浅谈旋挖钻孔灌注桩在工程中的推广运用

　　摘要：昆钢淘汰三台20㎡烧结机改造工程采用旋挖钻孔灌注桩基础，由于在螳螂川河边，地下水位高且水量丰富，荷载要求较大。现结合该工程在施工过程中遇到的问题，总结防治处理措施。
　　关键词：灌注桩、施工过程监控、水下混凝土浇灌、防治措施
　　一、工程概况
　　 昆钢淘汰三台２０m２烧结机改造工程是为满足高炉生产需要，向高炉提供数量充足、品质优良的入炉原料，提高烧结生产装备水平，淘汰落后生产设备的改造。主要建筑的基础荷重为200~350KPa，设备基础重为200KPa。烧结主厂房高46.5m,工艺线复杂，荷载较大，采用浅埋基础不能满足强度和变形限制要求，选用人工挖孔桩安全得不到保障。根据工程地质勘察报告，该场地地下水量丰富，水量较大，且具有一定承压性，在水压力及水位波动情况下易坍塌，成孔难度大。地层含有0.8—1.5m流砂层，因此，烧结机主厂房设计方案选用旋挖钻孔灌注桩做地基处理。该工程旋挖钻孔灌注桩共473根，桩径为800mm~1000mm，深度在12~18m之间。现从旋挖钻孔灌注桩在施工过程中如何进行监控以及遇到的问题进行分析总结，并指出相应的处理措施。
　　二、工程地质及水文地质条件
　　拟建场地由第四系人工填土、第四系坡洪积粘土、冲洪积粉土、卵石及侏罗系风化泥岩构成。地基土主要由以下土（岩）层构成：
　　第四系人工堆积（Qml）层
　　人工填土○1：局部表层为厚40cm混凝土层。以下由褐红色硬塑状态粘性土及泥岩碎石组成，结构稍密。层厚一般为1.4~7.5m，局部达8.5m，分布于全场地。
　　第四系坡洪积（Qal+pl）层
　　粘土○2：褐黄色、灰黄色、褐红色，一般呈硬塑~可塑状态，稍湿~湿。无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中等。层厚1.00~8.60m，分布于全场地，埋藏在人工填土○1层下，层顶埋深1.40~8.50m。
　　第四系冲洪积（Qnl+pl）层
　　粉土○31：灰黄、灰色，稍密~中密，很湿。无光泽反应，摇振反应轻微，干强度和韧性低。呈透镜体状分布在卵石层顶部。层厚0.40~1.80m，层顶埋深6.20~11.30m。
　　卵石○3：褐黄、灰黄色，主要成份为砂岩、石英岩，亚圆形，粒径一般为2~7cm，大者达12cm，充填粘性土及砂15~25%，稍密~中密，饱和。层厚0.30~6.30m,分布于场地绝大部分地段，埋藏在粘土○2层或粉土○31层下，层顶埋深4.80~13.40m。
　　侏罗系（J）地层
　　强风化泥岩○41：灰兰、灰黄、紫红色，泥质—粉砂质结构，钙泥质胶结，中厚层状构造，岩芯呈土状及碎石状，岩块用手可折断，局部含中风化泥岩硬夹板。层厚0.50~9.30m。分布于全场地，埋藏在卵石○3层或粘土○2层下，层顶埋深2.60~15.50m。
　　中风化泥岩○42：灰、灰黄、紫红色，泥质—粉砂质结构，钙泥质胶结，中厚层状构造，节埋裂隙较发育，岩芯呈土状及短柱状，岩块用锤可击碎。局部含微风化泥岩硬夹层。揭露厚度3.10~11.60m，分布于全场地，埋藏在强风化泥岩○41层下，层顶埋深6.00~19.10m。
　　场地内所有钻孔均遇见地下水。其稳定水位深度下平台2.90~3.80m之间，相当绝对标高1833.91~1833.55m。上平台为6.10~7.60m之间，相当于绝对标高1834.63~1835.18m。地下水类型主要为第四系地层中的孔隙潜水，具承压性，主要含水层为冲洪积卵石层和粉土层，形成流沙层。其补给来源主要由大气降水和螳螂川地表水体，地下水位受季节性影响有一定升降变化，变化幅度估计为1~1.50m。因此，场地抗浮设计水位可在现在水位标高基础上抬升1.50m考虑。
　　三、旋挖钻孔灌注桩的施工工艺流程
　　
　　四、旋挖钻孔灌注桩事前控制
　　1、在熟悉设计图的基础上，组织召开施工图交底会，由设计人员进行介绍和说明，施工人员和监理工程师可对图纸提出意见，并必须经过设计人员认可后方可有效。
　　2、组织讨论和审查施工单位的施工组织设计和施工技术方案，并在监理工程师认可后方能进行实施。
　　3、原材料进料，必须进行计量，用小车过磅，划上红线，小车必须表明石子车和黄沙车，严格执行重量比。使用商品混凝土，必须提供出厂合格证，检验试验报告等。
　　4、施工前，必须做好砼的配合比试验。
　　5、砼必须搅拌均匀，坍落度桩身部分以180-190mm为宜。如发现和易性差，有离析现象的不准进导管。
　　6、灌注砼必须严格掌握，操作必须高度重视观测标高，成桩结束后，用碎石压顶，确保砼面比设计桩标高高出50cm以上，以保证凿除浮浆后的桩顶砼的质量；
　　7、砼灌注的充盈系数大于1。
　　8、正常施工每天作桩身砼试块不得少于一组并编号，标准条件养护28天后送检，提出试验报告，现场见证取样，签字送检。
　　9、搅拌砼所用的石子，其粒径宜为2-4cm，强度必须符合规范要求。
　　10、施工前进行试成桩，以便核对地质资料，试成桩时应详细记录有关的成桩等数据，以作为施工工程桩控制的依据。
　　11、桩机设备就位后必须保证平正，稳固，确保在施工中不发生倾斜，位移。钻孔中心采用中￠１１００mm桩定位器对准桩位，定位误差应符合规定的允许偏差。
　　12、钻孔时采用长度适应钻孔地基条件的护筒，保证孔口不坍塌及不使地表水进入钻孔，并保证钻孔内泥浆表面高程。
　　13、打桩顺序：沿轴线逐个施打，当桩心距小于3.5d时，采用跳打方式，中间空出的桩位待邻桩砼达到设计强度等级的50%以后再行施打。
　　五、旋挖钻孔灌注桩事中控制
　　1、成桩过程中，钻杆的垂直度采用钻机自身的水准仪器严格控制，并辅以经纬仪测斜和成孔质量检测系统检测，保证成孔垂直度小于1%。
　　2、本工程采用钻孔灌注桩桩径1000mm，C30，当成孔进入④2中风化泥岩层大于1倍桩径、１５线（环冷机中）三个基础桩长增加２ｍ，桩端深入④２层３ｍ，应判定该深度是否达到设计要求，经业主、地勘、监理现场认可，方可终止成孔。
　　3、围孔
　　（1）承包人应采用钻孔泥浆，始终支持孔壁。
　　（2）承包人可用膨润土悬浮泥浆或合格的粘土悬浮泥浆作为钻孔泥浆，钻孔泥浆不得污染地下水和地表水。[!--empirenews.page--]
　　（3）钻孔泥浆应始终高出孔外水位或地下水位1.0米~1.5米。
　　（4）胶泥应用清水彻底拌和或悬浮体，使在灌注混凝土时及至施工完成保持钻孔的稳定，泥浆的性能指标应符合规范要求。
　　（5）护筒宜在灌注混凝土时拔除。
　　4、钻孔程序
　　（1）桩的钻孔和开挖，应在中距5M内的任何桩的混凝土灌注完成后24小时，才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固。
　　（2）钻孔时须及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣杆，判明土层，以便与地质剖面图相校对。如地质情况与设计图纸不相符，以及时通知现场监理。
　　5、清孔
　　（1）钻孔达到图纸规定的深度后，且成孔质量符合要求或监理工程师要求，应立即进行清孔，以防钻孔的任何塌陷。
　　（2）钻孔底沉淀物厚度：清孔后用测锤检测沉渣厚度，在满足不大于100mm后立即组织灌注混凝土施工。
　　（3）用换浆法清孔后的泥浆指标：相对密度1.03~1.10(t/m3);粘度17~20（s）；含砂率﹤2%，胶体率﹥98%。
　　6、钻孔检查及允许偏差
　　（1）孔径：孔形和倾斜度宜采用专用仪器测定，当缺乏专用仪器时，可采用外径为钻孔桩钢筋笼直径加100mm（不得大于钻头直径）长度为4~6倍外径的钢筋检孔器吊入钻孔内检测或经纬仪检测。
　　（2）钻孔桩允许偏差符合合同规范要求。
　　7、钢筋笼
　　（1）钢筋笼的制作必须按照设计图纸，配筋、骨架的绑扎，焊接应符合对于钢筋性能要求中的规定，钢筋笼分节吊装，就地焊接时，上下节主筋位置必须对准，轴线应一致，其焊接也必须保证符合焊接质量标准。钢筋的焊接，特别要注意对点焊“咬筋”和主筋搭接焊不按规范要求“打弯”等问题的质量控制。
　　（2）桩的钢筋骨架，应紧接在混凝土灌注前，整体放入孔内。钢筋骨架上应事先按设钢筋骨架与孔壁净距的混凝土间隔块，或用适当弯折的和系洁的钢筋，这些间隔块应可靠地以等距离绑扎在钢筋骨架周径上，其沿桩长的距离不超过2M，但图示者除外，或其他有效方法以保证图纸要求的保护层得到满足，（保持层厚度为４０mm）钢筋骨架底面高程允许偏差为±50mm。
　　（3）钢筋笼的制作加工、注意分节加工长度，根据实际桩长确定，原则上每根桩的钢筋笼不超过3节，严禁用钻机下钢筋笼。
　　（4）为防止坍孔和泥浆沉淀厚度超标，从成孔到砼灌注的间隔时间应控制在10小时以内，特殊情况不应超过16小时。
　　（5）钢筋笼制作允许误差
　　主筋间距：±10mm
　　箍筋间距：±20mm
　　钢筋笼直径：±10mm
　　钢筋笼长度：±100mm
　　8、灌注混凝土
　　（1）灌注混凝土前，应检测孔底泥浆沉淀厚度，如大于规定的清孔指标要求，应再次清孔。
　　（2）导管在使用前应进行水密、水压、和接头抗拉试验。
　　（3）灌注水下砼的技术要求应符合桥涵施工技术规范5.5.4中1~11条的有关要求。
　　（4）原则上尽量调整成孔时间，避开在夜间灌注砼。
　　（5）混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度，如不符合的要求，应进行第二次拌和，二次拌和仍达不到要求，不得使用。
　　（6）孔身底面得到监理工程师认可和钢筋骨架安放好后，应立即开始灌注混凝土，并应连续进行，不得中断。否则出现断桩、砼疏松现象。
　　（7）混凝土灌注过程中，如发生故障应及时进行处理。发生质量问题必须立即上报驻地监理工程师，以及时处理，尽量避免断桩问题的发生。
　　六、旋挖钻孔灌注桩事后控制（施工后的质量控制）
　　1、施工完毕后积极组织竣工预验收；
　　2、施工后应待孔隙水消散后进行质量检验，间隔时间不宜少于28ｄ；
　　3、施工完成后的工程桩应进行竖向承载力检验，检验桩数不得少于同条件下总数的1％，且不得少于3根，低应变按规范30%检测。
　　七、旋挖钻孔灌注桩施工过程中应注意事项及防治措施
　　1、孔壁塌陷，无法成孔
　　处理措施：
　　（1） 加长护筒，使用合格泥浆。提高泥浆的比重和粘度，始终使泥浆水位高于地下水位；
　　（2） 在施工过程中，我们遇到钻孔已开挖至8m以上，出现钻孔内土方大量坍塌，无法成孔。先用土夹石或砼填充孔洞至地面标高，坍塌严重的钻孔，必须用C20砼填充，12小时后再钻孔施工，成孔率较高。
　　2、旋挖钻机在开挖钻孔时，遇到中风化层无法钻入
　　处理措施：更换钻头，选用麻花钻头，反复旋挖。进入中风化层后，用绳线吊锤标注的尺寸验收孔深，待进入的深度满足设计要求，把麻花钻头更换为旋挖钻机钻头清理孔底沉渣，直至孔底沉渣清理完成，方可进入下道工序施工。
　　八、结束语
　　在施工过程中，我们注意对易发生的质量问题采取事前、事中、事后控制措施，按规范程序进行全过程监控，取得了较好的效果。遇到的问题现场及时处理，未出现断桩、缩径、离析、桩位偏移等质量问题，取得了较好的效果。完工后，抽取9根桩做大应变动力检测，试验单桩承载力。1000㎜桩型，单桩竖向极限承载力为4085KN~4472KN，承载力设计值为2200KN；800㎜桩型，单桩竖向极限承载力为3819KN~3988KN，承载力设计值为1750KN。结果所测桩的单桩承载力特征结构满足设计要求的承载力。共抽取149根桩做低应变动力检测：桩身质量均为I和Ⅱ类，无Ⅲ和Ⅳ类桩，工程桩桩身质量完好，符合施工验收规范规定。
　　旋挖灌注桩施工速度快，适用于工期紧、任务重的项目，由于成桩质量高，尤其是完工后桩位偏移在施工质量验收标准范围内，因此，旋挖灌注桩值得推广使用。

《浅谈旋挖钻孔灌注桩在工程中的推广运用》

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