北京市政建设集团有限责任公司 北京市 100073
摘要：旋挖成孔灌注桩施工技术是一种先进的桩基施工工艺，采用底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，然后把破碎的岩土放进钻斗，利用旋挖钻机的提升装置和伸缩钻杆提出钻斗进行卸土，循环往复取土卸土，施工到符合设计深度要求。该工艺对施工人员数量要求低，节省施工成本，广泛应用于道路、桥梁或者大型建筑的基础桩施工。
关键词：旋挖成孔灌注桩；桩基；质量控制
引言
在工程具体施工过程中，与以往钻孔施工技术不同，应用旋挖钻机成孔灌注桩施工技术，不管是在施工质量以及钻进实效性方面，还是在技术自动化水平层面，都会取得相对良好的成效。因此，该技术在工程建设项目中的应用，要想获得更好的效果，满足工程施工标准，增强施工质量，应该强化质量控制力度，合理制定施工计划，统筹规划，保证施工工作可以稳定开展。
1工程概况
本工程为大同市开源街快速化改造工程（同泉路--红旗街）K2+526.848～K6+174.672施工二标段，包括K3+549.577～K6+174.67范围内道路、桥梁、排水、电力等配套工程。本标段始于开源街—南环西路交叉口（不含交叉口范围），沿线与延兴路、平安大道、延和路、延昌路、魏都大道、红旗街等主要横向道路相交，自西北向东南、自西向东走向，止于开源街—红旗街交叉口（不含交叉口范围）。规划红线宽50m，局部主线+上线匝道段红线宽度拓宽至70m。
本标段高架桥采用主线高架与地面辅道上下分层布置形式，主线高架与地面辅道通过上下匝道连通。主线高架总长2604.428m，共27联，设EL/ER、FL/FR两对平行匝道，高架桥上部结构采用预应力现浇连续箱梁。下部结构采用立柱—承台结构，基础采用钻孔灌注桩基础。包括K3+549.577～K6+174.67范围内道路、桥梁、排水、电力等配套工程。工程合同价约68029万元。
1.1桥梁工程
主线高架桥桩号为K3+570.244～K6+174.672，总长2604.428m，，并设置四根平行匝道EL/ER和FL/FR。
1.2上部结构
主线上部结构采用预应力连续箱梁结构，梁高2m。箱梁断面主线标准宽25m断面为单箱五室，顶板厚度250mm，底板厚度220～520mm，腹板厚度为450～700mm。匝道上部结构采用预应力砼连续箱梁结构，标准跨径30m，梁高1.8m，匝道宽度8.5m，断面为单箱单室，顶板厚度220mm，地板厚度为220～400mm，腹板厚度为450～700mm，支座间距2.2m。
1.3下部结构
下部结构：主桥桥墩位于中央分隔带内。下部结构采用双柱墩，标准跨径立柱尺寸为1.8m×1.6m矩形墩，立柱间距4.55m。立柱下设承台，承台尺寸10m×6.5m。基础采用直径1.5m的钻孔灌注桩。匝道桥墩位于侧分带内，下部结构采用独柱墩，立柱尺寸采用2.2m×1.5m矩形墩。立柱下设承台，承台尺寸5.2m×5.2m。基础采用直径1.2m的钻孔灌注桩。
1.4主要工程量
本工程为现浇混凝土结构，钢筋32556t，混凝土166426m³，防水72321㎡，桥面面层72321㎡，桥面伸缩装置864m。
2影响旋挖成孔灌注桩施工质量的原因分析
2.1影响旋挖钻机成孔灌注桩上部强度的原因分析
在实际的施工作业期间，依照相关规定和标准，在钻孔工作结束以后，需要将孔底部的沉渣彻底清除干净以后开始浇筑。但是，依照目前整体施工效果来看，在施工时，沉渣的清理还不到位，从而使得在混凝土灌注的时候，在封底施工层面，孔底沉积的沉渣一定会混入到混凝土当中。同时，由于利用导管灌注的流态混凝土是从下到上的，先灌入的混凝土上顶于孔的上部位置。而在这一情况下，极易发生桩身上段混凝土强度不够问题。或者浇筑开始时，首次大料斗浇筑的混凝土量较大，冲击起来的沉渣卷入混凝土中，导致桩基上部强度不够。同时，在对混凝土浇灌期间，如果施工人员导管插入混凝土内太深，而浇筑的速度又非常快，最终则会出现孔体深部沉积过多的骨料，再加上遇水稀释离析，使部分混凝土容易出现桩体上部位置强度偏低的情况。
2.2影响旋挖钻机成孔灌注桩身质量的原因分析
在混凝土浇筑工作实际开展期间，如果导管插入混凝土内的深度过浅，没有达到规定的埋深2-6米标准，埋深太浅时，孔内泥浆会夹渣到桩身，俗称断桩。而在这种情况下，泥浆以及泥块都非常容易进入到混凝土中，对桩身造成了非常大的影响。同时，在生产混凝土时，搅拌不均匀或者施工罐车到达现场后混凝土状态不佳，浇筑过程中骨料堆积，影响桩身质量。此外，如果在对桩身设计的过程中，直径太小，混凝土在上翻时，则会被孔壁所限制，进而导致桩体出现了空洞以及蜂窝等问题，也叫塌方，阻碍了正常施工也影响了桩身质量。
3旋挖成孔灌注桩桩基施工质量控制措施
3.1钻孔前质量控制
（1）前期准备。开工前认真研究设计图纸、地勘资料、桩基施工技术及验收规范，并根据该工程地质特点编制专项施工方案，详细说明施工过程中遇到不明地质情况（如溶洞、超深钻孔等）时的具体应对措施，以便顺利保质地完成桩基施工。
（2）桩位放样。在该工程附近永久构筑物上标记好该工程基准控制点，根据工程的实际桩位情况进行桩基的位置放样，采取同排桩位跳开钻孔统筹施工方式，以避免延误下一个施工程序。进行钻孔的坐标放样时，应及时对放样的坐标进行复核。采用全站仪准确放样各桩点的位置，使其误差在规范允许范围内。因为项目桥梁工程和道路同时施工，场内施工机械较多，因而桩位的破坏在所难免，在施工过程中应随时核实，发现有误差时重新补放桩位，并做好交桩的记录。
（3）埋设护筒。埋设钢护筒是对孔进行保护，稳定孔壁防止塌孔影响施工进度，还可以隔离地表水、固定桩位、保护操作原地面等。该工程钢护筒主要是用12mm厚的钢板制作，少量钢护筒用10mm厚的钢板制作，护筒直径比桩基孔径大200mm，根据实地探测填土层厚度确定钢护筒长度为每节6m，为增加刚度防止变形，在护筒上部、下端和中部外侧各焊1道加劲肋。埋设护筒前需再复测桩位，埋置深度视土的性状而定，平面位置的偏差不得＞5cm，倾斜度＜1%。护筒四周回填黏土并分层夯实且护筒要高出施工地表300mm以隔离地表水，应在护筒顶部开设1个溢浆口。
（4）钻机就位。埋好护筒后钻机就位，该工程选用三一旋挖钻机SANYSR360R型机，钻机就位时必须保证钻机平稳不倾斜、不沉降。应测量护筒顶位置或平台标高，用于钻孔过程中测量参考。钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得＞5cm，并检查在回转半径内是否有障碍物影响回转，同时也要保证电力及机械系统运转。
3.2钻孔中质量控制
（1）钻孔。该工程采用对角桩位钻孔，以防在相邻灌注桩桩身砼还未达到强度要求时影响桩体质量。钻孔方法是水下钻进法，钻孔过程必须做好记录，观察地质变化。要及时取钻渣样品，查明土、岩类别并详细做好施工记录，钻至岩面时应与超前钻资料进行核对，并通知相关单位到现场签字确认。为加快施工进度，根据该工程实际地质情况，钻进应采用不同的施工方法，例如回填土层采用岩心筒钻施工，粉质黏土采用锥型长螺旋钻施工，强风化灰岩采用嵌岩双开门钻头施工。钻进要严格按照施工规程操作，应该勤检查，多观测钻具，防止出现钻机移位。
（2）控制钻孔速度。钻进过程中应严格控制钻进速度，若钻具上升速
度过快，钻斗外壁和孔壁之间就会产生较大负压，造成孔壁颈缩、坍塌现象。经现场实践得知，钻斗升降速度以0.75～0.80m/s为宜。
（3）检查孔深、孔径、垂直度及沉渣厚度。当成孔达到设计高程后，需对孔深、孔径、垂直度及沉渣厚度进行检测，其中孔深（用测深绳测）和孔径（用探孔器测）需不小于设计规定，垂直度误差≤1%，沉渣厚度要满足设计要求。
（4）清孔。清孔的目的是使孔底沉渣厚度符合质量要求和最终孔底沉渣厚度＜5cm的设计要求。该施工场地地质情况是回填土、泥岩、岩石，故该工程采用双开门捞渣斗清孔钻头进行清孔。钻孔方法用水钻法，经过钻孔反复提钻排浆将泥浆基本排除，偶尔有少量泥浆也不会影响成孔质量。因故停钻时，应将钻头提出孔外，不要将钻头放于孔内休息或过夜。清孔合格后到开始浇筑混凝土的时间间隔应控制在1.5～3h，一般不超过4h，否则要重新清孔。
（5）钢筋笼制作及吊装。钢筋笼制作应严格遵照设计规范要求，在场内分节制作。为确保混凝土保护层厚度，在钢筋笼下端及中间每隔2m在一个横截面上设置4个钢筋耳环。为使钢筋笼吊装时不发生变形、脱落，纵向钢筋采用套筒连接，箍筋采用螺旋箍，焊接长度不小于10D（D为钢筋直径），焊接加强箍筋，并与纵筋焊牢；同一平面内接头数不得超过总根数的50%。钢筋笼分节下放入孔时应保持垂直度，严禁钢筋笼摆动碰到孔壁而刮伤孔壁，防止塌孔。下至最后一根加强筋断面时，用2根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上固定好，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上下振动。钢筋笼入孔后的容许偏差：钢筋笼中心与桩孔中心偏差≤±10cm；钢筋笼底面高程偏差≤±10cm。
（6）混凝土浇筑。混凝土浇筑是旋挖桩的最后一道关键工序，混凝土浇筑质量将严重影响灌注桩的质量，因此需认真填写成孔检查记录表和钻孔检验批质量验收记录表。浇筑前要计算出该桩混凝土浇筑初灌量，施工中要保证浇筑初灌量。进行混凝土水下浇筑时，导管采用直径为250mm的钢导管，中间节为2.5m等长，底节为4m，漏斗下用0.5m导管，底端距孔底0.5m左右，混凝土可以顺利从导管内灌至孔底。混凝土坍落度控制在18～22cm，并保持良好的和易性。浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制浇筑量，确保桩顶标高符合设计要求。混凝土应连续浇筑，中途不得停顿，每根桩的浇筑时间需控制在2h内。混凝土浇筑完毕后，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒在混凝土初凝前保持轴线竖直拔出，并做好导管提升记录。混凝土浇筑过程中，需填写水下混凝土浇筑记录表。
（7）桩身质量检测内容及方法。桩基完成后28d，强度达到设计要求后按《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）进行桩大、小应变检测桩身质量。对桩身完整性进行抽样检测后再进行单桩承载力检测，以确保施工质量，检测不少于总桩数的30%，其他采用动测法检验。桩的竖向承载力检验采用高应变法，检验桩数不应少于总桩数的1%，且不少于3根。
结语
实践证明，工程中采用旋挖成孔灌注桩技术施工质量稳定可靠，科学运用该技术可实现短时高效、经济环保的应用价值。旋挖钻机成孔施工效率高、质量稳定，各项钻进参数便于调节，适用范围广泛，在不同地质条件均取得良好施工效果。
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