大直径灌注桩采用旋挖机钻孔取土施工技术

彭道权（五矿二十三冶建设集团有限公司，湖南 长沙 410000）



大直径灌注桩采用旋挖机钻孔取土施工技术

彭道权（五矿二十三冶建设集团有限公司，湖南 长沙 410000）

长沙绿地中心T1办公楼设计采用大直径人工挖孔灌注桩基础，桩身穿透强风化板岩后桩端嵌入中风化板岩。大直径灌注桩采用旋挖机钻孔取土施工技术，即保证了成桩质量，缩短工期，又降低了劳动强度，获得了良好的经济效益。结合工程实例详细介绍了大直径灌注桩采用旋挖机钻孔取土施工技术，并与传统人工挖孔灌注桩施工工艺进行了对比分析，表现出大直径灌注桩采用旋挖钻孔取土施工技术的多项优势。

大直径灌注桩；旋挖钻机；钻孔取土；人工修边护壁；施工技术

1　工程概况

绿地中心项目位于湖南省长沙市开福区，西侧为芙蓉路，东侧为公园九号项目建筑群，北侧和南侧为长沙老火车北站空地。正负零以下设三层地下室，地上有1栋4层商场、1栋44层T1办公楼（地上215m高，框筒结构）、1栋24层T2办公楼和1栋26层T3公寓式办公楼建筑物，总建筑面积约26 万m2。T1办公楼基础设计采用人工挖孔灌注桩基础，桩身穿透强风化（γ3）板岩，桩端嵌入持力层中风化（γ2）板岩。T1办公楼主楼基础桩共计48根，桩径3.1～3.8m不等，设计桩长≥6m且不小于3D（计算桩长不小于13.5m），设计要求桩进入中风化层不小于5m，相邻两桩桩底高差不大于相邻两桩底净距的一半。

2　土层岩性特征

根据现场地质勘查报告，T1办公楼基础桩地层分布为：①强风化（γ3）板岩——褐黄、褐色、紫红等色，大部分矿物已显著风化，节理裂隙极发育，以陡倾节理为主，节理面常侵染铁质氧化物，节理中充填粘性土，冲击钻进困难，合金钻具易钻进，岩芯采取率为60～70%，岩芯顶部多呈土状，一般呈碎块、块状少量短柱状，岩块用手可折断，岩体破碎，其基本质量等级为V类，层厚5.90～15.50m；②中风化（γ2）板岩——褐黄、褐灰、青灰色，部分矿物风化变质，节理裂隙发育，裂隙面充填铁质氧化物，岩块极易沿节理裂隙面破碎，岩性较硬，用手难折断。合金钻进较困难，岩芯成碎块状、块状，少量短柱状，岩芯采取率为65～75%，RQD值介于20～25%，岩体破碎，属软岩，岩体基本质量等级为V类。揭露厚度8.06～19.30m。

3　施工难点及成孔工艺优化选择

3.1施工难点

T1办公楼基础桩桩径大、孔深、开挖量大，岩层硬度大较难开挖，工期紧，需投入的设备、劳动力资源多。在T2、T3办公楼核心筒基础大直径人孔挖孔灌注桩施工中采用传统的人工开挖成孔，因岩层硬度大、开挖方量大，成孔速度极慢，需要的劳动力多。经统计单桩成孔时间平均需36d，单桩每天需要劳动力投入8人，导致工期严重滞后。

3.2成孔工艺优化选择

（1）人工开挖成孔：桩径不受设备的限制，单桩承载力很高；是一种非挤土桩，成桩质量高，桩身质量不受沉渣、垮土等影响；施工速度慢，对于流砂层、较硬岩层等施工时，施工进度受护壁或开挖难度影响较大；需要大量劳动力，如果劳动力不足则严重耽误工期；桩内开挖土外运存在较大的安全隐患。

（2）旋挖机钻孔：施工速度快，施工效率较人工挖孔提高数十倍；机械化程度比较高，可降低工人的劳动强度，节约人力资源；孔壁护壁差，在填土和软土地层，塌孔和缩径容易发生；桩径受钻头限制，目前旋挖钻孔常用钻头直径为0.8～1.8m。

通过两种工艺的优缺点分析，根据设计要求及地质条件，决定充分利用两种工艺的优势，采用旋挖设备初步成孔后人工修边护壁的组合成孔方案。

4　施工工艺

4.1桩基施工工艺流程

场地平整→测量定位→砌筑井圈→分节旋挖钻孔→人工修边及护壁混凝土浇筑→下一节旋挖钻孔→修边、护壁→…依次至孔底→超前钻探→人工修整扩底及清孔→验收→钢筋笼安装→混凝土浇灌。

4.2施工设备

根据工艺特点，结合施工现场的地质条件及工期要求，成孔采用2台SR200C旋挖钻机，16套风镐及小型渣土吊运设备。

4.3成孔施工技术

（1）场地平整、测定桩位、砌筑好井圈后旋挖机行走就位，采用直径1.8m的钻头成孔，首次钻孔深度约4m。钻进时确保钻头位于桩心位置，方便后续人工修边时提供操作平台（见图1）。

图1　第一次钻孔及人工修边护壁示意图

（2）钻孔后在孔口处采用木方或刚跳板搭设操作平台，保证人员作业时的安全。对旋挖设备未能开挖的区域进行人工开挖修边、护壁，人工开挖修边按传统的人工挖孔桩施工工艺施工，人工开挖修边2次（2模深度，约2m）并护壁（见图1）。修边土方直接弃入旋挖孔内，待下一循环旋挖设备取土至孔外。

（3）待护壁达到拆模强度后，进行第二次旋挖钻孔，钻孔时将修边弃土提出孔外的同时再次钻进2m，形成4m内孔，然后重复修边护壁，依次循环施工至孔底。循环钻进过程中每次旋挖钻孔深度不宜过大，单次2～3m为宜，待护壁完成后进入下一循环施工（见图2）。人工修边时要配合垂直度、桩径的核查，保证桩身质量。因桩径较大，护壁需达到支撑强度后方可拆模进入下一环节施工。

（4）探孔验槽后人工修整扩底，扩孔按传统工艺要求施工，验收合格后，安放钢筋笼和导管，浇筑混凝土。

5　对比分析

工程施工完成后，通过对旋挖钻机钻孔取土施工技术与传统的人工挖孔施工技术对比分析，发现大直径灌注桩采用旋挖机钻孔取土施工技术在工期、成本、劳动力等方面取得了较大的结余。分析以桩ZS2a为对象，桩ZS2a桩径为3.4m，分析桩长为15m，岩土开挖量约为216m3（含护壁、扩底土方）。

图2　第n次钻孔取土及修边护壁示意图

表1　对比分析表

因旋挖设备中心钻孔，人工修边时土方直接弃入孔内，后统一由旋挖设备提出至孔外。组合工艺较单一人工挖孔成桩工艺少了弃土、外运的工序，且中部土方一次性开挖外运，人工作业量明显较少，工期提前。

6　结束语

（1）长沙绿地中心T1办公楼桩基工程用时 48d，比合同工期提前42d完成任务，经检测为Ⅰ类桩，承载力均满足设计承载力要求，桩基质量优良。较传统工艺节约劳动力资源50余人，节约劳动用工不少于400工日。因工期大幅缩短，住房、设备、管理等方面成本大幅降低，T1办公楼桩基工程造价节省75万元，并提前预售抢占了市场，创造了较大的市场效益。

（2）针对大直径挖孔灌注桩，地层岩性较硬，难开挖、工期长的难题，采用旋挖钻孔取土、人工修边护壁相结合的施工技术，充分利用综合了旋挖钻机机械化程度高，施工进度块，人工挖孔施工质量好的优点，达到了及保证了质量又加快了进度、降低了劳动力和成本的目的。实践证明，针对大直径灌注桩采用旋挖钻机钻孔取土施工技术是提高工效的较好方法。

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［3］李慧莹.3800mm超大直径人工挖孔桩施工技术［J］.施工技术，2008，37 （1）：23～26.

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［5］中国建筑科学研究院，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

彭道权（1986-），男，工程师，本科，主要从事建筑施工工作。

TU753.3

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2095-2066（2016）16-0146-02

2016-5-20