超大直径灌注桩旋挖成孔技术

1、超大直径灌注桩旋挖成孔技术摘要：填海地区，在填石、填砂、淤泥等地层复杂、基岩埋深浅桩基进入基岩 深、岩面起伏大等条件下，超大直径灌注桩机械成孔难度很大，成孔过程中护壁、 钻岩、清渣是重点和难点，本项目超大直径灌注桩采用旋挖机复合钻头分级扩孔 钻进成孔技术，取得了良好的效果，具有很高的推广价值。关键词：灌注桩；超大直径；旋挖成孔；复合钻头；分级扩孔；引言深圳恒大中心项目位于深圳湾超级总部基地，项目位于填海区，填石、填砂、 淤泥等地层复杂，基岩埋深浅，岩面起伏大，基坑深度深，此种条件下的超大直 径灌注桩机械成孔难度大，结合地质特点及桩基设计要求，选用了旋挖机复合钻 头分级扩孔钻进成孔工艺。工程概况

2、深圳恒大中心项目建筑高度393.9m，地下6层，地上71层，基坑开挖深度 39.05m-42.35m，开挖面积约8451m2，项目位于填海区，周边环境复杂，北侧紧 邻地铁11号线和9号线四条区间盾构隧道，基坑围护结构外边距隧道外边线最距 离约4.4m。本工程塔楼采用超大直径机械成孔灌注桩基础，桩径3m，设计桩长 7m40m，总数 35 根。地质条件场地内分布的地层自上而下有：1）人工填土层:包含层厚介于0.508.30m的素填土，层顶埋深介于0.00 6.50m ；层厚介于0.7012.80m的填石，层顶埋深介于0.006.50m ；层厚介于 0.505.50m的填砂，层顶埋深介于1.0011

3、.00m。2）第四系全新统海陆交互相沉积层：层厚介于0.506.20m的淤泥，层顶埋深 介于 4.8012.40m。3）第四系上更新统冲洪积沉积层：包含层厚介于0.506.90m的黏土，层顶 埋深介于7.8014.70m；层厚介于0.504.70m的含黏性土砾砂，层顶埋深介于 10.3015.50m。4）第四系上更新统沼泽相沉积层：层厚介于1.301.60m的有机质粉质黏土， 层顶埋深15.4015.80m。5）第四系残积层：层厚介于1.2018.40m的砾质黏性土，层顶埋深介于 9.6018.80m。6）早白垩世燕山四期粗粒花岗岩层：包函层厚介于0.5018.90m的全风化 粗粒花岗岩，层顶

4、埋深介于15.7029.60m；层厚介于0.3023.50m强风化粗粒 花岗岩，层顶埋深介于20.5043.50m；层厚介于0.3024.80m的中风化粗粒花 岗岩，层顶埋深介于21.1058.80m，饱和单轴抗压强度16.6035.00 MPa；层 厚介于2.5756.01m的微风化粗粒花岗岩，层顶埋深介于22.5082.90m，饱和 单轴抗压强度44.20127.00 MPa。7）构造岩：场地部分钻孔钻遇有构造碎裂岩，层厚介于1.6015.20m，层顶 埋深介于35.8080.20m，中微风化状，母岩为粗粒花岗岩，岩石具碎裂-碎斑结 构，微裂隙极发育，岩石强度不均一。构造破碎带中的构造岩受

5、构造挤压强烈， 部分矿物具定向排列特征，岩石多具压碎构造，以碎裂岩为主，饱和单轴抗压强 度 7.7038.40 MPa。施工工艺（1）钢护筒制作及埋设：桩基原地面施工，塔楼区域基坑深度42.35m，空桩长度超过42.35m，加之 场地内有填石、填砂、淤泥对成孔不利的地层，护筒埋设是保证成孔的一个重要 因素。护筒采用壁厚25mm钢护筒，埋设深度约12m，具体深度为穿过填石、填 砂层及淤泥层等不稳定土层，进入粘土层2m。护筒标准节长度为2.5m，护筒间 采用平头螺栓连接，护筒内径大于桩直径300mm （桩直径3m，护筒内径3.3m）， 护筒顶面高出施工地面0.3m，埋设护筒时护筒中心轴线对正测定的

6、桩位中心，护 筒埋设采用XR550型旋挖钻，护筒底节加焊截齿，钻杆下方安装驱动盘，通过正 常钻进，使护筒转动着持续下放，第一节护筒下放完成后，采用挖机配合将护筒 内填石等掏出，然后通过腰带进行连接第二节护筒，在第二节下放结束后，旋挖 钻用直径3米的钻头把孔内挖空，再接长护筒，直到护筒底口穿过填石和淤泥层 进入粘土层2m。（2）旋挖成孔：本项目岩面浅，基坑深，桩基入岩深度深，部分入岩超过20米，基岩内成孔 难度大，部分3米直径桩基采用XR550和XR800旋挖钻机复合扩孔钻头分级钻进 成孔，第一步直接采用直径1.5 m牙轮筒钻直接钻进至终孔，然后采用直径 3.0m捞砂斗钻进至岩面。第二步：采用带

7、有下扶正器的复合扩孔钻头进行钻进， 下扶正器直径1.5m，扩孔钻头直径2.0m，往下钻进至终孔位置，此时孔径从 1.5m扩大到2.0m，然后采用直径2.0米牙轮钻和直径2.0米捞砂斗扫孔，至此直 径2.0米孔完成。第三步：采用带有下扶正器的复合扩孔钻头进行钻进，下扶正 器直径2.0m，扩孔钻头直径2.5m，往下钻进至终孔位置，此时孔径从2.0m扩大 到2.5m，然后采用直径2.5米牙轮钻和直径2.5米捞砂斗扫孔，至此直径2.5米 孔完成。第四步：采用带有下扶正器的复合扩孔钻头进行钻进，下扶正器直径 2.5m，扩孔钻头直径2.3m，往下钻进至终孔位置，此时孔径从2.5m扩大到3.0m， 然后采用

8、直径3.0米牙轮钻和直径3.0米捞砂斗扫孔，至此直径3.0米孔完成。（3）旋挖成孔垂直度控制措施：1）保证场地地面初步平整，铺好铁板，机械就位时，利用机械自身携带垂直 度纠正装置和水平尺进行下钻前机身垂直度确认，保证钻机平稳、牢固，以防钻 机倾斜或位移。要求磨盘中心和钻架上的起吊滑车处于同一垂直线，要求偏差不 大于2 0mm；2）下钻杆时，通过机械自带仪表盘进行钻杆垂直度调整和人工复核钻杆垂直 度。在钻杆相对零位5范围内可通过显示器上的自动调垂按钮进行自动调整； 而钻杆超出相对零位5范围时，只能通过显示器上的点动按钮或左操作箱上的 电气手柄进行手动调整。在调整过程中，可通过显示器的钻杆工作界面

9、实时监测 钻杆的位置状态，使钻杆最终达到作业成孔的设定位置。3）钻进过程中，尤其是钢护筒压放和岩层钻进过程中，每10m使用超声波 测壁仪检测一次成孔垂直度，钢护筒垂直度控制作为整体垂直度的导向控制。一 般情况下，在每进尺1-2根钻杆深度时，检查一次旋挖机磨盘的垂直度和钻杆连 接情况，务必对每个螺栓都进行详细检查，保证在钻进中磨盘的水平。（4）泥浆护壁：泥浆配制采用优质钠基膨润土和自来水为原材料搅拌而成，膨润土造浆的主 要成分是膨润土、掺合物、水和添加剂，掺合物主要有羧甲基纤维素（CMC）、烧 碱（Na2CO3）和重晶石粉等，新拌制的泥浆应存放24h或加分散剂，使膨润土 充分水化后方可使用，入孔

10、泥浆比重为1.101.20；黏度：2225s,新制备泥浆 含砂率小于4%,胶体率不小于95%, PH值应大于8-10。造浆后试验全部性能指 标，钻进中随时检验泥浆比重和含砂率及粘稠度，遇地层变化应增加检查次数， 并适当调整泥浆指标，并保证泥浆压高于地下水位。（5）清孔清孔采用泵吸反循环法，采用1台6BS砂石泵额定排量为180m3/h，采用 *0.3m的导管。清孔分二次进行，第一次清孔应在成孔完毕后进行，第二次应在 安放钢筋笼和导管安装完毕后进行。清孔过程中和结束时应测定泥浆指标，清孔 结束时应测定孔底沉渣，孔底沉渣不得大于50mm。清孔后，孔内应保持水头高 度，并应在30分钟内浇注混凝土。超过

11、30分钟的，浇注混凝土前应重新测定孔 底沉渣厚度，如不符合规定，应重新清孔直至符合要求。（6）成孔检测1）泥浆性能指标检测：PH值8的指标，含砂率4%的指标，粘稠度V25s， 泥浆比重V 1.2。2）沉渣检测：采用锥测法检测沉渣厚度，沉渣厚度不大于50mm；3）桩径、桩孔垂直度的检测：采用超声波反射测距法，桩径允许偏差+50mm， 桩垂直度允许偏差不大于1%。4）孔深测量：采用测绳测量孔深。5.结论及展望结合恒大中心项目地层复杂，基岩埋深浅，岩面起伏大，桩基入岩深，桩基 直径大的特点，创新性地采用旋挖机复合钻头分级扩孔钻进成孔，在成孔质量及 成孔效率方面卓有成效。可为今后类似条件下的超大直径桩基础施工提供借鉴和 参考。参考文献建筑桩基技术规