摘要：在工程建设中，钻孔灌注桩是一种十分常见的深基坑围护措施。各种成桩方式施工效率的快慢及施工成本的高低各不相同。本文通过采用旋挖钻快速成桩的案例与传统成孔方式进行比较，旋挖钻机成桩显现出十分显著的成孔效率和环保、成本优势。
关键词：深基坑 钻孔灌注桩 成孔 工艺 质量控制
在市政工程深基坑开挖中，密排灌注桩是常见的基坑围护手段。直径1m以上钻孔灌注桩成孔方式常见有回转式钻机成孔、冲击钻机成孔、HPE液压插入机成孔（全套管护壁扩孔法）、旋挖钻机成孔等。在环保要求较高，场地有限的市政占道施工环境中，施工效率的快慢及施工噪音的大小是选择钻机型式的重要因素。本文介绍了深圳河湾污水截排二期工程（后海湾截排）项目深基坑钻孔灌注桩采用旋挖钻机快速成桩的施工方案及工艺，及其与其他成桩方式相比较的优势。
（一）工程概况
深圳河湾污水截排二期工程（后海湾截排）项目工程位于市南山区，主要施工任务沿工业八路由东往西采用顶管管道及矿山法隧道至大南山，采用矿山法下穿大南山及月亮湾大道后至终点南山污水厂。其中，矿山法隧道全长2904m，在S1+402处设有一出渣洞，在S2+625处增设一座Wz15井作为隧道开挖工作竖井，以增加工隧道施工工作面。该井位于工业八路上，采用高压旋喷桩+密排旋挖灌注桩+钢筋混凝土檩梁支护方式，基坑安全性等级为一级，井深32米，间距4米一道檩梁，井内侧桩间土采用挂网喷混凝土防护。深基坑灌注桩桩径1200mm，实际桩间距2600mm，桩身、冠梁和檩梁混凝土强度等级为C30，共30根桩，桩长35m。
（二）Wz15井地质概况
Wz15井地质情况由上至下分别为：
①人工填土（Qml）：主要由粘性土混生活垃圾、建筑垃圾堆填而成，结构松散，平均层厚3m。
②第四系坡积层，含砾粉质粘土，平均层厚4.6m。
③第四系残积层，砾质粘性土，由花岗岩风化残积而成，粘性差，遇水易软化。平均层厚10.5m。
④全风化花岗岩，结构基本破坏，呈砂土状，本层底部不均匀夹有强风化或中风化岩块，遇水易软化。平均层厚7.7m。
⑤强风化花岗岩，呈坚硬砂土状（局部位置底部为碎块状），岩质松软，遇水易崩解。平均层厚5.6m。
⑥中风化花岗岩，岩体基本质量等级为Ⅳ类。平均层厚2.60m。
⑦微风化花岗岩主要矿物成分长石、石英、长石、云母等，岩质坚硬，裂隙较发育，岩体基本质量等级为Ⅱ～Ⅲ类。平均层厚8.7m。
地下水在地表下约8m。水赋存形式有第四系孔隙水、风化基岩孔隙、裂隙水及基岩风化裂隙水。
二、成孔机械选择
根据地勘资料，该基坑花岗岩地层中，微风化花岗岩饱和单轴抗压强度为65～100Mpa，桩底端深入微风化花岗岩最深处1.0m。就地质条件，该基坑钻孔灌注围护桩成孔可以选择冲击钻机成孔、旋挖钻机成孔。因须钻入中风化、微风化花岗岩层，不选用回转式钻机。考虑到施工效率的快慢、施工噪音大小、施工场地等因素，选择采用旋挖钻机成孔的方式。选择中联重科ZR280A-1旋挖钻机进行钻孔，采用D1400钻头（对中、微风化岩层，依次配用牙轮筒式取芯钻头+锥形螺旋钻头一层双底的螺旋钻斗）；同时配置2～3台泥浆罐车配送泥浆。
三、施工工艺
施工工艺流程：测量定位→钻机就位→埋设护筒（泥浆储备）→钻孔→终孔→清孔及检测→钢筋笼的运输及安装→安放导管→二次清孔→浇筑混凝土→桩身检测。由于钢筋笼与安装至桩身检测最后一道工序与其他传统成桩方法基本相同，以下不再赘述其施工工艺。
（一）测量定位
采用全站仪精确定位桩孔中心，用十字线法钉放四个控制护桩，以四个护桩为基准，控制护筒的埋设位置和钻机准确就位。施工时，护桩要做好保护。
（二）钻机就位
钻机就位前，先用液压破碎锤凿除路面混凝土基层，避免因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动，影响开钻精度。调整桅杆角度，将钻头中心与钻孔中心对准，对位误差≤20mm。调整钻机平整稳固，保证主动钻杆垂直地面，垂直度偏差<1%L。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，即可利用自动调整系统保持垂直状态并锁定。
（三）埋设护筒
护筒采用8mm厚钢板卷制成型，其内径比设计桩径大200mm，上、下口外围加焊钢筋加劲环，钢护筒长2m。检查护筒焊缝牢固、密封不漏水后再进行安装。护筒安装时，钻机操作手利用扩孔器将桩孔扩大，挖除孔位处护筒埋设深度范围的土，之后利用旋挖钻将护筒吊装到位后直接压入土中。护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。护筒安装好后，用粗粒土将护筒外侧周围回填密实。护筒顶高于原地面0.3m，以便钻头定位及保护桩孔。
（四）泥浆储备
由于地下水位相对较高，采用静态泥浆护壁钻进工艺。本项目场地有限，设置了临时沉淀池，用于临时蓄积施工污水并及时抽排至泥浆罐车内运走。钻孔用的泥浆采用罐车拉来的成品泥浆。泥浆相对密度：1.02-1.10，粘度：18-22s，砂率≤4%，泥皮厚度：<2mm，PH值：大于7。
（五）钻孔
1、钻孔作业
刚开始钻进时，速度要缓慢，尽量减少钻杆晃动，保证钻孔的垂直度。钻进时要控制好钻斗在孔内的升降速度。速度过快，钻斗内的水流会冲刷孔壁；甚至在钻斗下方产生负压而导致塌孔；钻头的升降速度控制在0.75～0.80m/s。随钻孔深度的增加，其升降速度宜减小。软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔； 硬岩中先用螺旋钻头成小孔，然后用旋挖斗进行扩挖成孔。
2、地质情况记录
钻进施工时由专人及时填写《钻孔记录表》，主要填写内容为：工作项目，钻进深度，钻进速度及孔底标高。交接班时应有交接记录；根据钻进速度的变化和土层取样认真做好地质情况记录，绘制孔桩地质剖面图。 （六）终孔
钻孔达到设计深度后，核实地质情况。通过钻渣，与地质柱状图对照，以验证地质情况是否满足设计要求。满足设计要求后，立即对孔深、孔径、孔型进行检查。孔深及沉渣厚度检测：成孔后，根据旋挖钻显示界面的钻孔深度L1，利用测绳测量孔深L2，两者对比，如果L2小于L1，更换清底钻头，进行清底，并重新测定孔深。监理工程师验收合格后，进行清孔作业。
（七）清孔及检测
采用换浆法清孔，清孔时注意保持孔内水位。
清孔分两次进行，钻孔深度达到设计深度后进行第一次清孔，清孔满足规范要求后才能吊装钢筋笼。
四、成孔效率
由于采用设备为中联重科ZR280A-1旋挖钻机，施工人员技术水平高，失误现象较少，平均施工速度为3根/天。
五、采用旋挖钻与采用传统的旋转式钻机、冲击钻机相比较之优势
采用旋挖钻与采用传统的旋转式钻机、冲击钻机经济技术比较见表5-1。
表5-1 各种钻机成桩经济技术比较表
虽然从钻孔桩上看冲击钻节省了近17万元，但是从到排污、占道以及节省后期主体工程工期成本上综合考虑，旋挖钻机综合成本将低很多。
本次使用旋挖钻机，与传统的冲击钻机相比，具有以下优点：
其一，自动化程度高，劳动强度低，成孔快，缩短了工期；成桩质量好。
其二，钻孔施工过程中，噪音相对较小、振动小，对周围人民群众的生产生活造成的影响较小；不需要泥浆池，环境污染小。
其三，质量稳定，不易出现塌孔现象。
其四、综合施工成本低，经济效益相对较好。
虽说旋挖钻机市场上租赁台班较传统的旋转钻机和冲击钻机贵，但通过本项目的实践应用表明，其综合成本较传统钻机是低的。旋挖钻机在城市市政工程桩基施工中有广泛的运用前景。
参考文献：
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