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摘要：本文提出桩尖开孔式大管径薄壁管桩施工技术，在确定地下存在超厚中粗砂及坚硬夹层后，采用旋挖钻孔机旋挖引孔，利用钢护筒护壁，将硬质土层取出后用混合渣土换填，使用开口桩尖沉桩排汽穿透夹层，达到设计持力层，进而获得良好的工程效益。
关键词：大直径薄壁管桩；坚硬夹层；旋挖引孔；钢护筒护壁；混合渣土换填
1.引言
当前，大直径管桩应用技术将逐渐转向民用，但当地质中存在中部为坚硬夹层或密实砂层断层下部为淤泥层断层后才进入强风化持力层时，直接锤打管桩容易出现连续断桩及爆头现象，极具技术挑战性，为此提出旋挖机旋挖开孔且开口桩尖穿透关键施工工艺，并在工程应用中获得良好的工程效益。
2.技术特点
设计独特的开口桩尖平衡旋转过程中的静压差，开口桩尖沉桩排汽穿透夹层，达到设计持力层，引孔换填不影响端承桩受力，沉桩穿透深度可满足要求。采用防泥浆涨裂管桩技术，大直径开孔管桩管径可达Φ800～1200mm，混凝土强度可达C80，管节长度达30-50m，采用开口桩尖利于桩内泥浆及水排出，同时在桩头处设置排气孔有利于积水排出，若有积水涌出排气孔可降低锤击档位，观察内部是否有泥浆涌出以防止泥浆胀裂管桩。设置专用替打装置，若桩内出现泥浆涌出可用专用替打装置在管桩上进行沉桩作业，在桩位净距2m以内时引孔应跳格引以防止桩位过近引起塌孔穿孔。
3.原理及要求
在确定地下存在超厚中粗砂及坚硬夹层后，采用旋挖钻孔机旋挖引孔，利用钢护筒护壁，将硬质土层取出后用混合渣土换填，使用开口桩尖沉桩排汽穿透夹层，达到设计持力层，引孔换填不影响端承桩受力，沉桩穿透深度可满足理论和静载试验要求，最终完成特殊地质条件下管桩桩基工程施工。
4.施工控制及技术要点
4.1测量放线
在钻孔前使用全站仪进行桩位点放样，放样后在桩位的四周设控制护桩并进行复测，误差控制在5mm以内，待验收合格后方可进行钻孔施工。
4.2 埋设钢护筒
根据测量桩位点埋设钢护筒，钢护筒采用壁厚14mm普碳（符合GBT700标准）钢板定型加工，内径大于管桩100～150mm，并大于旋挖钻头直径200～300mm，钢护筒位置应埋设准确，护筒与坑壁之间应用粘土填实。护筒的埋设采用振动锤机震动压入法来完成，首先就位振动锤，夹起护筒，正确就位，用振动锤将其垂直压入土体中，在压入过程中用两台经纬仪在两侧呈90度角进行观测，发现垂直度问题立即进行纠正。护筒顶标高应高于施工面200～300mm，并保证其护筒中心位置与桩中心偏差小于20mm。护筒的埋设深度：根据振动锤夹具起吊量限制单节起吊长10～12m以内可用一节长护筒，超过时需用一长一短二节护筒甚至三节护筒。若超24m引孔，则需准备12m和24m二节长护筒，根据地质报告在不塌孔的情况下先埋设10～12m护筒，再拔出短护筒，用履带吊机辅助吊入长护筒插入，再用振动锤夹住钢护筒中间受力处，将下半截护筒埋设至地表以下，用锤夹夹住护筒上口继续埋设至地表上部1m处，待旋挖机引孔符合后用履带吊配合振动锤拔出长护筒。若出现塌孔，则随即注入泥浆，并应保证孔内泥浆液面高于地下水位1m以上进行护壁。
4.3旋挖钻机就位
旋挖钻机就位前应将场地进行平整，以使旋挖钻机在钻孔时保持平稳，不发生倾斜、位移，钻头对准孔位后开启电机进行钻孔作业。旋挖钻机可自动调整垂直度，在旋挖钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确后，即可开始进行旋挖作业。
4.4 旋挖钻进施工
开钻前用水准仪测量孔口护筒顶标高，以便控制钻进深度，当旋挖钻机就位及泥浆制备检验合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在50cm左右并注意钻进速度，调整不同地层的钻速。在钻进过程中采用水平尺随时观测检查，调整和控制钻杆垂直度而且必须保证每挖一斗的同时及时向孔内注浆，使孔内水头保持一定高度，以增加压力保证护壁的质量。
4.5 旋挖深度控制
旋挖引孔主要目的是为了穿透中粗砂层。具体旋挖深度以挖过地勘报告中的中粗砂层为准，并将结合现场实际情况中的旋挖出的土样综合考虑确定。
4.6 成孔回填及护筒拔除
对于已经完成的桩孔，采用混合渣土回填，以避免后期沉桩过程中出现溜桩现象，先将现场旋挖出来的浆土运至场外泥浆废弃点，然后用含碎石渣的渣土进行回填。在回填过程中，地表15m以下区域每回填5m用旋挖桩机压实一次，地表至地表以下15m内区域每回填完1～2m用旋挖桩机压实一次。回填完毕后采用液压振动锤拔除钢护筒，并用勾机对桩位附近进行平整处理，将多余的渣土运至临时堆场以便于桩机沉桩施工。
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图1 护筒拔除
4.7 锤击沉桩
引孔后采用渣土回填，土密实度相对较差，在刚开始压锤时，要特别注意压锤的重量，尽量开最低能量档，甚至空锤轻轻敲击几下防止溜桩，待桩在最低档锤击不下沉时，方可加大能量继续沉桩。桩尖宜采用开口桩尖，利于桩内泥浆及水排出，但要注意在桩头处设置排气孔，利于积水排出，如有积水涌出排气孔应降低锤击档位，观察内部是否有泥浆涌出，防止泥浆胀裂管桩。若桩内出现泥浆涌出，则用专用替打装置在管桩上进行沉桩作业。桩位净距2m以内时，引孔应跳格引，防止桩位过近引起塌孔穿孔，引孔作业和打桩施工应密切配合，随钻随打，引孔和打桩应在同一个台班内完成。其中，锤击沉桩如图2所示。
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图2 锤击沉桩
4.8 接桩实施
桩长不足时应考虑接桩，当首节沉桩压至桩头距地面0.5-1.0m时停止压桩，开始进行接桩作业。接桩前将上下桩端头板用钢丝刷清除浮锈及泥污，然后下放桩身进行对桩。上下两节端头板对中、调直后，采用手工电弧焊在坡口周围点焊4-6点，然后再次进行垂直度的调整，若端头板间隙过大应加塞铁片。为减少焊接变形引起节点弯曲，焊接时由二名工人对称施焊，焊接层数不少于三层且焊缝应均匀饱满（焊缝与坡口平），焊接采用二氧化碳保护焊。焊接完成后自然冷却8min以上，然后刷涂一层沥青防腐漆后，继续压桩。如果有多节管桩，重复以上工序即可。
4.9桩顶标高及贯入度确定
为使桩尖开口管桩打入到指定标高，应提前在送桩器上做好水平标尺，送桩时只要将送桩器向下锤击到终锤标高线与水准仪十字丝横丝对齐即可。控制时由终锤标高线向下引3道100mm线，以10击贯入度小于等于12cm且总锤数不超过2500击时以设计桩尖标高为控制指标。
5.结论
本文研究了大管径薄壁管桩施工技术，采用旋挖钻孔机旋挖引孔和利用钢护筒护壁，将硬质土层取出后用混合渣土换填，使用沉桩排汽穿透夹层，获得良好工程效益，具有推广和应用的前景。