基坑支护中旋挖桩施工方法及质量控制

 

 

1 工程概况

 

       该项目位于成都市高新区，项目用地33.5亩，总建筑面积约137000平方米。由运营中心主楼、培训中心、后台服务中心三栋建筑组成，地下室为三层整体贯通，基坑开挖深度约20米。 

 

       基坑支护设计采用旋挖桩+锚索的支护体系。桩长27m，其中嵌固段7.5m，桩径1.2m，桩间距为2.5m。设第四道预应力锚索，锚索锚筋采用4束Φs15.2的钢绞线，锚索长度分别为20.5m、17.5m、16.5m、12.5m。本项目共设计旋挖桩206根，总工期60天，正常情况下一台设备一天完成3根，高峰期采用两台桩基同时施工，实际工期55天完成。 

 

 

1.1 工程施工重点分析 

 

       桩身直径达1.2米，间距密，桩位的定位非常重要，如何确保桩长符合设计要求及水下混凝土浇筑质量是旋挖桩施工中的一个重点；由于本项目钢筋笼长，而且是非对称配筋，吊装钢筋笼时要注意钢筋笼的方向以及在吊装过程中避免产生变形。本工程土层分布不均匀，对于不同的土层钻头的正确选择是加快旋挖桩施工的速度，避免出现卡钻现象。 

 

 

2 旋挖桩成孔原理及工艺流程

 

2.1 旋挖桩成孔原理 

 

       旋挖成孔利用可伸缩的旋式钻杆在机具重量、油缸压力及动力扭矩的共同作用下，通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再用卷扬提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，如此循环往复，不断地取土卸土，直到钻至设计深度。 

 

 

2.2 施工工艺 

 

       旋挖钻机成孔与传统回旋钻机基本流程一样，只是旋挖钻机利用操作室内电脑装置能够实现桩身垂直度自动检测、钻孔深度自动控制、挖土回转平台自动对准，自动化程度高，成孔速度快。 

 

其施工工艺流程如下： 

 

       场地平整―桩位放样―钻机就位―制备泥浆―注浆钻孔―成孔检查―清孔―吊放钢筋笼―二次清孔―安装砼导管―水下砼浇筑―成桩―起拔导管―装机移位

 

 

3 旋挖桩施工过程中主要控制要点

 

3.1放线定桩位及高程 

 

       根据政府部门提供的基准点坐标，本工程采用全站仪准确放样出各桩点的位置，使其误差在规范要求范围内。

 

 

3.2埋设护筒 

 

       根据现场上部土层情况，松软土层的部位开钻前设置护筒护壁。护筒的内径稍大于桩外径，护筒四周分层填实粘性土，要求桩中心与护筒中心线重合，护筒顶部宜高出地面30cm。 

 

3.3泥浆制备 

 

       泥浆护壁是旋挖钻机成孔过程中保证桩孔壁稳定的关键，在钻孔施工过程中，为了防止塌孔，稳定孔内水位及便于携带钻渣，通常采用膨润土制备成泥浆进行护壁，在土层地质条件较好的情况下也可以利用场地本身粘土进行泥浆制备。 

 

3.4钻孔 

 

       钻机应根据地质条件的不同选择不同的钻头，现场一般根据地勘报告情况备用有几种钻头，上层粘性土采用端螺旋钻，卵石层采用岩心螺旋钻头，坚硬的岩石层采用岩心回转斗。 

 

3.5成孔检查 

 

       成孔达到设计标高后，采用测绳对孔深进行检查，对孔深、垂直度进行检查，不合格时采取措施处理。如果孔底虚土厚度超过规范要求或者有蹋孔现象，采用钻机重新进行清孔，直到满足规范要求为止。 

 

3.6清孔 

 

       本工程旋挖桩成孔主要采用钻具本身进行桩底清孔，清孔时宜将钻头提高至离孔底100-200mm进行空转，但速度不宜过快，同时应注入性能指标符合要求的新泥浆。 

 

3.7钢筋笼制作安装 

 

       本项目钢筋笼长27米，为了避免在旋挖孔中焊接钢筋笼，该工程采取整体钢筋笼吊装法，钢筋笼在地面制作好然后吊放进孔内。在钢筋焊接时首先在螺旋钢筋笼内部焊接加强圆箍，起吊采用三点起吊，起吊绳索分别固定在两端圆箍的主筋和最中间的一个圆箍焊接的主筋上，然后慢慢起吊至竖直状态，再下放到已成型的旋挖孔中。 

 

       由于采用非对称配筋，钢筋笼吊放安装时应特别注意钢筋笼安置方向。在吊放钢筋笼过程中，要缓慢均匀，尽量避免钢筋笼倾斜及摆动，应注意使其不能碰撞孔壁，当吊放受阻时，不能强行加压下放，以防坍孔，笼体变形。 

 

 

3.8导管、漏斗安装 

 

       导管采用φ30cm钢管，每节段长3m，导管节段采用法兰盘、粗螺拴连接，导管采用逐节段连接、逐节段下放的方法安装，导管下口距孔底控制在40±5cm高度：导管上口距孔口控制在200±15cm高度。导管安装完毕，再将漏斗连接在导管上口，并整体吊置于钻架。 

 

 

4 旋挖桩施工过程中质量防治

 

4.1 塌孔 

 

       塌孔是旋挖灌注桩施工中常见的问题，其原因通常是由于泥浆密度不够或者其他指标不符合规定，使孔壁没有形成足够强度的泥皮，因此泥浆护壁效果差，另外在钻孔时，钻机的震动将钻孔土震塌。通常的解决办法是根据不同土层选配与之相适应的泥浆，严格控制泥浆稠度，同时通过加垫木使钻机在钻进时减小震动强度。塌孔后采用套筒复打，混凝土浇筑会出现大肚子的情况，造成混凝土浪费和影响桩外观质量。 

 

4.2 孔底沉渣过多 

 

       孔底沉渣过多的主要原因是清孔不彻底或者清孔泥浆比重过小等原因造成，防治这类原因的主要办法是在终孔后钻头提高10-20cm保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟，且清孔时应采用优质泥浆，应严格控制泥浆的比重和粘度，不要直接用清水置换；另外，可利用浇筑混凝土时提高混凝土初灌对孔底的冲击力，利用混凝土强大的冲击力冲起沉渣或淤泥，最终排出桩孔外。 

　

 

4.3 钢筋笼上浮 

 

       为防治该情况发生，在浇筑混凝土时可采用吊装加套等方法顶住钢筋笼上口，混凝土面接近笼底时要控制灌注速度，尽可能减少混凝土从导管底口出来后对钢筋笼产生的冲击力，且在浇筑过程中应勤探测、勤拆管，直到钢筋笼埋牢后恢复正常埋置深度。 

　

 

4.4 断桩 

 

       混凝土塌落度过大或者过小以及浇筑过程的不连续是造成断桩的主要原因。在混凝土浇筑前，应测试混凝土塌落度，对于塌落度不符合要求者应予以退场处理，杜绝不符合要求的混凝土进入施工现场，且应要求混凝土供应商对混凝土配合比进行准确配比，使混凝土具有良好的和易性和流动性。 

 

 

4.5 埋管 

 

       在混凝土浇筑过程中导管埋深过大以及浇筑时间过长，容易导致已浇筑的混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力而造成埋管。在浇筑过程中如果混凝土供应不及时，则导管插入混凝土中的深度以5-6米为宜，每隔15分钟左右将导管上下活动几次，幅度以2米左右为宜 

 

 

5 结束语

 

       旋挖桩以其施工质量可靠、施工效率高、设备操纵简便、噪音低、污染小以及适应性强等特点，极大程度上满足了建筑对施工周期及施工质量上的要求，虽然造价较高，但从早日投产见效考虑，现阶段该工艺不失为理想的施工工艺。 

 

       从成都市中国邮政储蓄银行金融后台服务中心项目来看，旋挖桩工艺成功的节省了施工时间，提高了围护结构的安全性。目前，随着成都市天府新区的开发和成都北改工程的启动，旋挖桩桩的应用将在成都市得到更为广泛的应用，旋挖桩技术和施工管理水平也将得到快速的发展。