超厚砂层地质条件下的旋挖扩孔灌注桩施工技术应用探究

李永恒

（中交一公局集团有限公司，北京 100000 ）

0 引言

在现代建筑技术的不断发展中，高层建筑逐渐成为了现代城市建设的重要结构类型，在此之间桩基结构的承载力要求也在不断得到提升。在桩基础的作用下，建筑物荷载力可以借助桩基来传递至周围土体当中，在减少桩体沉降现象、提升建筑物抗震条件中具有十分重要的应用价值。在通常情况下，厚砂层地质一般指的是厚度在大于5 米以上的砂层或圆砾层，厚砂层地质形成的主要原因是因为地表岩石粒，在不断经过一系列复杂的外界作用下形成的一种沉积地质条件。而对于我国地质条件来讲，超厚砂层地质条件十分常见，但是由于砂砾可塑性不高、整体稳定性较差的缘故，这类地质对外部扰动反应存在十分敏感的反应，经常容易产生变形、移位等现象，尤其对于地下水资源丰富的超厚砂层地质条件地区当中，应用传统钻孔灌注桩施工技术时常会导致施工事故成本的骤增，甚至对整体桩基工程质量带来严重的负面影响。而旋挖扩孔钻灌注桩施工技术因为种种应用优势，在超厚砂层地质条件地区中有着十分广泛的应用，在改善以往的钻孔灌注桩施工中具有显著的应用价值[1]。

1 工程概况

某工程位于XX 市XXX 路北侧，附近交通便利发达，地基基础设计等级为甲级，桩基工程总计含1833 根穿越砂层的桩基，其中含864 根工程桩所在区域满足超厚砂层地址条件，穿越砂层厚度达到12m～38m 之间。该地所在区域为北回归线北测区域，地处低纬度地区，为亚热带季风气候环境，年均平均气温为22.4℃，极端最低温度为-2.6℃，极端最高温度为38.9 摄氏度，风向多为东北风、东风。

在实际沿途勘察报告结果中得知，施工现场岩土层多以强风化泥岩、粉质粘土、强风化砂岩等岩土结构所组成，施工现场地基土承载力特征值与压缩模量如表1 所示：

表1：土层承载力特征、压缩模量

综合该地区岩土勘察报告结果中显示，旋挖扩孔灌注桩施工技术在本工程中具有适用性价值[2]。

2 旋挖扩孔灌注桩施工技术分析

2.1 施工工艺流程

旋挖扩孔灌注桩施工技术的工艺流程如图1 所示：

图1：施工工艺流程

2.2 技术操作要点

2.2.1 桩位放样

在施工前需要明确钻孔桩位，即在结合基线控制网、桩位坐标等参数结果中，运用全站仪来测量桩基所在位置，在所测定区域做好相应的标记，通常情况下会借助短钢筋棍、十字引线为定位标志，在确定桩位点之后可以尽快利用钻机来钻埋设护筒。

2.2.2 护壁泥浆

由于超厚砂层土质无论在稳定性还是在可塑性中均比较差，因此在开挖过程中，内部孔壁维护能力十分弱。所以在运用旋挖扩孔灌注桩施工技术中，孔壁维护质量尤为关键，对实际施工结果有着十分重要的影响。为了能够提升孔壁稳定性质量，需要借助人工造浆手段同时加强日常维护工作，方能满足孔壁稳定性质量提升的标准要求。除此以外，在泥浆放置期间内，必须要在循环池中借助污水泵来完成循环抽送的工作内容[3]。

2.2.3 护筒埋设

在护筒制作中常用3 毫米至10 毫米厚度的钢板材料，且内直径必须要大于钻头直径，同时要比桩径大20 厘米左右。在护筒埋设当中需要特别注意，平面区域高度偏差与倾斜度偏差需要控制在5 厘米以内、1%以内。同时埋设位置高度要大于施工水位高度200 厘米以上，确保孔内水头的稳定性，另外在护筒埋设深度设置中，要密切结合孔内泥浆面高度进行考虑，尤其是无水地层护筒，最好需要高出地面10 厘米之间，其中的护筒底部最好埋设在稳定性较强的黏土层之中，利用粘土来完成对护筒周围回填、夯实的工作要求，避免出现护筒底部悬空的现象引起桩孔坍塌、漏水漏浆等不良事故。

2.2.4 钻机就位

钻机就位需要满足三点要求，首先是要能够控制好钻机钻进压力与钻进速度，由于超厚砂层地质条件原因，在钻进中应以增压低速钻进的方式进行钻进，速度控制在每次0.4 米左右，以二次复钻扫孔加强控制质量；其次是控制好钻头升降速度，最好以慢速、匀速提升和下方钻头来进行控制，升降速度控制在每秒0.3 米左右的升降速度进行控制；最后即在钻挖过程中利用间隔跳钻的施工手段开展施工，避免钻孔对尚未初凝的已成孔桩位带来干扰作用。

2.2.5 扩孔

在钻机钻进至20 厘米左右的设计深度时，需要暂停钻进，并将钻头更换为扩底钻头，然后方可继续钻孔。扩底前阶段，可以借助钻机来提起钻头，缓缓放下，将扩底钻头置于孔底位置，在主钻杆中进行标记，将扩孔终点位置进行标记与控制，先提起扩底钻头再悬吊离开孔底，最后再开启钻机以及水泵设备，在确保孔底部位的沉渣逐渐排出孔外之后开始正式进行扩孔，在钻进开始之际，要缓慢以上下提起钻杆的方式进行钻进，待钻进深度达到预标位置时，为了确保扩底钻进已满足实际设计要求，还需要在桩基原区域继续进行转动，确保转动的顺畅性，同时在切削中无阻力影响，便可以开始进行清孔，先缓慢提起钻具，然后收拢钻头，完成扩孔工序[4]。

2.2.6 扩底检查

在扩孔工序结束后还要做好扩孔检查工作，其目的是为了确保桩孔在扩孔之后大小是否满足设计要求，但是由于施工现场条件缘故，在扩底检查中没有办法利用目测法进行检查，因此仪器设备的应用十分重要，通常应用灌注桩孔径专业检测系统开展扩底检查工作，从灌注桩孔径专业检测系统应用中不仅可以从中了解到实际的桩底扩孔效果，同时还可以清晰地看到桩径大小变化状况，确保实际扩孔效果满足设计要求。

2.2.7 清孔

在确保灌注桩挖孔成孔之后，需要检测孔深，即利用5 千克铁以测绳进行悬挂并吊悬下去以测量深度，在确定孔深满足标准后开始进行清孔，如利用刚捞渣筒进行掏渣，再清理孔底沉沙、沉渣，如果泥浆密度较大的情况下，在水泵应用中进行清水置换，将泥浆密度控制在1.1 左右，待第一次清孔完毕再放下钢筋笼，确保在砂层中混入泥浆砂粒，在沉淀至孔底部位后，为了以防清孔结束后二次出现沉渣，钢筋笼安装必须要控制在一次清孔结束后三小时以内，在钢筋笼、导管均完成安装后，检查桩底沉渣厚度大小，再开始进行第二次的清孔[5]。

2.2.8 钢筋笼

在一次清孔结束后安装钢筋笼时，需要严格控制好钢筋笼在易坍塌的桩孔内下放时间，同时要充分考虑到各节钢筋笼之间的连接问题，待按照规范要求制作钢筋笼之后，在平板车的运输中将这些钢筋笼分别运输至各处桩位区域当中，注意在钢筋笼每节端头、内环加强圈部位要利用钢筋加焊，避免出现支撑变形的现象发生。但是要注意，在钢筋笼安装下放过程中，先拆除支撑再进行下放，避免导致出现无法居中下放浇筑导管的现象。下放速度要缓慢、避免碰撞周围孔壁，先在护筒口支撑起第一节骨架，继而再支撑起第二节骨架，在两节骨架均处于同一直线的条件下连接骨架，待连接完成后置入钢筋笼待下沉后入孔，安装完所有骨架之后对钢筋笼主筋、钢护筒上方进行焊接固定，这样做的目的是为了避免在浇筑当中引起钢筋骨架上浮现象的出现。

2.2.9 导管安装

在导管安装中所应用到的钢导管内径大小一般为25 厘米至30 厘米左右，其目的是为了灌注水下混凝土，但是在选择钢导管中要确保内径一致的条件下，保持内壁光滑、外壁圆顺，各节之间的接口需要满足密实的标准，直径大小要与桩径大小相互配合，同时配合混凝土浇筑速度，以从下到上的顺序来对各节导管进行编号、尺度标记，在组装完毕后存在轴线偏差的情况下，要确保偏差大小控制在钻孔深度0.5%以内，且小于10 厘米。注意在安装前需要先测试导管质量指标，如水密性、承压能力等，但是要严禁利用压气试压的方式进行测试，而在测试水密性当中需要将水压控制在规范标准之中，对于导管接头方式来讲，可以利用法兰盘结合锥形活套进行接头，在末节导管中以带楔口底管置于其中，吊装开始前要拼接导管，最好在一次性吊装中完成拼接工作，可以尽快减少导管安装所用时间。而在混凝土浇筑之前，先将导管置于钻孔中心部位后再开展升降试验即可。在安装完毕之后，导管底部距离桩孔底部要留有一定的空隙，其大小控制在300 毫米至400 毫米之间。

2.2.10 二次清孔

导管和钢筋笼在安装完成后需要尽快继续检查桩底沉渣厚度，并开始进行二次清孔，一般会利用气举反循环法进行二次清孔，需要借助出水管、空压机、送气管、混合喷射器等设备，注意在出水管选择中可以直接利用混凝土灌注所用的导管来代替，而其他设备则严格按照实际孔径大小、孔深高度等参数进行确认，注意在第二次清孔当中，合理的泥浆比重应为1.15 左右，这样可以有效缩减灌注混凝土的工作难度，同时还需要在取浆器应用中掏取泥浆，做好相关控制指标的测定工作，在二次清孔中的泥浆性能控制指标当如表2 所示，在确保泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等指标均满足相应标准后，才可以完成施工验收工作，待确认合格后再灌注混凝土[6]。

表2：二次清孔泥浆性能指标参数

在实际工作中为了避免二次清孔出现缩径问题，引起砂粒沉淀事故的发生，泥浆相对密度要严格控制在标准范围内，这样一来不会再出现混凝土灌注压力不足以抵消泥浆自重压力的现象而引起无法正常浇灌的问题，同时可以显著提升工作效率，避免混凝土灌注等待时间过长，确保成桩质量得到有效提升。

3 结束语

施工结果表明，在旋挖扩孔灌注桩施工技术应用中，不同工序之间有着严格的控制质量，施工取得了较为理想的效果，在该桩基工程施工中不良工程桩数量现象相较于以往施工有着显著地下降，在成本估算中得知避免经济损失量中高达数百万元以上。与此同时，在分别针对旋挖扩孔灌注桩、普通直桩开展静载试验对比中发现，前者在极限承载力大小中明显大于普通桩，同时在静压实验结果中发现，旋挖扩孔灌注桩在桩顶回弹量、回弹率等指标参数中显著高于普通桩，表明旋挖扩孔灌注桩桩身本身的弹性压缩变形量比较小，可满足预期的桩基工程标准要求，且砂层成孔塌陷风险事件率有着显著的控制，成孔成桩效率得到显著提升，I 类桩比例有着明显的增加，同时在降低环境污染风险与资源浪费中产生了十分优异的环保效益。因此结合本文研究，在同类型桩基工程施工中，可利用旋挖扩孔灌注桩施工技术以促进工程质量的显著提升。