一文搞定旋挖灌注桩工艺及注意事项

• 适用地层

• 旋挖桩：适用于粘土层、淤泥层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩和强风化岩，在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。能满足绝大多数的高层建筑和桥梁施工环境的要求。（目前国内已成功进行过单轴抗压强度120MPa岩层中的旋挖成孔施工）。

• 冲孔桩：适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层和碎石土层，也适用于卵石层、岩溶发育岩层和裂隙发育的岩层施工，在复杂的场地条件下（如地下漂石、建筑垃圾含筋量高的钢筋砼垃圾等场地内）一般无须采取其他处理手段可直接进行桩基施工，其适用性高，善于“啃硬骨头”。

• 对场地要求

• 旋挖桩：自重大，对场地要求比较严格。旋挖桩机工作状态自重一般在70t左右，但其履带与地面接触面积约7.0m2，所以要求的地基承载力在100KPa左右，在地表水比较丰富或雨季施工情况下，一般需采取回填砖渣的方式保证旋挖桩机的正常运转。

• 冲孔桩：桩锤重量约10t，桩机重量约15t，加上施工时产生的振动荷载对施工作业面层的要求高，在地表水比较丰富或雨季施工情况下，需采取挤填级配砂石方式提高土层承载力。

• 成孔方式

• 旋挖桩：可用短螺旋钻头进行干挖作业，也可用回转钻头在泥浆护壁的情况下进行湿挖作业。

• 冲孔桩：只能采取泥浆护壁的方式冲击成孔。

• 钻进速度

• 旋挖桩：旋挖机采用动力钻头，钻头的钻进力加上钻杆、桩机的重量，钻进能力强。据统计，旋挖桩机成孔速度最快能达到 1m/min，在相同的地层中，旋挖机的成孔速度是冲孔桩机的 3-5倍，优势明显。

• 冲孔桩：钻机自身重量有限，进行硬土地层钻孔时，难以保证钻头施加足够的压力，从而影响了成孔的速率，且每钻进1~2m需停钻掏渣，大部分作业时间消耗在提放钻头和停钻掏渣上，桩孔越深，提钻、掏渣耗时越长，其整体冲进速度较低。

• 清渣方式

• 旋挖桩： 利用旋挖钻头直接将土、砂砾等钻渣旋转挖掘，然后快速提出孔外，清渣相对干净、彻底，孔底沉渣厚度一般可控制在3cm以内。 通过泥浆循环清渣， 1.2m桩可控制在5-7cm， 1.4m以上桩一般在7-10cm。

• 冲孔桩：孔底沉渣难以掏尽，将会使桩承载力不够稳定。

• 成桩质量

• 旋挖桩：孔壁比较平滑、桩径上下一致，孔壁极少出现泥渣沉结物，出现断桩、桩身夹泥、蜂窝等质量问题的可能性较小。

• 冲孔桩：成孔直径难以统一、孔壁相对不够平滑，在泥浆护壁、掏渣的情况下，极易导致孔壁附有大量泥渣沉结物，存在断桩、桩身夹泥、蜂窝等风险较高。

• 护筒埋设

• 旋挖桩：护筒安装方便，利用钻机动力头的自重、加压油缸、额定转矩和提升力可自动将钢护筒压入或拔出。

• 冲孔桩：依靠有操作经验的工人采取冲锤及挖机等埋设。

• 扩底

• 旋挖桩：配置有配合扩大头工具，可进行扩底施工。

• 冲孔桩：无法扩底。

• 混凝土充盈系数

• 旋挖桩：由于采用电脑精确控制，旋挖桩钻进过程中，钻头反复钻进过程中钻进角度、垂直度控制精确，孔径精确成孔质量高，充盈系数一般为1.03~1.05。

• 冲孔桩： 由于冲锤上下往复运动，随着钢丝绳的旋转带动冲锤摆动容易造成桩孔不圆，扩孔率较高，其混凝土充盈系数一般大于1.2。

• 持力层判定

• 旋挖机在进入强度较高的岩层时，旋挖机的钻进速度明显降低，钻杆有明显的抖动，当达到预判的深度后可直接将挖掘的岩土提升到地面，直接观察孔底基岩情况，及时准确判断入岩情况。

• 冲孔桩机需要靠泥浆循环才能将孔底的岩渣带出，并且还混杂了一直悬浮在其中前期岩渣，以致未能及时准确判断入岩，往往比设计要求入岩20~30cm才能终孔。

• 单桩承载力

• 旋挖桩机靠筒底角刃切土成孔，成孔后孔壁比较粗糙，同钻孔桩比较孔壁几乎没有泥浆的涂抹作用，成桩后桩体与土体的结合程度比较高，相对而言单桩承载力要高。

• 冲击成孔，在泥浆的涂抹作用下，孔壁相对光滑，单桩承载力相对要低。

• 环境保护

• 旋挖在正常情况下可进行干法施工，不需要泥浆护壁，即使在特殊地层需要泥浆护壁的情况下，泥浆也只起支护作用，钻削中的泥浆含量相当低，污染源大大减少。

• 冲击钻在钻进、掏渣过程中多采用泥浆循环方式，在施工中需在场内设置泥浆池，文明施工难以控制。

• 淤泥排放

• 旋挖桩采用干法成孔，余泥较为干燥，余泥量大约是理论方量的1.3倍左右，可降低运输成本且运输较为方便。

• 冲击桩因采用泥浆循环方式清渣，余泥含水量高，余泥量大约是理论方量的1.8倍左右，运输工程量增大且运输不便。

• 噪音

• 旋挖桩机施工的噪声主要来自机身发动机的声音和钻筒倒渣时的活门撞击声。旋挖机操作中发出的噪音在70~90db 左右，对场地周边环境的生活生产影响相对较小。

• 冲击桩受冲孔桩机工作原理的制约，噪音污染很难避免，检测30m范围噪音竟达100db以上，尤其是进入岩层冲孔施工时，噪音将更大，容易造成噪音污染。

• 行走

• 旋挖钻移位靠自身履带可以自行移动，无需其他机械配合，从一个桩位转移到另一桩位一般15~20分钟即可。

• 冲击钻靠自身卷扬或者起重机械配合，从一个桩位转移到另一桩位一般则需60~90分钟甚至更长。

• 桩机定位

• 旋挖桩：利用先进的电子控制设备进行桩孔的定位，并保证旋挖机始终处于最佳的钻进状态。

• 冲击桩：人工控制移位、定位，定位缓慢且不精确。

• 桩孔

• 旋挖桩：垂直钻掘精度高，通过电液先导自动控制系统，可以精确地调整机座水平度和桅杆的垂直度，垂直精度控制在1‰以内。

• 冲击桩：用冲孔桩机机身的水平度、机架的垂直度、冲锤的自重来保证，精准度大约控制在8‰以内，施工过程中容易出现斜孔、弯孔。

• 用电负荷

• 旋挖桩：采用机身柴油发动机提供动力，对施工场地没有用电的情况尤其适用，同时也省去对电缆的拖运布设和防护，安全性相对较高。

• 冲击桩： 2.2m桩径以下桩机单机用电量为60kw，泥浆泵用电量约30kw，总用电量约90kw。正常情况下，若配备20台桩机，用电负荷约1800kw，用电负荷大，且存在一定的安全隐患。

• 人员配置

• 旋挖桩：移机、掏渣均由桩机操作人员一人控制即可完成，另需配备2~3人负责定位、埋设护筒时的辅助工作，一般一台旋挖桩机需配备3-4人。

• 冲击桩：移机、定位、泥浆护壁、清渣等均需配备人员，一般一台冲孔桩机需配备6-10人。

042 泥浆护壁

泥浆的功效

1. 泥浆有防止孔壁坍塌的功能

2. 泥浆有悬浮且排出土渣的功能

3. 泥浆有冷却施工机械的功能

施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上；在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土。

043 清孔

正循环 利用泥浆泵通过钻杆内腔向孔底注入一定压力的泥浆水（孔壁稳定液），泥浆水冲洗孔底并与钻孔产生的泥渣混合后，携带泥渣沿钻杆与孔壁之间的外环空腔上升，从孔口流向泥浆池，形成正循环排渣系统。

反循环 即将钻孔时孔底混有大量泥渣的泥浆通过钻杆的内腔抽吸到地面排入泥浆沉淀池，新鲜泥浆则由地面直接注入桩孔。

044 质量控制

1. 成孔深度控制，涉及到终孔的判别

2. 灌注桩桩位偏差

3. 桩顶标高

4. 标养试块

5. 沉渣厚度

6. 静载

7. 完整性

8. 原材料检测

9. 工艺验收