张俊楠
上海金鹿建设（集团）有限公司 上海 200335
摘要：随着我国不断加大对基础设施建设的重视程度和投入力度，建筑行业迅猛发展。桩基工程作为建筑工程中不可或缺的重要组成部分，其施工质量在很大程度上决定了整体建筑工程的施工质量。当前，旋挖钻孔成桩施工技术在建筑桩基工程中的应用越来越完善化，越来越成熟化。为此，全面探究建筑桩基工程中旋挖钻孔成桩施工技术的实践应用就显得尤为重要。
关键词：建筑桩基工程；旋挖钻孔成桩；施工技术
高层建筑具有体量大，荷载强等基本特征，为此，建筑工程对桩基工程安全性的要求也更高。对此，本文概括了旋挖钻孔成桩施工技术的优势，并结合工程项目实例，围绕旋挖钻孔成桩施工技术在桩基工程中的实践应用展开了探究，旨在为相关人员提供有价值的参考意见。
1.旋挖钻孔成桩施工技术的优势
旋挖钻孔成桩施工技术属于钻孔灌注桩技术范畴，钻机以筒式钻头为主，且钻头配有活塞装置，可以在持续高速回旋状态下破碎岩体，并且在伸缩钻杆与提升装置的协调配合下将破碎后的小体积岩体传送到钻孔外，直至实际钻进深度达到预计钻进深度。
1)施工效率高。通常情况下，旋挖钻机以全液压传动方式为主。液压式旋挖钻机的驱动力远远超过纯电动旋挖机，且扭转力矩较小，旋挖效果突出。合理运用液压式旋挖钻机，可以显著提升钻孔速度，缩短钻孔施工周期。
2)钻孔质量好。在计算机信息技术的支持与协助下，施工人员可以对旋挖钻机钻进施工中的各项关键参数进行灵活控制，如钻进深度、钻进速度以及钻进压力等。并且，施工技术人员可以在智能终端显示屏上如实观察到各项参数的变化情况。由此，施工技术人员可以精确控制成桩位置精确度与垂直度，有效避免开挖深度不足或开挖深度过大等问题[1]。在整个旋挖钻进施工流程中，将钢套管作为辅助工具，有效解决钻头在复杂地质结构环境使用过程中经常出现的缩颈问题，在提升钻孔效率的前提条件下，保证成孔的质量。
3)清孔流程简便化。旋挖钻孔机在钻孔施工中所产生的泥浆量较少。与正反循环钻机相比，旋挖钻机可以减少5％～10％的泥浆量。如果全程使用钢套管，且在地质环境良好的地点，旋挖钻机的使用甚至不会产生泥浆量，不仅省略了清孔环节，也节省了大量的泥浆清理运输费用，降低了工程投资成本。此外，孔底沉渣量较少，还可以降低清孔工作频率，减轻对桩孔的干扰程度，提升桩孔的完整性，增强桩孔的承载负荷能力。
2.旋挖钻孔成桩施工技术在建筑桩基工程中的应用
2.1项目概况
以某建筑工程为例。该工程总建筑面积约为1047.35m2，所处区域以剥蚀浅丘地质结构形式为主，整体呈北高南低走势。地基基础为软土地基，由黏性土、粉砂土等组成。如果不对软土地基进行夯实加固处理，必定会影响桩基工程以及整体工程的质量安全。与此同时，岩层结构体积较大，且分布不均匀，在一定程度上增大了桩基工程的施工难度。尽管该场区地表水有限，但是场区排水条件较差，极易在持续强降雨天气状况下出现较大深度的积水。在这样的环境条件下，如果采用回转钻进施工方式，不仅钻孔难度较大，极易发生孔壁坍塌问题，而且水电消耗量也相对较大，会造成严重的资源浪费。由此，施工团队决定采用旋挖钻孔成桩施工技术，在保证工程质量的前提条件下，尽可能的提升施工效率，缩短施工周期，节约投资成本。
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图1旋挖钻孔成桩施工流程图
2.2旋挖钻孔成桩施工的关键技术
2.2.1施工准备
旋挖钻孔成桩施工以机械化施工形式为主，且施工流程繁琐复杂，所需要使用的机械设备种类和数量较多。为此，在正式施工前，相关人员要积极做好机械设备准备工作，清点机械设备数量，检查机械设备性能，结合施工要求，对各类机械设备的运行参数进行合理调整[2]。由此，提升机械化施工水平，加快施工进度。
1）预先选定施工场地，钻机设备准备就位，优选辅助钻机设备，对软土地基进行夯实加固处理，避免因地表结构承载负荷能力不足，导致旋挖钻机放置地点发生不规则沉降，影响旋挖钻机的功能稳定性和旋挖施工质量。
2）针对施工方案的完整性、合理性与可执行性进行系统分析和客观论证，积极做好施工方案交底和施工技术交底工作，提高整体工程施工质量水平，确保工程施工质量达到标准要求。
3）编制完善的施工组织规划方案，交由承建方与监理方联合审查，审查无误后，参照施工计划进行施工。
4）参照承建方提供的设计图纸、施工方案以及建筑轴线，明确桩位，以确保后续施工的有序开展。
2.2埋置护筒
在旋挖钻孔成桩前，要通过设置护筒的方式，提升桩孔内壁的安全性，避免桩孔坍塌。与此同时，充分发挥对孔口的保护作用。在埋置护筒时，严格控制护筒标高与地下水位之间的距离，保证顶部土层的安全性，避免土层脱落沉积到桩孔内，增大钻杆活塞的运行阻力。在实际施工中，优先考虑护筒的适用性，以免护筒在使用过程中出现质量缺陷。
此外，在连接套筒时合理选择焊接处理工艺。如果套筒的强度不足，使用钢筋进行击鼓处理，最大程度的提升护筒的强度等级。在埋置护筒的过程中，使用钻头进行钻孔。当实际钻进深度小于设计深度1米时，利用钻机的液压系统将护筒置入到钻孔中。相关人员要实时检查护筒的垂直度，确保护筒重心与桩孔中心保持一致。最后，对护筒周边的土体进行夯实加固处理，避免护筒发生倾斜或位移等不利问题。
2.3制备泥浆
在旋挖钻孔成孔施工中，由于岩土体结构特殊，组成成分复杂，开挖深度较大，且地下水位变化不确定性，极易出现钻孔变形或坍塌等问题。一旦出现这些问题，就会影响后续施工以及整体桩基工程的施工质量。为此，施工人员多采用泥浆护壁方法，以提升钻孔的安全性，最大程度的减轻地下水位变化的不利影响。与此同时，现场管理人员要对泥浆制备环节进行重点管理，并采用如下几种管理手段：
①平整土地，开挖一定面积和体积泥浆池，对泥浆池底部与四周池壁进行平整处理。如果泥浆池所在区域含有砂性土，则需要铺设土工塑料布进行处理，避免泥浆因土质条件不理想而出现渗漏问题[3]。②使用膨润土制备泥浆，结合膨润土比例，添加适量的水，对混合泥浆进行充分搅拌。③搅拌结束后，对泥浆进行性能测试试验。根据测试试验结果，对混合泥浆的原材料比例进行灵活调整。由此，在确保泥浆性能达到施工要求的前提条件下，节省原材料。
2.4钻孔施工
结合施工现场地质结构条件，选择对应规格的旋挖钻机。指定专业人员对钻机进行性能调试，合理调整钻机的运行参数，避免钻机在后续投入使用过程中出现性能故障，延误施工。性能调试结束后，将钻机转移到指定施工地点。检查钻架的安全性，严禁钻架出现水平位移或不规则沉降问题。钻头中心与护筒重心保持一致，清理钻头回转半径内的障碍物，以免钻头高速运转与障碍物发生不必要的刮碰，导致钻头损坏或桩孔坍塌。
在钻孔施工过程中，钻杆必须始终保持垂直状态，待钻头实际下沉深度达到预计深度后，对地基岩土体进行破碎处理。将经过破碎处理的小体积岩土快积存到料斗内，通过观察仪表盘判断岩土碎块是否装满料斗。如果料斗容积达到饱和，通过钻杆与提升装置将料斗内的岩体快运送到桩孔外。使用专业运输车辆将多余的岩土碎块集中运送到指定地点，减轻桩孔周边地表结构的重力负荷。钻孔施工结束后，移除钻机，对桩孔孔形、深度、垂直度与直径等关键数据进行检查，确保各项关键数据满足标准要求。具体标准如表1所示。
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2.5放置钢筋笼
施工人员要结合现场概况对钢筋进行合理布置，配置一定数量的箍筋，并采用电焊工艺对钢筋进行连接处理。在对钢筋进行加紧操作时，将钢筋的平整度控制在50毫米以内。采用集束绑扎或梅花焊接的方式对钢筋进行紧固处理，避免钢筋发生位移。
钢筋笼加工制作结束后，将钢筋笼垂直放置到桩孔中，避免钢筋笼外壁与桩孔内壁发生碰撞，导致桩孔坍塌。钢筋笼放置结束后，检查钢筋笼的位置稳固性，在必要的情况下，采用焊接处理工艺，进一步提升钢筋笼的稳固性。
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图2建筑灌注桩施工，钢筋笼偏位、变形
2.6灌注混凝土
在混凝土施工中，施工人员要严格控制混凝土配制比例，对混凝土进行充分搅拌，避免混凝土在运输过程中出现分层离析现象。在混凝土浇筑前，施工人员要对桩孔深度与直径进行全面且细致的检查，在导管底部距离桩孔300毫米的位置进行水封试验，判断导管是否存在渗漏点。当导管内混凝土高度达到4米时，缓慢提升导管。当混凝土实际灌注高度接近桩顶时，采用介入导管的方式对灌注高度进行灵活控制。拆管前，对桩孔内的混凝土高度进行检查。施工人员要积极做好施工数据记录工作，并根据施工数据调整施工工艺，以最大程度的保证整体施工质量。
3.旋挖钻孔成桩施工重点环节的质量控制
3.1加强孔底沉积淤泥控制
旋挖钻孔施工技术的原理是通过钻头的切削与提升作用，改变原有钻孔孔底形态，形成条状形态。由于钻孔底部表面的坡度较缓，所以钻至设计标高时，并不会对钻孔四壁的土体造成较大程度的扰动。由于缺少聚集淤泥的漏斗装置，所以施工人员必须加强稳定液管理，以提升稳定液与钻孔土体的黏结程度，有效控制固相含量，预防稳定液下沉速率过快，达到控制旋挖量的目的。当钻孔深度达到设计标高后，对钻孔孔位、钻孔孔径以及钻孔深度进行全面且细致的检查。在确认各项关键参数达到标准要求后，如实填写各类关键参数，编制参数报告，递送至总监理工程师处。经由总监理工程师确认后，清理孔底沉积的淤泥和残渣，对水下混凝土进行灌注。通常情况下，从清孔到混凝土灌注的持续时间多控制在1.5—4小时之间。
3.2严格控制混凝土配合比
严格参照标准规范配置混凝土，对水下混凝土进行灌注，并且实时检测混凝土塌落度，有效避免导管堵塞问题。在焊接钢筋笼时，焊平主筋，以免拔出导管时与钢筋笼发生刮碰。严格控制导管提升高度，以免导管意外脱落。对导管进行耐压试验与测漏试验，确保导管抗压强度达到标准要求，确认导管无渗漏点[4]。单桩混凝土尽可能的一次浇筑成型，对留置的必要施工缝进行填充处理，以免地下水上涌灌入混凝土，导致混凝土出现分层离析现象。由此可知，缩短混凝土材料供应时长至关重要。
3.3预防钢筋笼被顶托上浮
导致钢筋笼上浮的原因是多种多样的。其中，常见的原因就是全要管拔除速度过快、导管与钢筋笼碰撞等。此外，由于混凝土表面与钢筋笼底口距离较近，一旦混凝土灌注速度过快，就会导致混凝土快速下落到导管底口，形成一定强度的反冲力，而这种反冲力超过钢筋笼的自体重量，就会导致钢筋笼上浮。
预防钢筋笼上浮的控制措施如下：①将孔口吊筋固定在钢筋笼上端；②在灌注混凝土时，尽可能的提升灌注效率，加快混凝土在钢筋笼内的流动速率；③当混凝土接近钢筋笼时，减缓灌注速率，并对导管进行埋置处理；④当混凝土进入钢筋笼1—2米时，缓慢提升导管，在增大钢筋笼在下层混凝土埋置深度的基础上，减小导管在混凝土中的埋置深度；⑤混凝土灌注结束后，随着导管内混凝土柱高度的降低，压力差也随之缩小，泥浆黏稠度增大。当混凝土上升速率减慢，甚至是停止上升时，对混合泥浆进行稀释，并抽取沉淀残留物，确保混凝土灌注施工的有序开展。
3.4塌孔预防措施
在钻孔施工中导致塌孔的原因是多种多样的。结合以往积累的实践经验可知，塌孔诱导因素主要包括护筒底部密封度不足、桩孔内水位持续下降、静水压力大幅度降低、泥浆性能不符合标准要求、施工操作步骤不合理、护筒周围堆积杂物重量过大、机械振动效应过于强烈等等。上述这一系列因素都是可能导致塌孔的直接因素或间接因素。若塌孔程度较为轻微，且经过调查分析未呈现出明显的恶化倾向，可以继续钻孔施工。若塌孔程度较大，必须暂停钻孔施工，使用泥砂与碎砾石对桩孔进行回填，待回填部位下沉结束且维持稳固状态后，重新钻孔。需要格外强调的是，施工人员必须实时检测泥浆浓度，适当提升泥浆浓稠度，减缓钻孔速度，以免发生二次塌孔问题。
4结语
综上所述，旋挖钻孔成桩技术具有适用性强、安全系数高、施工效率快等优势特点。合理运用旋挖钻孔成桩施工技术，不仅可以提升施工效率，加快施工进度，还可以节省材料用量，降低噪音分贝，减轻环境污染。这对于推动整个建筑工程行业逐步趋向节能环保方向发展具有现实意义。
参考文献
[1]钱斌,郭晗.房屋建筑桩基工程中旋挖钻孔成桩施工技术探析[J].砖瓦世界,2020,000(002):91.
[2]常伟伟.建筑桩基工程中旋挖钻孔成桩施工技术分析[J].智能城市,2020,v.6;No.96(23):163-164.
[3]陈磊,赵峰.试述建筑桩基工程施工中旋挖钻孔成桩施工技术的应用[J].中国房地产业,2020,000(011):48.
[4]李维斌.建筑桩基工程施工中旋挖钻孔成桩施工技术的应用研究[J].中华建设,2020,No.209(04):146-147.