刘余德
安徽建工集团有限公司安徽合肥230031
前言
桩基础作为提高地基承载力的一种最有效的方式被广泛应用于高层或超高层建筑工程中，其中约70%左右的桩基采用钻孔灌注施工，而传统钻孔灌注桩成孔施工一般采取干作业和泥浆护壁成孔工艺，此作业法在遇到流砂层、厚淤泥质层、疏松软弱的粘土层以及喀斯特地貌存在地下河床等复杂地质时，在桩基施工的过程中易出现缩颈、吸钻以及塌孔等质量问题，尤其在大直径桩基钻孔施工过程中尤为明显。
为解决上述问题，提高软弱地质层大直径桩基的施工质量，我公司在贵州某项目项目通过工艺改进，采用全钢护筒旋挖钻机施工工艺，本文就该施工工艺、质量控制进行了探讨。
1工程概况
贵州省某项目，框架剪力墙结构，地下室1层，其中A1#楼地上29层，A2#和A3#楼地上27层，A4#～A5#楼地上33层；高度为99m，建筑面积共12.2万m2，其中地下室面积为18253.5m2，通过试桩发现溶洞、流沙区域多，桩基采用全钢护筒旋挖钻机桩基施工，共计435根桩，桩径1000～1500mm，桩长最大26m。
2特点
2.0.1桩基施工过程无需泥浆护壁，现场不需要配置护壁泥浆，对周边环境无污染。
2.0.2设备自动化程度高，操作简单，可实现桩基精准定位和桩基垂直度控制，成孔效率和质量高，能有效满足桩体质量要求。
2.0.3施工全过程不受地下水的影响。
3适用范围
3.0.1适用于地下水位较高的软弱地质层，如流砂层、厚淤泥质层、疏松软弱的粘土层以及喀斯特地貌存在地下河床等。
3.0.2适用于直径1000mm～1800mm、长度不大于30m的大直径钻孔灌注桩桩基，也适用于嵌岩桩施工。
4工艺原理
全钢护筒旋挖钻机灌注桩施工是利用钻机自身驱动力，并安装专用钢护筒驱动器，通过驱动钻杆提供扭矩使钢护筒克服各土层与护筒间的摩擦力，使护筒穿越桩基钻孔施工中的不利地层直至到达稳定的地质层，再利用钻孔设备掏空护筒内渣土，然后下插钢筋笼，灌注混凝土成桩。
5工艺流程及操作要点
5.0.1施工工艺流程
工艺流程见图5.1
图5.1工艺流程图
5.0.2操作要点
5.0.2.1施工准备
1施工前详细了解场区内的原始地质情况，保证地基承载力能满足旋挖机及汽车吊等大型设备的行走、就位及操作，防止机械设备倾翻事故的发生。
2根据桩基施工平面布置图，在场地合适范围内布置收集泥浆池、沉淀池以备用。
3根据设计要求，先进行试桩施工，并在试桩验收合格后方可进行大面积施工。
4、根据桩长及地质勘查报告，厂家通过计算确定护筒间连接螺栓规格、大小及数量。
5.0.2.1钢护筒
5.0.2.2放线定位
5.0.2.3钻机就位
钻机移至指定桩位后，保持钻机平稳，调节下部导向圈，调直钻杆，将钻斗导向尖对准桩位中心，保证插钻正确，防止钻孔偏斜，此时利用钻机自身控制系统对当前桩位坐标进行定位并记录。
5.0.2.4钻机引孔
选用桩基直径的钻头，引孔至不小于5m深度。以克服浅层障碍物的影响，保证护筒准确定位，达到护筒顺利入孔的目的。
5.0.2.5钻机下钢护筒
1引孔完成后，取下钻头，将护筒附着驱动器在旋挖钻机驱动钻杆上安装固定，随后固定钢护筒，保持钻机平稳，调节钻杆下部导向圈，调直钻杆，将护筒平衡移至桩位中心位置，然后利用钻机自身动力系统将钢护筒深深埋入地层内。
2在钢护筒埋设过程中，应随时用仪器测量护筒的垂直度，保证护筒中心线和工程桩中心线重合，控制桩位偏差。
3根据灌注桩孔深及地质情况，护筒下放至桩基持力层。
4钢护筒的特殊要求：
（1）最下面一节钢护筒宜设置内口的刃脚，减小护筒下放时的阻力。
（2）两节护筒之间采用高强度的特制螺母连接。
（3）护筒安装在驱动器上后，锁定装置锁定后方可起吊。
5.0.2.6钻机成孔
1护筒到达预定深度后，根据桩径大小更换钻头，施钻至设计桩底标高。
2根据试桩情况，当钻进到达持力层位置时，更换直桶式筒钻，根据持力层深度继续钻进，以保证桩基进入持力层深度不小于设计要求。
3钻机钻进过程中，不同的桩径、地层，应结合试桩情况，采取不同的钻速钻进。
4钻进过程通过钻机本身的垂直控制系统检查成孔的垂直度，要求成孔垂直度偏差小于1%，确保成孔质量。
5.0.2.7沉渣清理
钻孔达到设计深度后，将双底清渣钻头放至距孔底0.1～0.3m处，使之空转，将残存在孔底的沉渣吸出。经监理验收合格，进入下一道工序。
5.0.2.8成孔验收
成孔后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉渣厚度等进行检查。
1成孔底标高与设计桩底标高误差≤±500mm，并满足相邻桩刚性角的要求。
2成孔直径不得小于设计桩径。
3孔壁垂直度误差≤1％。
4沉渣厚度≤300mm。
5.0.2.9钢筋笼制作并下放钢筋笼
钢筋笼采用在现场钢筋加工棚统一加工，根据成孔进度同步吊放，现场测护筒顶标高，准确计算吊筋长度，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。
5.0.2.10二次清孔
钢筋笼安装完毕，再次测定沉渣厚度，当沉渣厚度＞300mm时，需进行二次清孔，沉渣符合设计要求后，进入下道工序。
5.0.2.11水下混凝土灌注成桩施工
采用汽车泵结合水下灌注混凝土施工工艺灌注桩身混凝土，利用钻孔灌注漏斗采用快速卡口垂直导管提升法灌注桩身水下混凝土。
1导管试拼：使用前试拼、试压，并用油漆在导管两侧做好刻度标记。试水压力宜为0.6-1.0MPa。
2导管下放：导管拼好并试压后，用汽车吊机吊放，导管位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，导管底部至孔底距离宜为0.3-0.5m。
3标高测量：导管入孔后技术人员做好测量标记并测量孔深。
4混凝土灌注：灌注首批混凝土前，先配置0.1～0.3m3水泥砂浆放入漏斗中铺底，再放入灌注用混凝土并装满料斗，确认首批混凝土量备足后，立即上提料斗塞借助混凝土自重排除导管内的水，使混凝土快速冲到孔底，灌注首批混凝土完成，使得导管里的泥浆全部排出。
5导管埋深：导管初埋深度不小于2.0m，其后结合试桩情况，埋深宜控制在2.0～6.0m。
6排浆：孔内溢浆通过泥浆处理器处理后回收利用。
7成桩：混凝土灌注面应高出桩顶设计高度的0.8-1.0m，封桩完成。
5.0.2.12起拔钢护筒
1当浇筑混凝土的顶面高度距护筒底口高度4m时，开始起拔护筒；
2利用大型吊车（根据实际情况选择吨位）起拔，严禁利用振动锤起拔，护筒应随浇随拔，严禁全部混凝土浇筑完成后一次性起拔。
3护筒起拔时应注意测量并记录高度，确保起拔后混凝土顶面距护筒下口不小于2m，发现混凝土面有下沉现象，及时补灌混凝土。
5.0.2.12钢护筒上拔
5.0.2.13桩基验收
1全部桩施工完，土方开挖后，依据坐标控制点及现场水准点测出桩的中心位移及桩顶标高，并作好记录，查验是否符合规范要求。
2按桩基规范及图纸要求对桩基进行检测，检测数量和项目应满足规范和设计要求。
6材料设备
6.0.1材料
钢护筒：每节长有3m、6m不等，厚20mm，可根据工程需要进行选择，另配高强特制连接螺栓若干。
6.0.2机具设备
1旋挖钻机、80～100t汽车吊、泥浆泵、料斗及导管、汽车泵、挖机等机械设备。
2钢筋弯曲机、交流电焊机等机具设备。
3全站仪、水准仪等测量设备。
7质量控制
7.0.1质量控制要点
7.0.1.1开工前施工场地要平整到位，地面标高超过桩顶标高不宜大于2m。
7.0.1.2护筒每次使用完毕后应及时进行清洗和修补。
7.0.1.3施工过程中时，钻孔产生的钻渣宜及时清运，防止干扰相邻桩的施工作业。
7.0.2?质量控制措施
7.0.2.1开孔前对桩位进行复核，复核无误后方可开孔。
7.0.2.2开工前应使用经纬仪、全站仪对进场设备钻杆垂直度进行校核，满足规范要求后方可使用。
7.0.2.3保证现场道路的畅通，基坑外临时道路硬化，进入基坑留置坡道，坡道及楼座场平内根据地质条件铺设碎石砖渣或钢板枕木。
8安全措施
8.0.1严格遵守《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2012的有关安全规定，施工用电应按《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005相关规范、标准实施。
8.0.2对设备进行定期检查、维修、严禁机械带病作业，钻机、汽车吊必须由专职机手严格按操作规程操作。
8.0.3?桩机移动要有专人指挥，桩机司机与泵车司机要有可靠的联络信号。
9结束语
采用全钢护筒旋挖钻机在软弱地质层中大直径桩基施工工艺，全程由钢护筒护壁，有效杜绝了塌孔情况的发生，桩截面尺寸规则，大大减少了缩径等质量通病的发生，孔壁稳定性好，钻孔孔底沉渣少。孔壁规则，没有塌孔、扩径现象，提高了桩基成孔效率和成孔质量，能有效保证工期。有效避免了桩基二次回填和二次成孔，降低了工程造价。
参考文献：
[1]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2018）【S】北京：中国建筑工业出版社，2018
[2]建筑地基基础工程施工规范（GB51004-2015）【S】北京：中国建筑工业出版社，2015
[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2018）【S】北京：中国建筑工业出版社，2018