中交一航局第二工程有限公司山东青岛266071
摘要：在传统工艺冲孔灌注桩和人工挖孔桩局限的情况下，旋挖钻的施工在今后的施工过程中越发的重要和突出。特别是在人工高填土下进行旋挖钻施工，更加克服了冲孔灌注桩和人工挖孔桩的缺陷，同时极大的降低了安全施工风险，同时也节约了施工成本，可为类似的工程提供较好的借鉴。
关键词：人工高填土；旋转钻进；钢护筒
TalkingaboutRotaryExcavationConstructionunderArtificialHighFill
ChengJie
(SecondEngineeringCo.,Ltd.ofChinaJiaotongFirstAirportBureau,Qingdao266071,ShandongProvince)
[abstract]Underthelimitationoftraditionalpunchedcast-in-placepileandmanualdiggingpile,theconstructionofrotarydrillingisbecomingmoreandmoreimportantandprominentinthefutureconstructionprocess.Especiallyintheconstructionofrotarydrillingunderartificialhighfill,itovercomesthedefectsofpunchedcast-in-placepileandmanualdiggingpile,greatlyreducestheriskofsafeconstruction,andalsosavestheconstructioncost,whichcanprovideagoodreferenceforsimilarprojects.
[Keywords]Artificialhighfill;Rotarydrilling;Steelsheath
1工程概况
中交锦悦三期二标段位于重庆市巴南区龙洲湾街道，瑞龙路以北，西临德普学校。工程总建筑面积约110000m2，由3栋高层（1、5#、6#楼）三栋多层（7#、8#、11#楼）部分车库工程组成，结构类型为框架、剪力墙结构。场地桩基持力层为泥岩、砂岩，场地平场后地表覆盖第四系素填土及粉质粘土，厚度0.30～33.80m，无外漏桩。场地内无有毒有害气体源，无流砂、崩塌、泥岩流等不良地质现象。场地内无地下管网，场平后地块内形成约8m岩土混合边坡，桩距边坡的最小距离约1.8m，周边基本无建筑物。本工程设计桩型为圆形，圆桩直径为900-2200mm。
2施工工艺及施工方法
2.1施工工艺的选择
按地勘报告土层揭示，1#、6#及别墅区基础位置人工回填土层较厚（深度位置达26米），地下水位相对较高，在钻井过程中容易发生垮孔和塌陷孔。综合考虑采用旋转钻井加钢护筒的施工，护筒直径大于桩孔直径200mm（例如，设计桩径φ900mm，旋挖施工护筒为φ1100mm）。
（1）根据地勘报告回填土部分，使用护筒直径的钻头施工成孔，钢护筒采用振动锤沉放钢护筒，场内钢护筒通过履带式起重机吊装和运输。
（2）在钢护筒下沉到基岩层后，钻头换用设计桩径钻头于钢护筒内进行钻孔施工。
（3）成孔混凝土浇筑后，履带式起重机与振动锤配合使用，及时拔出钢护筒。
旋挖施工工艺流程图如下：
2.2施工方法
2.2.1测量放线
采用甲方提供的基准点和测量控制网进行测量，并在轴线的延长线上建立控制网。在桩基施工过程中，应每天检查现场测量控制点，并加以有效保护。释放桩位后，将中心点引至桩孔四周，做好保护措施。在检验过程中，通过线绳拉出桩孔的中心点，为埋设套管，桩位偏差，孔径和垂直度等相关参数的测量提供依据。
2.2.2旋挖机就位
在钻机到位之前，提前检查钻机的性能，以及配套设备是否完整，并确保钻机正常工作。在钻机到位后，钻头的中心和桩的中心应该是对正准确的。误差控制在2cm以内。
2.2.3上部回填（页岩）层由旋转挖掘机制成
使用宇通重工YTR260旋挖钻机钻出成桩孔。该钻机担矩大，转速高，成孔效率高。在就位时应重新测型、定位。
2.2.4埋设护筒
选择护筒：钢护筒采用壁厚δ=14㎜的钢板，现场组装焊接长度根据桩长及现场实际情况，适当调整，钢护筒内径D'=D+200mm，（D为设计桩径）。
吊装施工：起重机司机和指挥官必须在起吊前做好准备。包括操作前的技术准备，明确和掌握操作内容和操作安全技术要求。
埋设护筒：履带式起重机用于将护筒提升到孔位，然后将护筒吊放进孔内，找到钢护筒的中心位置。然后移动钢护筒，使钢护筒的中心与钻机的钻孔中心对齐，套管中心与桩位之间的偏差≤2cm。同时，使用水平尺或垂球进行检查，使钢护筒垂直，并使用履带式起重机协助振动锤振动，将钢护筒推入土层中。埋设护筒防止钻孔过程中出现在回填土范围内有坍塌现象。
回填土层浅部区域，采用旋挖钻机钻孔后紧接自行跟进吊运安放钢护筒，避免回填土方坍塌。钢护筒深深度不够区域如果有滑坡，则回填C20混凝土并重新钻孔。
钻孔安放护筒深度至原土层，桩孔入岩部分深度按设计要求控制。
2.2.5钻桩成孔
钻机到位后，钻头中心和桩中心应准确，误差应控制在2cm以内。当钻孔机形成孔时，旋转钻机采用筒式钻头，钻头下降到孔内预定深度后，钻头旋转加压。将土壤挤入钻缸中，待泥土挤满钻筒后，反转钻头，将钻头底部封闭并提出孔外，钻头开关自动打开，弃土倾倒。开始钻孔时，应轻轻按压钻机并缓慢旋转，并注意放斗要稳，提斗要慢，开孔旋挖至地下6-8米的过程中，注意监控垂直度否有偏差，如有偏差应及时调整。在成孔过程中，根据试验施工确定的参数进行施工，并记录孔成形过程各种参数，包括钻孔深度，地质特征，障碍物情况等。在钻井过程中，指派专人观察指挥，随时调整钻杆的垂直度，以确保钻孔的垂直度。旋挖钻机钻至设计深度，嵌入岩石深度必须符合设计要求。
根据钻井前的设计要求和地质调查报告计算钻孔底部标高，根据钻头长度确定钻孔深度，钻孔深度偏差不小于设计深度；如果发生缩经现象，则应扫孔，并在满足要求后进行下一步骤。
钻进过程应作好记录，发现异常地质状况，应及时向监理、业主报告，会同设计部门采取相应处理措施。
覆土深度小于20m时钢护筒施工示意图覆土深度大于20m时钢护筒施工示意图
2.2.6验芯
钻进岩层后，应注意区分岩层风化程度，进入中风化岩石时必须向监理工程师报告（根据岩芯鉴别）。将取出的岩芯按顺序放好，达到嵌岩深度后，向监理工程师报验，当嵌岩深度达到设计要求，则进入下道工序。
2.2.7清孔
机械钻孔桩清底工作非常重要，它影响着桩的承载力。清除方法：采用清孔钻头捞渣法，进行一次或者多次捞渣，直至满足设计要求，才能进行下一道工序。如果地下水或雨水渗入孔内，高扬程潜水泵进行排水。
2.2.8验孔
清孔后，对其进行检验，除去孔中的残留物，使孔底残渣符合规定值（不大于50mm）的要求。现场质检人员通过自查后，向监理报验。经验收合格后，进入下道工序。
根据《建筑基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2012），本项目钻孔灌注桩质量验收标准按下表进行：
机械成孔灌注桩钻孔允许误差表
③安装
钢筋笼通过起重机整体吊入孔内，当钢筋笼的上端到达护筒口上方时，用型钢扁担将钢筋笼搁置在护筒上。由于赶紧龙很长并且需要整体一次吊装，因此在起吊和移位期间必须考虑钢筋笼的变形控制。
为了确保提升时钢筋笼不变形，建议使用两个起吊点。第一起吊点位于钢筋笼的下部，第二起吊点设置在骨架长度的中点到上三分之二点之间。起吊时，首先抬起第一个起吊点，使钢筋笼略微抬起，然后用第二个起吊点起吊。随着第二个起吊点继续上升，缓慢放松第一个起吊点，直到钢筋笼垂直于地面或平台，停止第一吊点起吊，用劲形骨架固定。
吊放钢筋笼入孔时应对准孔位轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放。如果遇到阻力，请停止下放，并找出原因进行处置。
为了保证钢筋笼的垂直度和混凝土保护层的厚度，应在钢筋笼外周采用焊接钢筋耳环形式进行控制。
钢筋笼入孔后，根据设计要求检查放置位置，并进行记录。满足要求后，钢筋笼的上端可以采取钢筋连接加长4根主筋的措施，并延伸到孔口定位，防止钢筋笼因自重下落或灌注混凝土时往上窜动造成错位。
2.2.10水下混凝土灌注
灌注混凝土时，确认混凝土初灌量备足后，即可灌入首批混凝土。同时，观察孔内混凝土表面的上升，测定埋管的深度并做好记录。
在第一批混凝土浇筑完成后，必须紧凑、连续不断的进行，禁止随意中断。在混凝土灌注过程中，使用测锤检测混凝土表面的上升高度，并及时提升拆卸导管，确保导管合理埋深。导管的埋深应不小于2m，但最大埋深不应超过6m。
随着孔内混凝土的上升，需要逐段拆除导管，并且及时清理。
当灌注接近桩顶时，为了严格控制桩顶的高程，应计算所需的混凝土量，并严格控制最后以此的混凝土浇筑量。
2.2.11钢护筒起拔
在混凝土出现初凝之前（通常在浇筑后1至2小时内），应该利用履带吊配合振动锤，将护筒拔出。如全护筒一次起拔困难，则可以采用电焊切割分段起拔的方式，备足电气焊组人员，按6-8米一段进行。
由于起拔长护筒会引起桩的直径发生变化，造成桩顶标高不准确。因此，在混凝土浇筑过程中，应充分考虑长护筒起拔对混凝土浇筑的影响。在护筒起拔之前，先进行超灌弥补护筒起拔的影响。
2.2.12桩身质量检测
本工程所有桩均采取机械成孔，根据相关要求，桩身质量检测均需采用超声波进行检查。
声测管埋设方案：
①声测管的选择：
当桩深度≤30m时，采用Φ48x1mm钢质声测管；
30m＜当桩深度≤40m时，采用Φ48x1.2mm钢质声测管；
40m＜当桩深度≤60m时，采用Φ48x1.5mm钢质声测管；
②在选定的桩内等间距埋设声测管，预埋时绑扎在钢筋笼内侧，管底密封，管顶加盖、管内无异物；声测管连接应平滑过渡，以确保在浇筑混凝土时水泥浆不会渗入声测管，并且声测头可在测试过程中自由上下移动，管口并钢筋笼顶，且各声测管管口高度一致。
③声测管与钢筋和钢筋笼固定，使其在成桩后可与桩的垂直轴平行。
④当800mm＜D≤1600mm时，将不少于3个声测管以相等的间隔埋入；当1600mm＜D时，以相等的间隔埋入不少于4个声测管。
⑤声测管的埋设深度埋至桩的底部，以确保检测范围覆盖桩的整个长度。为了防止由于声测管的变形，破裂或不垂直而使检测条件不满意，声测管由ф48钢管和直螺纹连接制成。声测管固定在钢筋笼内，定位牢固并保证垂直。
3旋挖钻常见问题的处理
3.1坍孔处理
由于本工程施工所处场地为新近回填岩土，存在空隙较大、土颗粒之间粘聚力较小，现场施工时，可能会发生坍塌，所以使用C20混凝土进行回填。
3.2缩孔处理
当钻孔过程中发生缩孔时，一般可将钻头提到偏孔处进行反复扫孔，直到桩孔垂直，例如当发生严重的弯孔和探头石时，应使用C20普通混凝土，回填到偏孔处，待填料固化后应修正偏孔。
3.3钻孔偏斜
预防和处理方法：
（1）安装钻机时，将转盘，底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心，三者中心保持在同一直线上，并经常检查校正。
（2）由于主动钻杆较长，旋转时上部摆动过大。必须在钻架上增加一个导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架钻进。
（3）钻杆、接头逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，千斤顶应及时拉直。
（4）在倾斜的软硬地层钻进时，钻杆应悬挂钻杆，以控制镜头并低速钻孔。
（5）当孔出现偏斜时，采用粘贴填实后重新成孔。
3.4落物掉钻
预防措施：
（1）开始钻孔之前，将孔内杂物清除。
（2）经常检查钻头，钻杆，钢丝绳和联结装置。
（3）为了便于打捞落入钻孔中的钻头，可以将打捞环预焊在钻头上，或者将几圈钢丝绳捆扎在钻头上。
处理方法：
掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻头。
4结语
在后续的施工过程中，严格按照施工工艺的选择和施工过程的控制，通过不断的优化和改进，实践证明，人工高填土下的旋挖钻施工较其他传统工艺有了很大的进步，取得了良好的经济效益，并加快工程建设进度，本文的研究可以为类似项目提供良好的参考。
参考文献:
[1]黎绍卿.浅谈防城港恒大御景湾桩基础长护筒旋挖桩施工方法[J].建材发展导向，2015（13）：8～10.
[2]田勇.旋挖桩成孔工艺在深圳某基坑支护和桩基础工程中的实践[J].中国科技博览，2013：181～183.