三一旋挖钻机工法讲堂(七)

钻孔扩底灌注桩是在普通灌注桩基础上发展起来的一种新桩型，通过在桩底形成一个扩大头，来增大桩端的有效承载面积，从而提高桩端承载力。概况而言，钻孔扩底灌注桩工法是把按等直径钻孔方法形成的桩孔钻进到预定的深度后，换上扩孔钻头，撑开钻头的扩孔刀刃使之旋转切削地层以形成扩大的孔底，待成孔后放入钢筋笼，灌注混凝土形成扩底桩以获得较大承载能力的施工方法。

国内工程实例表明，采用扩底桩能节约混凝土20%～40%，节约钢材40%～50%，一般使工程总投资节约15%～35%不等。

目前，扩底桩成孔的施工方式主要有3种：一是人工挖孔，这种施工方式做出的扩大头质量很高，但是效率很低，并很容易出安全事故；二是反循环扩底和清渣，大多数的扩底灌注桩都采用该方法来完成，设计院也以此施工方法为设计依据，但该施工方式存在效率低、泥浆污染大的弊端；三是采用专用的旋挖钻机进行扩孔和清渣，该方式施工效率高、施工质量也能得到保证，但是过高的造价限制了它的推广。

三一工法研究院在2008年就开始了旋挖扩底桩方面的技术研究。立足于开发适用于旋挖钻机的扩孔钻头以及在不同地质情况下合理的施工工法，通过钻头的设计和工法的指导来满足扩底桩的成孔要求。

捞砂钻头更换为扩底钻头

案例分析

2010年10月，四川成都雅颂居地产开发项目。地质条件主要是含黏性土卵石、粉质黏土、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩、弱风化泥质粉砂岩。该工程基础采用钻孔扩底灌注桩设计，孔深为16m，扩底部分的桩径由1.0m扩大至1.4m，扩底部分的高度为1.7m，扩孔钻头行程330mm，最大桩径(1.4m)距设计持力层850 mm。成孔和扩孔设备均采用旋挖钻机，机型选用三一SR250R型入岩钻机。配套钻杆是φ445-4×13机锁式钻杆，配套钻头是直径1.0m土层双底捞砂钻斗，以及1m扩到1.4m的两翼扩底钻头。清孔采用的空压机流量为13 m3/min、压力不小于8kg，并配有导管、气管等辅助清孔装置。成孔后采用超声波桩形检测仪来检测桩型是否合格。

问题分析

扩底灌注桩的成孔质量主要取决于二方面，一是扩底部分的形状是否合格，二是孔底沉渣的清理程度能否满足要求。为达到有效增大桩端承载力的目的，扩大头的形状要满足设计要求，并要在成孔后进行桩型检测。此外对桩底沉渣的控制也有着严格的要求。现阶段多采用旋挖钻机成孔、扩底结合反循环清渣的施工工艺。在清渣环节此种工艺又多采用气举反循环而非泵吸反循环，存在的问题是由于渣土不能及时排出孔外而积聚在孔底，这将对扩底钻头的回缩及旋转产生较大阻力，使钻头扩孔效率降低，钻头回缩困难，易造成孔底事故。而且气举反循环使用不当很容易造成塌方。

解决措施

保证扩底部分的成型质量  桩基设计表明，该地质在深12～18m时为强至中风化泥岩(强度在2～8 MPa)，地层较稳定，适合做扩底成孔，于是选择此地层为扩孔地层。根据客户提供的地质报告得知该工地的地下水位较深，经讨论可以采用旋挖钻机干作业成孔，无需泥浆护壁。

先直孔钻进  用直径1.0 m的土层双底捞砂钻斗进行直孔钻进，钻到16m预定深度后换为扩底钻头开始扩底。更换钻头后要检查扩底钻头的伸闭灵活性及有无容易卡死的点，如有应予以消除。扩底钻进过程中要测量扩底钻头的扩底行程并实时记录 并且在扩底钻进过程中要和操作人员沟通以让其掌握扩底时的操作要领。扩底钻头提出孔外后可以通过钻头上钻齿磨损情况判断其吃土情况进而判断桩形情况。扩底完成后用直径1.0 m的土层双底捞砂钻斗进行孔底清渣。

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