摘要：依托长汀县西外街兆征广场人防工程旋挖钻孔灌注桩基坑支护实例，结合多年工作经验，从桩位测量、埋设护筒、钻孔、清孔、钢筋笼制作及安装、导管试压及安装和水下混凝土灌注等方面详细阐述了旋挖钻孔灌注桩施工技术，并分析了旋挖钻孔灌注桩施工质量控制要点，为同类型工程提供一定参考。
关键词：基坑；旋挖灌注支护桩；钻孔；施工技术；质量控制
1工程概况及水文地质情况
1.1基本概况。长汀县西外街兆征广场人防工程位于福建省长汀县西外街，原为体育场，地形较平坦，场地东、西、北侧为已有建筑，距离地下室边界约5.0～15.0m，场地南侧为兆征路(已建)。项目总建筑面积13015m2，其中地上建筑面积约为760m2，地下建筑面积约为12255m2。地下指挥所建筑面积约为1638m2，兼顾人防地下室建筑面积约为10617m2，为地下一层及局部地上两层。地下室地下空间采用8.1m×8.1m的柱网，兼顾人防工程设计，防常规武器抗力级别为6级，地下一层战时为人防指挥所、人员掩蔽场所、车辆临时掩蔽场所，平时为停车库。地上两层，分别为人防指挥所管理用房，建筑面积约为410m2；器材楼，建筑面积约为350m2。地基基础设计等级为乙级，建筑结构安全等级均为二级，结构重要性系数为1.0。本工程在二（a）类环境中的结构设计使用年限为50年，主体采用钢筋混凝土框架结构，顶板采用无梁盖结构，底板采用片筏结构。
1.2水文地质情况。根据地勘单位勘察资料，场地基岩为二叠系下统栖霞组（P1q），区域地质构造资料表明拟建场地无大断裂通过，未发现断裂破碎带、暗滨、塞穴、防空洞等不良工程地质现象。场地周边未发现不良埋藏物。工程场地自上而下各岩土层特征及分布情况见表1。本场地基坑开挖范围内的地下水主要是素填土层中的上层滞水，受大气降水和地表水等影响。
2旋挖灌注桩支护方案
本工程基坑安全等级为二级，工程重要性系数取γ=1.05，支护工程为临时性结构，使用期限为一年。结合基坑周边环境及开挖影响地层，基坑支护方式：场地西边一层地下室基坑西侧靠近主席台位置采用旋挖钻孔灌注桩支护形式，北侧距离已建民房较近采用旋挖钻孔灌注桩+扩孔锚杆支护形式，其他位置采用土钉墙支护形式；场地东边二层地下室基坑采用旋挖钻孔灌注桩+一道钢筋混凝土内支撑支护形式。选取旋挖钻孔灌注桩支护方式进行研究分析，场地西边一层地下室基坑旋挖灌注支护桩共170根，桩径800mm，间距1200mm；场地东边二层地下室基坑支护桩共130根，桩径900mm，间距1200mm，混凝土强度等级C30。支护结构横断面图见图1，旋挖钻孔灌注桩桩身剖面图见图2。
3旋挖灌注支护桩施工技术
3.1施工工艺流程。旋挖钻孔灌注桩主要施工工艺流程：场地平整→桩位测量→泥浆制备→埋设护筒→钻孔→清孔→钢筋笼骨架制→导管试压及安装→水下混凝土浇注。
3.2施工准备。（1）场地平整。本工程采用1台XR280D型钻机和1台SWDM20型钻机进行钻孔桩施工，钻机进场前需清理平整场地，确保钻机平台碾压密实且地面承载力≥250kN/m2，钻机就位后与场地倾斜角≤40°。（2）桩位测量。确定基坑支护桩具体位置，测量人员利用极坐标定位法进行轴线引测，准确定位桩心并做好标示，待监理工程师复测无误后方可进行钻孔施工。（3）泥浆制备。泥浆由黏土与水拌合而成，并掺入一定比例的膨润土，制备得到泥浆含砂量≤4%，胶体率≥96%且泥浆比重≥1.2。（4）埋设护筒。钻孔前应埋设坚固的钢护筒防止素填土层因松散而塌孔，护筒直径为1m和1.1m，高度1.5m，埋设时参考桩位测量时定位的桩心，使护筒圆心与桩心重合，用锤球检查护筒竖直度，倾斜度≤1%，护筒周围回填黏土并分层压实，确保护筒顶面高出施工平台0.3m。
3.3钻孔。首先安放钻机，钻机底座及顶端平稳后用经纬仪调整钻杆垂直度，使钻机中心、桩心与护筒中心在一条直线上，偏差≤50mm，随后连接泥浆循环系统循环泥浆2～3min，最后开始钻孔。根据地质情况，针对不同地质层选用不同的钻头、钻进速度及钻进压力。本工程上部素填土层较厚，为松散易坍土层，采用长螺旋钻头旋挖钻进，至岩面后再换用筒式钻头KBF-K[1]。开孔时低压慢钻，转速≤10r/min，待钻至至护筒底下1m后再开始正常钻进，至护筒底下3m后开始高速钻进，钻孔全过程配备专业人员记录施工障碍物情况、地质情况、孔深等相关施工参数。
3.4清孔。清孔分两次进行，第一次在钻孔达到设计成孔深度并进行成孔检查后，第二次在导管试压安装后。本工程清孔采用换浆法配以掏渣。第一次清孔前的成孔检查选用笼式检孔器（外径1m，长度6m），孔位、孔径、孔深、倾斜度满足设计要求后向孔内注入净化泥浆，置换孔内含石渣、沉淀物等的泥浆，反复循环直至抽出泥浆手摸无粗粒感且经测试相关参数与注入净化泥浆相近，此时停止第一次清孔作业。第二次清孔在钢筋笼下方且导管安装好后，主要为了防止安放钢筋笼及导管时桩基孔壁所产生的泥块沉渣沉淀到孔底，导管上端口安装一弯头连接泥浆泵，可将泥浆池中的净化泥浆冲入导管内，冲出孔底沉渣，直至孔底沉渣厚度≤50mm即可关闭泥浆泵结束二次清孔。本工程二次清孔后孔底50cm内泥浆比重为1.15，含砂率≤6%，黏度≤28s。
3.5钢筋笼制作及安装。钢筋笼在专门的钢筋预制场进行集中加工，钢筋原材料必须符合设计要求，严格按施工图纸分节加工成型，钢筋笼节数及大小根据孔深、孔径确定。本工程桩长为9～16m，节数为1～2节，两节钢筋笼接驳的接头应按规范要求错开，35d范围内接头数应不超过总接头数的50%，钢筋搭接长度为10d，且搭接时每2m设置加劲箍焊接加固，采用Φ16短钢筋。钢筋笼主筋混凝土保护层厚度为50mm，利用焊接钢筋“耳朵”作为保护层，竖向沿钢筋笼长度每2m设置一道，水平方向沿钢筋笼圆周等距离设置4个。钢筋笼安装为隐蔽工程，在吊放前进行质量自检，其主筋直径间距、焊接质量、箍筋直径间距、保护层厚度等均符合相关质量标准，采用20t汽车吊放钢筋笼入孔。为避免二次清孔困难，在下放钢筋笼时应严格控制，钢筋笼中心对准桩心后顺直缓慢下放，严禁强行下放，避免剐蹭孔壁，下放到位后设置吊环及横吊梁，与护筒联接固定，防止浇注混凝土时发生浮笼现象，影响成桩质量。
3.6导管试压及安装。本工程导管采用Φ25～30mm的无缝钢管，每节长2～3m，配1～2节1～1.5m的短管，用螺丝扣连接后橡胶垫圈增强密封，确保接口严密。导管安装使用前必须通过水密承压试验检验密封性，预拼装后试压，压力在0.6～1.0MPa之间且≥1.5倍孔内水深压力。利用吊车将导管入孔，导管底距孔底250～400mm，安放完成后按3.4节所述进行二次清孔。3.7水下混凝土灌注混凝土灌注是旋挖钻孔支护桩的的最后一道也是最关键的一道工序，其施工质量直接影响支护桩的质量，应做好充分的施工技术准备后才能开始灌注。本工程桩基混凝土采用C30水下混凝土，坍落度为180～220mm，流动性和保水性良好，由地方搅拌站充分搅拌后运至施工现场。采用导管法进行灌注，初灌量≥0.5m3，先将第一车混凝土踩大油门卸料，增大混凝土下落的冲击能量，以使孔底少许沉渣被冲开，减少工后沉降，确保混凝土封底成功。后续紧凑连续灌注混凝土，严禁中途停工。全过程测量孔内混凝土面高度，视混凝土面高度上升情况控制吊车拔管速度，导管提升注意位置居中且轴线竖直。为保证桩顶混凝土质量，待灌注到桩顶设计标高后再加灌1m，此时才可停止混凝土灌注。
4施工质量控制要点
4.1钻孔质量控制。钻孔存在的问题主要包括塌孔、缩孔、偏孔、串孔、卡锤、糊锤等。塌孔是由于旋挖钻孔时没有循环泥浆，泥浆比重小（过稀）、孔内泥浆面低于孔外水或添加泥浆稳定液的塑料管口对土层直接冲刷等[2]；缩孔是由于场地部分土层地质情况差、存在砂层，旋挖钻孔速度过快；偏孔是由于钻机架设不规范、场地土质层不均匀、旋挖钻头遇到探头石、孤石及岩面倾斜等；串孔是由于支护桩之间间距太小，旋挖钻孔时对临桩土体扰动大，导致桩孔扩孔率增大且泥浆护壁变差，邻桩串孔现象极易发生。本工程支护桩桩距仅1.2m，部分场地地质情况差，在钻孔施工过程中应注意预防以上问题发生，钻孔质量控制措施主要包括：①严格控制泥浆质量，若遇砂层增加泥浆密度及黏度，确保孔壁稳定性，旋挖钻孔时保持泥浆循环，孔内补浆应及时、连续，维持护筒内水位；②严格控制钻孔速度，硬地层到软地层钻进速度加快，反之减慢，砂层等易缩孔地层适当增加扫孔次数，提钻坚持少进尺勤原则；③为避免串孔采用“隔桩法”施工。
4.2钢筋笼吊放质量控制。钢筋笼制作应注重电焊工技术交底，提高焊接质量。钢筋笼吊放时为了防止骨架变形，应在起吊前在加强骨架内部焊接三角支撑以加强刚度，四根吊绳长度必须一样，严禁两根对折吊装钢筋笼[3]。钢筋笼最常见质量问题为在混凝土灌注时上浮，上浮原因主要有钢筋笼较短、重量不足和灌注混凝土塌落度不够等。对于钢筋笼本身而言，可在距底端30cm处焊接十字钢筋架增加重量，还可在钢筋笼主筋顶端焊接一钢筋伸出泥浆作为钢筋笼浮笼的标志。此外，混凝土灌注速度和时间也应严格控制，提前计算准备好一根桩基的混凝土用量，保证混凝土灌注连续性。若通过浮标观察到钢筋笼上浮，立即放缓浇筑速度并反复上下振动导管，直至钢筋笼恢复原先设计标高。
4.3混凝土灌注质量控制。为确保本工程旋挖灌注桩支护基坑坚实可靠，必须严格控制混凝土灌注质量，主要包括以下5个方面：（1）原材料质量控制。细致检查配制混凝土所用原材料，尤其水泥与钢筋，应做好试验工作，混凝土初终凝时间、强度、坍落度等符合规范要求。（2）预防导管进水。施工前严格检查导管严密性，测试合格方可使用。首次灌注混凝土必须没过导管底端，导管提升经过仔细测量。（3）预防堵管。混凝土坍落度太大会导致堵管，应严格控制坍落度。灌注时间取决于混凝土初凝时间，保证灌注时间≤1/2混凝土初凝时间，且夏季施工还应加入缓凝剂，否则混凝土在灌注过程中就在导管内初凝，导致堵管。（4）预防断桩。断桩是由于导管埋深太浅，表层有泥浆混入，造成桩身夹泥、导管密封性差水渗入混凝土增大水灰比使混凝土不连续等原因造成，在灌注混凝土前应先通过拉伸试验检查导管性能，防止由于导管壁厚不足或性能差等原因引起断桩。（5）导管拆除。拆管根据混凝土面上升情况进行，应对混凝土面精准测量，导管随混凝土面上升而提升，保持导管埋入混凝土深度为2～6m。本工程控制导管埋入混凝土4m深，拆除导管时间一般≤15min，防止螺栓、工具等掉入孔内，提升拆除导管均由熟练工人操作，防止上提太快、提升太多、剐蹭钢筋笼等。
5结语
本工程基坑支护中采用的旋挖钻孔灌注桩施工技术，不仅自动化程度高、成桩速度快、施工便捷，而且成孔质量高、噪声低、无污染，单桩承载力高，是一种理想的基坑支护施工工艺，越来越受到施工单位的青睐。但旋挖钻孔灌注桩采用泥浆护壁，孔壁上泥浆与钻渣形成的光滑泥皮会减小桩与周围土体间的摩擦剪切力，进而导致桩的竖向承载力减小，因此还需进行更多试验研究，进一步完善旋挖钻孔灌注桩施工工艺。
参考文献
[1]林凯鑫,秦桂婵.某深基坑旋挖灌注支护桩施工技术[J].广东土木与建筑,2009,16(12):52-54.
[2]李神峰.浅谈旋挖桩施工工艺———记南益广场旋挖桩施工[J].福建建材,2013(6):50-51.
[3]何佳彬.软弱土地质中旋挖钻孔灌注桩施工控制要点[J].福建建材,2016(12):67-68.
作者:林龙川 单位:福建七建集团有限公司