2桩底沉渣厚度大
当钻孔到达设计桩长以及进入持力层规定深度后，直接利用钻具进行换浆清孔工作，利用钻头叶片的搅动作用和泥浆对沉渣的浮力，将孔底沉渣排出孔外。清孔时应另行输入比重在1.1g/cm3以下的经沉淀除渣后较洁净的泥浆吗，逐步置换出孔内较粘稠、含较多泥砂的泥浆，而不直接输入清水，以防止发生孔壁坍塌。清孔后孔底500mm以内泥浆比重应小于1.25，含砂率不大于8%，粘度不大于28s。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，第一次清空的冲力大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣和较大的泥块都清除孔外，二第二次清孔是利用导管来进行的，冲力要小很多，不能让它来承担主要的清孔任务。如果第一次清孔能达到规定的沉渣厚度要求，第二次清孔作为储备，要保险很多。而每次施工结束后都清孔，同时又要保证孔壁的岩土层不再坍塌，在实际施工中很难做到这两者之间到理想的平衡状态，容易造成塌孔、缩颈等问题，进而将会不同程度地影响到施工的施工效率和质量。因此，在进行旋挖桩施工时，一定要按规定要求严格实施，控制好孔底的残留沙土，确保孔底的残留沙土不会影响到整个施工工程的质量。
广州越秀区某办公大楼，地上18层，地下2层，基坑开挖深度约14m。根据勘察资料，本场地基岩为红层，上覆残积土层、全/强风化泥质粉砂岩层厚度约为31m，以下为中/微风化泥质粉砂岩，设计要求桩入中/微风化岩深度1.0m，当时施工时采用的是旋挖桩。本工程桩基础施工完成后共抽芯检测8条桩，其中一条桩的两个检测钻孔分别发现的桩底沉渣厚度达到了207mm、189mm；另一条桩的两个检测钻孔分别发现的桩底沉渣厚度达到了55mm、57mm，其他桩也分别有厚度相对较小的沉渣，造成了较大的经济损失。
4 结束语
由于人们对工程施工质量的要求逐步提高，在旋挖桩施工中相关技术问题必须予以高度的重视，并且积极制定科学有效的对策，这是保证旋挖桩施工进度和质量的重要条件，也是企业最终实现经济效益和社会效益的可靠保障。
参考文献：
[1] 国家标准《岩土工程勘察规范》(2009年版)（GB 50021-2001）
[2] 广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ 15-31-2003）
[3] 广东省标准《建筑地基基础检测规范》（DBJ15-60-2008）
[4] 梁海东. 旋挖钻钻孔灌注桩施工技术[J]. 山西建筑，2008，(10)
[5] 广东省华南工程物探技术开发总公司，广东某部队办公指挥大楼岩土工程勘察报告，2013