摘要：受复杂地形条件等因素影响，难度较高的钻孔桩施工向来受到业界重视，而随着相关实践探索的不断深入，旋挖桩超长钢护筒施工技术近年来日渐成熟。基于此，本文将简单分析旋挖桩超长钢护筒施工技术的应用要点，并结合实例深入探讨该技术的具体应用，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。
关键词：复杂条件；旋挖桩；钢护筒
前言：旋挖桩超长钢护筒施工技术可通过使用加长钢护筒直接穿越复杂地质条件，以此直接打入硬质岩层，旋挖钻机钻进施工由此即可顺利开展。为保证旋挖桩超长钢护筒施工技术更好用于各类复杂条件，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1.旋挖桩超长钢护筒施工技术的应用要点
1.1优选沉入设备
在旋挖桩超长钢护筒施工技术应用过程中，为顺利将加长钢护筒打入硬质岩层，沉入设备的优选极为关键，如选择液压振动板桩机（SH450型），该沉入设备拥有15m的臂长，履带式提重10t左右，一次可实现12m的最大钢护筒打入深度，较好满足施工需要[1]。
1.2优选钢护筒材质
为满足旋挖桩超长钢护筒施工技术应用需要且反复多次利用钢护筒，必须优选超长钢护筒材质，如选择3cm钢板加工定制钢护筒，相较于设计桩径，钢护筒直径应大约20cm。为保证每根钢护筒均能够顺利沉入硬质岩层，应结合工程实际控制钢护筒长度，并另配短护筒做加长备用。
1.3垂直度控制要点
在打入超长钢护筒前，必须完成桩基定好，四周护桩也需要做好，以此基于测量仪器监测进行钢护筒垂直度调整，垂直调整好后的钢护筒即可通过板桩机缓慢下压，钢护筒可靠自重及压力慢慢下沉。在下沉受阻，后，需断续启动振动锤，振动频率的调整需结合打入难易程度，尽可能降低地层受到的扰动，保证地层稳定性。在钢护筒下沉施工中，其垂直度必须通过仪器全程监控，如发现倾斜问题，垂直度调整需基于板桩机完成，以此保证钢护筒垂直打入[2]。
1.4打入钢护筒过程的注意事项
在打入超长钢护筒的过程中，如出现因打入困难而无法全部打入的问题，在少量露出地面时，需采用旋挖钻机掏除孔内砂砾层，结合地面高度，旋挖机需填土垫高，辅以孔内掏孔，即可配合板桩机慢慢打入，直至打入硬岩。如超长钢护筒全部打入后未打到硬质岩层，需针对性焊接一定长度的长钢护筒，直到打入硬岩，以此满足施工需要。
1.5桩基垂直度控制要点
在基岩底交界面岩质由软弱过渡到坚硬岩层影响下，加长钢护筒的过渡段地层桩基垂直度控制存在较高难度，这属于成桩的关键所在。对于钻到护筒底部时的旋挖钻机来说，此时需将钻进速度放慢，旋挖机钻杆的垂直度需在时刻得到关注，以此做到没钻进一次便检查一次，就是纠正偏位，桩基垂直度可由此得到保障。在桩基成孔后，成桩质量检查需采用专用检孔器，保证桩基垂直度满足相关规范和设计要求。
1.6成孔要点
在打入加长钢护筒后，旋挖钻机的钻进难度大幅下降，在钢护筒防护支持下，塌孔现象也可有效规避。但在钻进到硬岩层后，地质坚硬的部分桩基底会导致钻进困难程度不断提升，为解决钻进难题，减少旋挖钻机磨损并提升施工速度，可先采用小钻头掏孔，标准钻头扩孔需在小钻头钻到设计标高后进行，成孔时间可由此缩短，施工效率也能够大幅提升[3]。
1.7加长钢护筒起拔时间控制要点
作为定制焊接牢固的钢护筒，加长钢护筒存在重量重、长度长等特点，为保证混凝土灌注结束后加长钢护能够及时顺利拔出，必须保证桩基混凝土在施工过程中做到连续灌注，不得存在过长的中间间隔时间，否则无法拔出的加长钢护筒将直接影响施工效率并造成损失。在完成混凝土灌注后，需缓慢进行加长钢护筒起拔，采用低频振动的液压振动板桩机，混凝土与加长钢护筒在振动影响下会出现粘结力降低，振动频率可随之慢慢上提而加大，以此最终完成加长钢护筒的顺利起拔。
2.实例分析
2.1工程概况
为提升研究的实践价值，本文以某大型公益性医疗项目作为研究对象，项目由高51.3m的普通住院楼（10层）、6层的特需医疗楼及附属裙楼组成，规划建设总用地、总建筑面积分别为17.5万m2、26万m2。项目采用800～1800mm桩径的桩基础设计，共2104根，长度在10～38m，设计以中风化砂质泥岩层为持力层，设计要求桩底持力层＞5m深度范围内无洞、破碎带、溶洞等不良地质，且保证3倍桩身直径。
2.2施工重难点分析
项目场内水位高，存在较厚的表层杂填土及软弱土质，土层由上至下分别为杂填土、粉性土、卵石和块石、强风化砂质泥岩、强风化砂岩、未揭穿的中风化砂质泥岩，其中，杂填土、卵石和块石、强风化砂质泥岩、强风化砂岩的厚度分别为0.5～11.1m、0.60～0.80m、3.2～6.4m、0～8.8m，粉性土中的粉质黏土、粉砂、粉土厚度分别为0.7～5.7m、0.5～5m、0.6～6m。项目西部存在封闭性水塘，面积约为4000m2。项目北侧部分区域土层中夹杂有混凝土块、大石块、漂石，面积为4800m2。总的来说，项目场地存在6.7～20m厚的杂填土及软弱土层，地下水丰富，水位较高，区域中下部为杂填土及软弱土层、粉土层，均为液化土，各岩土层力学强度低、均匀性差，具备压缩性、工程性能差等特点。采用旋挖施工工艺试钻可以发现，含有混凝土块、大石块、漂石区域的杂填土层很难由旋挖机穿透，被整体带出的漂石会导致附近土层坍塌及大量侧壁孔洞，该段桩孔将因此出现孔径变化大、垂直度差、成型较差、部分区域扩孔较大等问题。此外，桩孔在进入中下部土层时，在动水压力作用和机械钻进扰动下桩孔将崩解成流砂状，这会导致成孔困难、钻孔坍塌、孔底沉渣过厚等问题，这正是本文研究项目的施工重难点所在。
2.3旋挖桩超长钢护筒施工流程
为解决上文提及的施工重难点，工程采用了旋挖桩超长钢护筒施工技术，相较于泥浆护壁施工技术，旋挖桩超长钢护筒施工技术的成本稍高，但在成型质量、成孔速度方面具备显著优势。本文研究的项目属于典型的重大民生工程，存在目标定位高、质量要求高特点，且项目场地存在大面积土质软弱特点，为减少返工，保证施工质量，旋挖桩超长钢护筒施工技术的应用存在较高必要性。
在旋挖桩超长钢护筒施工技术的具体应用中，旋挖桩超长钢护筒施工流程可概括为：“平整场地→长钢护筒埋设→旋挖钻孔→成孔检查及清孔→钢筋笼下放→导管下放→桩身混凝土浇筑→长钢护筒拔出”[4]。
2.4项目施工要点总结
2.4.1平整场地
在平整场地过程中，由于项目需回填部分区域，因此施工过程中需要碾压密实填土，并保证钻机就位时与场地平整度存在≤4°的最大倾斜角。在平整场地过程中需针对性处理复杂地基，需设置集水坑于积水区域旁侧，积水需通过污水泵抽至场外，该区域的淤泥等表层软弱土由挖掘机挖出，并换填级配砂卵石。为处理部分区域存在的大体积硬质石块，表层大石块采用旋挖机挖出，回填压实基于素土进行，汽车式起重机、旋挖机的安全平稳操作可由此得到保障。
2.4.2桩基定位
基于基础平面布置图和建筑物测量控制网资料进行桩基定位，桩位轴线方格控制网、桩位中心、高程基准点测定采用全站仪。4个方向控制点由桩中心引出，施工过程中桩心位置校核可由此获得支持。
2.4.3钢护筒选择及埋设
超长钢护筒属于旋挖桩超长钢护筒施工技术应用的核心，发挥着固定钢筋笼、防止孔口坍塌、隔离地面水渗漏、控制桩位、导正钻具等作用。施工采用10mm厚、6～35m长的全钢护筒，存在大于桩基直径200mm的护筒直径。基于定位，施工过程中需在桩位外挖出深0.2m、比护筒直径大60cm的圆坑，并填筑黏土20cm厚于坑底，随后整平夯实并开展护筒导向架安装，采用型钢焊接制成的导向架，钢管负责固定导向架四角，按3m考虑定位桩入土深度。为将护筒夹持至设计桩处，需应用液压振动锤，在完成护筒安装后，需对护筒中心及垂直度进行复测。
2.4.4钻孔施工
旋挖钻机需基于测量好的桩位就位，保证护筒中心和钻盘中心对准，开钻时需调平钻盘。需结合钻入土层情况及钻入深度进行钻孔施工，旋挖机钻头需在钻入深度超过1～2m时（钢护筒埋设深度）取出，此时钢护筒由振动锤继续施压，以下向下推进1～2m后继续进行旋挖钻孔施工，反复循环即可最终达到入岩要求。在中间长护筒施压过程中，垂直度及定位的检查极为关键，施工单位需安排专人负责成孔过程的施工记录。对于施工过程中出现的护筒振入困难问题，施工单位采用更换更大钢护筒（6～10m）的方式，配合略小于护筒的岩石筒钻头，即可顺利钻碎大石块，并规避桩孔内大面积坍塌问题，成孔质量和速度可由此提升，施工过程中的混凝土损耗量也能够大幅减少。在取出大钢护筒的过程中，需爱用液压锤夹持缓缓向上取出，这一过程需保证大钢护筒不会与内部钢护筒发生碰撞，小钢护筒与液压锤也不会发生碰撞。如大钢护筒取出后较大的孔洞或间隙存在于孔与小钢护筒外壁间，需回填四周原有土，为后续施工提供支持。
2.4.5清孔及成孔检查
为保证灌注桩承载能力，需要将孔底沉渣清除，具体操作需保证清孔的充分和彻底，需结合地质条件实际选择抽浆法清孔、旋挖钻头清孔。在完成清孔后，需对桩身直径、虚土厚度、井壁垂直度、桩位中心线、孔底标高进行全面测定，并结合施工记录完成隐蔽验收手续办理。
2.4.6制作及吊装钢筋笼骨架
需在加工房按设计制作钢筋笼，钢筋笼需采用汽车式起重机缓慢均匀吊入孔中，这一过程不得存在出现摆动及倾斜，否则可能引发塌孔事故。在桩顶段吊装时，需设置混凝土控制标高于桩顶段钢筋笼。具体吊装过程需做好矫正工作，保证存在允许偏差范围内的桩心和钢筋笼中心，桩的保护层厚度也需要得到保证。
2.4.7浇筑混凝土及拔出护筒
考虑到项目场地水位高，具体施工采用水下浇筑混凝土工艺。在具体的混凝土浇筑过程中，导管需要在桩孔浇筑前安装好，具体安装采用逐节段连接、逐节段下放方法，孔底与导管下口距离控制在40±5cm范围内，孔口与导管上口距离控制在200±15cm范围内。在完成导管安装后，需要在导管上口连接漏斗，具体浇筑过程需同时缓缓拔护筒。对于项目涉及的水下混凝土浇筑施工，混凝土初灌量必须得到保障。同时，还需要做好最后一次灌注量的控制，基于0.8～1.0m的超灌高度进行具体施工，暴露的桩顶混凝土在浮浆凿除后需存在满足设计要求的强度。需配合使用振动锤进行护筒拔出过程的提升，护筒内混凝土面下降情况需在这一过程中随时监测，以此更好保证施工质量。考虑到施工不可避免的会出现混凝土超灌情况，为在后期顺利破除桩头混凝土超灌部分，且同时保证外露钢筋的质量，施工单位采用PVC套管（直径40mm、长800mm）设置于桩头位置钢筋端部，并弯折上方进行封闭，破桩部分钢筋由此便不会接触超灌混凝土，桩头破除难度可由此降低，破桩质量也能够随之提升。
2.5施工效果总结
在旋挖桩超长钢护筒施工技术支持下，项目通过应用超长全钢护筒实现了桩孔顺利成型，施工过程未出现钢护筒倾斜、桩孔坍塌等现象。对于施工出现的护筒无法沉入问题，出现问题区域采用双护筒施工方式得以顺利进行施工。在完成施工后，采用低应变法、超声波透射法、单桩静荷载试验、钻芯法检测，均显示桩身结构完整，属于I类桩，且存在满足设计要求的单桩竖向抗压及抗拔承载力特征值。
结论：综上所述，复杂条件下旋挖桩超长钢护筒施工技术的应用价值较高。在此基础上，本文涉及的钢护筒选择及埋设、钻孔施工等内容，则提供了可行性较高的技术应用路径。为更好保证旋挖桩超长钢护筒施工质量，钢护筒的针对性修复、钢护筒长度的优化控制同样需要引起重视。
参考文献：
[1]杨小琼.西北地区大厚度细砂层旋挖钻孔灌注桩施工技术[J].建材与装饰,2020(12):23-24.
[2]张玉良.全岩石回填地层旋挖灌注桩施工技术[J].能源技术与管理,2019,44(06):132-134.
[3]孙健.全护筒旋挖灌注桩施工技术的应用[J].住宅与房地产,2019(30):177.
[4]袁磊,杨贺,杜召林.旋挖钻孔灌注桩在干热重丘复杂地质区的应用探讨[J].工程建设与设计,2019(14):39-40+46.