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高遇溶率地区高填方旋挖成孔灌注桩施工工法.doc

高遇溶率地区高填方旋挖成孔灌注桩施工工法

中铁二局集团建筑有限公司

刘应该 肖东 梁书海 张弘 张华

岩溶或深厚回填土地质是工程实际中存在较多的地质情况【河南地标】12YJ3-1 外墙外保温，但高填方高遇溶率的地质情况就较为罕见，其区域内的地质条件复杂、地形特殊。在高填方高遇溶率区域，不仅在处理厚回填土地质上需要有一套成熟的工艺，还需对回填土以下的岩溶地质发育区进行全方位勘查及评估后，对需要穿越溶洞和岩层的孔桩制定出专项处理措施。

贵阳市某项目所在的区域就具有高填方高遇溶率的地质特征，地质条件复杂。回填层多为碎石、漂石、块石，结构松散，骨粒粒径大小不一。场地内回填土厚度不均，回填土厚度最深约40m。回填土下方为强岩溶发育区，大小溶洞群较多。部分孔桩需揭穿岩层、贯穿溶洞。在孔桩施工之前，我司结合处理回填土和贵州片区处理溶洞的实际经验，形成了一套成熟的高填方高遇溶率地区旋挖成孔灌注桩施工工法，即采用“全护筒跟进旋挖成孔+埋设永久性钢护筒”的施工工艺，确保了孔桩成桩质量，加快了施工进度，降低了工程成本，取得了良好的经济效益和社会效果。

采用“全护筒跟进旋挖成孔+埋设永久性钢护筒”的施工工艺，能保证顺利成孔，不塌孔。桩身完整性好，桩底沉渣易清理、桩身偏位及桩身垂直度偏差好控制，能大大的提高成桩质量，节约施工成本、缩短施工工期。

本工法适用于强岩溶发育（如溶洞）和地下暗流等不良地质（地下空间）区域、高填方区域的桩基工程（桩径在800mm~2000mm范围，桩长不大于50m）。

高填方高遇溶率地区旋挖成孔灌注桩施工工法，采用“全护筒跟进旋挖成孔”解决高填方区域塌孔问题；采用“埋设永久性钢护筒”解决遇溶洞或暗流等不良地质情况时桩身混凝土浇筑问题（避免大方量回填）；采用“水下混凝土浇筑工艺”解决拔出跟进护筒过程中孔壁浮渣问题，是一种技术难度相对较高、综合性强的施工技术。

5.施工工艺流程及操作要点

5.2.1全护筒跟进旋挖成孔操作要点（本项目采用XR360型旋挖机）

钻孔施工前，根据轴线及桩位布置情况，依据场地内已建立的测量控制网，采用全站仪准确放样各桩位点，使其误差在规范要求内,桩中心放样完毕后，沿桩中心拉十字线至1.5m以外并作好护桩标记。放线完成报监理工程师复验，符合要求后进行下道工序施工。

根据桩的孔位对旋挖钻机进行就位，如果场地不平、履带悬空，可用钻斗取土垫平履带，让钻机接近水平状态，精心调整钻机桅杆及钻杆等参数，满足桩的垂直度要求，把钻机行驶锁死，然后调平桅杆，通过回转和变幅微调使钻斗对准十字线的中心，使钻杆中心、钻斗中心与桩中心重合。旋挖机的跟进钢护筒厚度为50mm，在施工过程中实际开孔直径为D+2×50mm，D为设计桩径。

若桩位所处场地较软，则需铺设钢板，保证钻机工作时平稳不下沉。钻机就位后，钻杆应保持垂直稳固、位置准确，施工中应随时检查调校。

钻机在正式开钻前，先将开孔桩四周场地平整夯实，必要时可在场地铺设能保证其安全行走和操作的钢板或垫层（路基板），再检查钻机的性能状态是否良好，进行钻机施工前的调试，保证钻机工作正常。同时应再次复核钻杆中心、钻斗中心与桩中心是否重合，确保位置的准确。

在钻进过程中，采用连续性筒式取土钻进成孔，具体为：

步骤一：用护筒驱动器下钻第一节跟进护筒；

步骤二：用连接装置拼接跟进护筒，一直旋转下钻至土质稳定或下卧硬层顶面；

步骤三：用旋挖钻头在筒内取土，钻进至下卧硬层顶面；

步骤四：用KB型钻头或其它钻头钻进至设计要求孔深并清孔。

4、溶洞顶部及底部基岩处理

在距溶洞顶约50cm时采取研磨方式钻进，以免对溶洞顶板造成扰动而引起溶洞顶板失稳或整体垮塌，直至揭穿溶洞顶板。

由于岩溶发育，溶洞底的基岩岩面高差不一、走向复杂（多见斜岩面），同时易出现同一作业面岩层软弱不均等情况。为防止卡钻、斜孔等事故,保证施工机械安全和成桩质量，对此类情况，可采取如下两种施工方案进行处理。

对于作业基岩面坡度小于等于150较规则的溶洞基底:

使用筒钻和捞沙斗配合钻进，先由筒钻缓慢钻进形成导向并制造自由面，再由捞沙斗钻进捞渣，避免孔斜。同时可考虑加高钻斗的高度，以加强导向，预防孔斜。操作上，采用轻加压或自重加压钻进的方式，缓慢钻进，直到钻头全部嵌入岩层后再正常钻进。

对于作业基岩面坡度大于150的溶洞基底:

首先采用加水的膨润土或打包的散状黏土和块状胶泥等填充料对溶洞底部进行初步填充（打围）。待快填至钻头与基岩接触的作业面时，将膨润土和块状胶泥等填料控制在桩基作业半径外，再换置填充料，此时应采用抛填片石加灌适量早强混凝土对作业面进行填充，最大程度保证基底作业面强度的软弱均匀。待混凝土达到一定强度后再旋挖钻进至设计嵌岩深度。操作上，采用轻加压或自重加压钻进的方式，缓慢钻进，直到钻头全部嵌入岩层后再正常钻进。

桩身穿越溶洞位置的处理方式

1）当桩身穿越单个或多个矮溶洞（高度小于4m）且溶洞位于桩身中上部时，可采用在溶洞对应位置的钢筋笼上焊接固定永久性钢护筒，随钢筋笼一起放入孔中，永久性钢护筒的长度在溶洞的上下两端分别向外延伸1.0m（嵌固），同时在钢筋笼外侧钢护筒端部的位置绑扎高强度海绵板，防止漏浆。

2）当桩身穿越高溶洞（高度大于4m）且溶洞位于桩身下部时，直接将永久性钢护筒埋设至孔底部（设计桩底标高），其上端向溶洞上口向外延伸2.0m（嵌固），同时在钢筋笼外侧钢护筒端部的位置绑扎高强度海绵板，防止漏浆。

经设计单位验算，永久性钢护筒采用壁厚δ=20㎜的钢板，护筒内径D′=D（D为设计桩径），长度分4m/节、6m/节两种类型。钢护筒在厂家用机械集中卷制而成，分批加工、运输至工地后，根据实际情况进行现场组装焊接和校正，钢护筒的焊接采用对称焊接工艺，以减少焊缝收缩对垂直度的影响。

2）永久性钢护筒吊装方案

综合考虑现场场地实际情况、钢护筒最大重量以及机械使用等因素，本项目选用50T的汽车吊。 

汽车吊司机和指挥人员必须做好吊装作业前的准备，掌握吊装钢护筒的吊点位置和捆绑方法，认真检查并落实作业所需工具、索具的规格、件数及完好程度。对作业现场进行观察，熟悉作业场地、排除作业的障碍物，检查地面平整及耐压程度，实地检查有无影响钢护筒吊升的因素。 

根据钢护筒的长度，确定钢护筒的吊点个数（其中筒身吊耳3~4个，端部吊耳2个）。在确定吊点后钢护筒的捆绑采用卡绳捆绑法，即将吊索（钢丝绳）从钢护筒的吊耳穿过，一头绳头用卸扣锁在钢丝吊索上，另一头绳头挂在吊钩上的捆绑法。钢护筒在吊离地面后通过调整主副吊钩对筒身进行竖直修正，整个竖直过程应在钢护筒脱离地面的情况下进行，当钢护筒完全竖直后，则校正就位并下放基桩内。  

5.2.2、灌注成桩操作要点：

为防止混凝土浇注过程中钢筋笼上浮，一方面应确保桩孔内钢筋笼构造和位置严格按设计要求连接和安装固定到位，另一方面还应采取以下措施：

1）控制灌注桩封底时的混凝土灌注速度，降低混凝土对笼的冲击力和上浮力，浇筑后期尽量减小导管埋深以减小冲力。

2）在浇筑工程中仔细观察吊筋的形变和护筒的位移，如出现弯曲或者位移，立即停止混凝土浇筑，并分析原因，制定措施，及时解决。

1) 灌注导管采用钢导管，管节长度型号为0.50m、1.00m、2.50m、3.00m、4.00m、6.00m，管径0.25m，钢管厚3mm，用法兰盘加止水胶垫用螺栓连接而成。

2)导管在使用前应试拼装，做压力充水试验，试验压力为0.6~1MPa；

3)根据每个钻孔深度提前做好选、配管工作，按导管距孔底距离300～500mm范围控制，以利隔水栓顺利排出及灌注混凝土时挤出沉渣；

4)砼浇注前，导管内必须放置合乎要求的隔离塞(一般采用球胆或混凝土塞加油毡)，使用时应注意避免塞管，此项工作由专人负责检查，确认无误后方可进行砼的浇注工作；

5) 导管在混凝土面的埋置深度一般控制在2.00~6.00m，严禁把导管底端提出混凝土面，并应控制导管提拔速度，安排专人测量导管埋深及其内外混凝土高差并做好记录；

6) 起吊导管应注意卡口是否卡牢，避免脱卡工程事故；

3、水下混凝土浇注工艺

混凝土浇筑是全护筒跟进旋挖成孔灌注桩的关键工序之一，浇筑质量的好与坏直接决定桩身质量。在厚回填土区域采用水下混凝土灌注工艺是为了使跟进护筒拔出时掉落的土渣始终停留在混凝土表层，同时，实际灌注面（新鲜砼面）比设计桩顶标高至少高出0.3m，以便成桩后进行浮浆剔除，保证成桩质量。

1、下导管；2、悬挂隔水塞；3、灌入混凝土；4、剪断铁丝，隔水塞与砼下落；

5、连续浇筑混凝土；6、起拔跟进护筒；7、料斗；8、排水；9、测绳，10、隔水塞

在桩身混凝土浇筑的同时拔出跟进护筒，过程中需保证混凝土面高于跟进护筒底面3m~5m。跟进护筒的拔出采用液压拔管机。

由于孔桩施工实际地质情况与图纸存在不可避免的偏差，故以下数据仅供参考，实际以施工图纸及现场钻孔的实际深度为准。

7.1成孔阶段质量控制

成孔是桩基施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。

在进行场地整平后组织有资格的测量放样人员，将所有桩位放出济南海鲜大市场工程施工组织设计，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案。

2、确保桩身成孔垂直度

这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和永久性钢护筒将无法沉放。为了保证成孔垂直度满足设计要求，首先应进行场地平整、清除杂物，回填土应夯打密实，旋挖钻机在钻进的过程中经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施。 　　3、埋跟进设护筒 

用拉线法控制首节护筒的平面位置做桩位偏差检查《公路桥涵施工技术规范》JTGT 3650-2020 .pdf，桩位偏差应满足规范要求。 　　4、成孔

采用钻头钻进，根据不同情况的土质结构选择不同的转盘转速和压力进行控制。如在钻进岩层后，因岩层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动，故应选择低档慢速，转盘转速参数取值 13～40r/ min,成孔深度按设计要求进行控制。

5、孔内事故预防措施