富水厚土层中长螺旋+旋挖钻“接力”成孔施工技术研究
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摘 要：在桩基施工过程中，长螺旋钻施工特点是成孔速度快，井孔成型质量好，孔径控制精度高，泥土泥浆污染少，有利于控制混凝土充盈系数，施工期间噪声小;存在的不足是水下作业质量控制难度大。旋挖钻施工特点是施工效率相对低、质量较好，适合各种地质条件，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量。在甘南州某建设项目桩基施工过程中，采用了长螺旋+旋挖钻“接力”成孔施工工艺，充分发挥了两种成孔工艺的特点，各取所长，避其所短，从效率、质量等方面取得了满意的效果。
关键词：长螺旋钻;旋挖钻;桩基施工
1 项目概况
1.1 工程概况
本工程根据设计要求，本工程基础采用机械成孔灌注桩。桩基混凝土强度等级C35 P6。工程桩1764根，桩径均为600mm。桩长约30m，具体长度以现场实际深度为准。
1.2 地质概况
根据本项目《岩土工程勘察报告》，项目所在区域土层自上而下依次为：角砾、饱和粉土、角砾、砂砾岩，以砂砾岩作为本工程桩基持力层桩端进入持力层4.50m～5.50m。根据本项目《岩土工程勘察报告》，拟建场地勘探深度内地下水埋深10.60m～19.60m，相应水位标高2898.10m～2999.75m，自东北向西南方向径流，主要赋存于饱和粉土层及角砾层中，接受大气降水和上游地下径流的补给。
2 长螺旋钻工作原理及特点
长螺旋钻孔机主要构成部件有：顶部滑轴组，立柱，斜撑、卷扬机提升机构、回转机构、行走机构、操纵室、电气系统、液压系统、拖行机构以及动力头、联接盘、螺旋钻头、钻头下固定架等。其工作原理是通过钻孔机动力头带动螺旋钻杆、钻头，使螺旋片转动向下切片，被切削土壤随钻头旋转沿螺旋叶片上升，并自动输出孔外。特点：成孔速度快，井孔成型质量好，孔径控制精度高，泥土泥浆污染少，有利于控制混凝土充盈系数，施工期间噪声小;存在的不足是水下作业质量控制难度大。
3 旋挖钻工作原理及特点
利用钻杆和钻斗的旋转，使土屑装满钻斗后提升钻斗出土;通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁，反复循环而成孔。特点：施工效率相对低、质量较好，适合各种地质条件，可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量。
4 “接力”成孔施工工艺
施工准备→长螺旋钻机就位→成孔至地下水位标高→长螺旋钻机移位→旋挖钻机就位→成孔至设计标高→下钢筋笼→测沉渣厚度→下导管→浇筑桩基混凝土
5 “接力”成孔操作要点
5.1 施工准备
开工前，根据建筑施工作业验收标准以及相关的规范。制定安全保障措施及应急预案。对现场作业人员进行岗前技术、安全培训和考核及技术交底。利用施工现场附近复核报批过的导线点和水准点，用全站仪等准确放样各桩位中心，测好的桩位必须复测，误差控制在5mm以内。
5.2 长螺旋钻机就位
就位以前先检查钻机的工作性能，确保钻机各零部件、液压及电力系统及各种仪表正常工作。把钻机开到桩位旁，将钻机的尖端正对桩位标注点。用钻机仪表控制钻杆的垂直度和钻机机身的水平，并保证钻架上的起吊滑轮、钻杆中心及转盘中心在同一条铅垂线上，保证钻机底座和顶端要平稳。检查在回旋半径范围内是否有障碍物影响回转。
5.3 成孔至地下水位标高
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻井。钻进速度先慢后快，地表以下3m钻进速度不宜大于1m/min，钻进3m后钻进速度提升至2m/min直至钻至地下水位标高以上约0.5m处（本工程钻至约地面以下19m）。在成孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻时，则放慢进尺，以避免造成桩孔偏斜、移位。
5.4 长螺旋钻机移位
钻至地下水位标高处后，将长螺旋钻机移至下一桩位继续施工。
5.5 旋挖钻机就位
要求同5.2。
5.6 成孔至设计标高
以钻头自重加压作为钻进压力，初入压力控制在80kPa～90kPa。每次进尺500mm～800mm，钻屑进入筒体，装满一斗后，将钻头提出井外并移至钻机侧，继续缓慢上提钻斗，利用动力头下的挡板将钻头上的压杆下压，通过与顶压杆相连的连接杆件将钻斗的底盖打开卸落钻渣，钻渣卸落完成，再将钻斗下落至地面，正旋关盖复位。起落钻头速度要均匀，不得过猛或突然变速，孔内出土，应立即清走，不得堆积在钻孔周围。为防止井桩塌孔，旋挖钻成孔过程中持续在孔内注入泥浆，施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上。钻孔作业分班连续进行，一次成孔。钻孔工程中还必须详细记录钻进深度、泥漿指标、机械设备损坏、障碍物、钻孔异常情况等。记录必须认真、及时、准确、清晰。交接班时要做好交接记录。钻进过程中产生的泥浆、钻渣经沉淀池净化处理后方可排放。在排放过程中不能造成对农田及周围水源的污染。在钻机显示器显示孔底达到设计桩底标高后，停止钻进，在现场监理工程师在场的情况下，对护筒顶面标高、孔位中心偏差、孔深、钻孔垂直度、孔底沉渣厚度等进行全面检查，签字确认。
5.7 下钢筋笼
利用汽车吊将钢筋笼放入井孔。钢筋笼纵向钢筋连接时，采用焊接方式，接头数按50%错开。为了保证钢筋笼主筋的保护层厚度，钢筋笼焊接完毕后，要在主筋外安装55mm（井桩钢筋保护层）的定位钢筋环，使钢筋笼与孔壁隔开。
5.8 测沉渣厚度
钢筋笼下放就位后，利用专用测绳测量孔深，测量数据与孔深进行对比，二者之间的差值为沉渣厚度。
[?]h=H1-H2
式中：
[?]h——沉渣厚度（mm）; H1——原孔深（mm）;
H2——钢筋笼就位后孔深（mm）。
如沉渣厚度[?]h大于50mm，则需将钢筋笼提出井孔，二次清孔后再下放钢筋笼，并重新测定沉渣厚度，直至沉渣厚度在允许偏差范围内。
5.9 下导管
钢筋笼就位后要立即浇筑混凝土，采用导管法灌注。导管采用直径200mm钢管，规格采用4m、3m、1m三种规格，其中底管长度采用4m规格。导管接头采用双螺纹方扣快速接头。导管应居中下放，导管连接处安装橡胶圈，保证导管密封性。导管下口距孔底的距离不得大于200mm。
5.10 浇筑桩基混凝土
混凝土浇筑时适当加大初灌量，首批混凝土量必须保证导管底口埋入混凝土面1.0m以上，首灌量≥1.5m3，可满足要求。浇注砼应连续进行，一气呵成，开灌前作好现场准备及机具检修，防止产生故障。导管随浇注混凝土面上升，逐步提升、拆卸后保持混凝土面埋入导管2m～6m左右，灌注过程中混凝土面埋管深度不宜大于6m。整桩混凝土浇注时间控制在第一盘混凝土初凝時间内。控制最后一斗的混凝土浇筑量，为保证设计要求的桩顶混凝的质量，桩实际混凝土灌注高度应保证凿除桩顶浮浆后达到设计标高时的混凝土符合设计要求，根据本工程情况，实际灌注高度应高出设计桩顶标高600mm。
6 主要指标对比
（1）钻进速度：长螺旋钻工艺平均2.0m/min，旋挖钻工艺平均0.8m/min;（2）孔径偏差：长螺旋钻工艺±10mm，旋挖钻工艺±25mm;（3）成孔质量：长螺旋钻工艺好，旋挖钻工艺一般;（4）充盈系数：长螺旋钻工艺1.10，旋挖钻工艺1.17;（5）环境影响：长螺旋钻工艺小，旋挖钻工艺中;（6）清孔效果：长螺旋钻工艺一般，旋挖钻工艺好。
7 结语
本项目采用长螺旋+旋挖钻“接力”成孔施工工艺完成了全部桩基的施工，通过综合比对，比单纯采用旋挖钻成孔工艺提前25天完成施工任务，为保证工程进度总目标奠定了基础。所施工的井桩经检测单位高、低应变检测，承载力、桩身完整性等全部合格，取得了较为满意的效果。
参考文献：
[1] JGJ 94—2008.建筑桩基技术规范[S].
[2] JGJ 79—2012.建筑地基处理技术规范[S].
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