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摘 要：分析了重庆市松散高填方土石混合地基的工程特点，结合实际工程案例，对目前重庆地区该类型地基的几种常用的成桩方式—－旋挖法成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩、高压旋喷注浆加固后再旋挖成孔进行了现场试验，并从技术经济方面分析，探讨了几种工艺特点，对成孔质量、嵌岩深度控制及成桩效果进行了详细阐述，提出了成本节约的施工方案。从而降低高回填地基的基础工程成本。对同类型地基基础施工由一定的借鉴意义。
关键词：高填方；冲击成孔；高压旋喷；旋挖桩
中图分类号：TU473文献标识码： A
1引 言
2009年以来，受国务院推进重庆统筹城乡改革发展的政策影响，重庆加快了城市化进程，尤其是继上海浦东新区和天津滨海新区之后由国务院直接批复的第三个国家级新区：重庆两江新区的建立。将典型丘陵地貌的地形和建筑弃土场规划成地势较为平坦的商务区，住宅等，不少的山谷、沟壑、溪流、湖泊被填平。造就了大量高填方土石场地，普遍具有以下特性：
1)填方深度大，最深在30m以上；
2)场地原始地貌多为深沟，排水沟渠和洼地，填筑方式均为机械抛填，未经碾压等处理；
3)回填物不均匀，结构松散，块石含量大，不少孤石粒径达500㎜；
4)城市排水系统不完善，汇入场地的不明地下水较多。
在此种特殊地质条件下建设高层建筑，要保证基础的质量和基础受力的均匀传递，否则，造成基础不均匀沉降带来的变形，导致房屋结构的使用安全。合理恰当的选择基础施工方法，以确保整个建筑工程经济合理、质量可靠，安全环保。本文结合工程实例，对此类建设场地常用的三种成桩方式（直接旋挖、加固再旋挖、冲击成孔）分别施工试验桩，对施工工艺和技术经济指标进行详细分析。
2工程概况
重庆某高层住宅建筑场地，根据地质勘查报告，填筑形式为自然抛填，主要粉质粘土、砂岩及泥岩块石组成，块石分布不均；块石含量约50%～70%,最大粒径约500mm；稍湿、松散；填筑年限约3年；人工挖桩较困难且重庆市 城乡建委下发《重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术通告（第七号）》禁止使用人工挖孔桩。因此，设计拟采用机械成桩，持力层为中等风化带基岩，设计桩径1400～2300㎜，嵌岩深度1800～11500㎜。该场地拟建9栋33层左右的高层建筑。
3成桩方式比选
3.1 旋挖法
由于在本地区没有采用的湿作业钻孔的成功案例。因此，本工程首先采用干作业法旋挖成孔。旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至设计深度。
旋挖法的特点是成孔速度快，移动灵活方便，工期短，不使用循环泥浆，对环境污染小。但试钻过程中，出现严重的塌孔现象，成孔极其困难，采用C20商品混凝土回灌至垮塌顶端，再混凝土终凝后二次钻进，因为回灌的混凝土形成了护壁，保证了成孔质量。如此反复直至成孔。此种方式造成用于处理垮塌的混凝土用量大，据测算为桩身混凝土的2.5倍，增加二次钻孔费用和工期，非常不经济。
3.2 旋喷加固再旋挖法
由于不经过地基处理就旋挖成孔，跨方量太大，不经济。为减少旋挖过程的塌孔而增加的混凝土和重复钻孔费用。经过参建各方讨论决定先对桩周边土体采取双管旋喷注浆方加固原理：每根桩周围距桩边300mm均布4～7个注浆孔（布孔数量如下表），利用高压旋喷工艺从注浆孔内注入一定配合比的水泥浆，浆液注入后与土层搅拌混合并充填孔隙，浆液凝固（一般为7天）后对土层产生固结作用从而提高土体的整体性与密实度、抗压强度、弹性模量和减少土体的变形，在旋挖施工时提高孔壁的稳定性，可防止孔壁坍塌，确保一次成孔到位，缩短施工周期和减少成本。旋喷注浆孔的布置：见右图。
该种成桩方式，在实际试验中，仍然未能杜绝塌孔现象，虽然减少的了塌孔的次数和体量，但注浆量非常大（每桩约需水泥24吨），成本相当高。
对于松散高填方场地，灌浆的目的在于使得浆液充填孔隙，形成较为密实的固化体，从而提高土体强度和抗变形能力。但由于松散高填方的空隙多而大，采用旋噴注浆容易出现跑浆，无法控制浆液的流向，加之本身孔隙之大，无法达到满足一次成孔的注浆效果。另外，由于不同部位填料的密实情况差异较大，加之浆液灌注不均匀，容易造成加固后的地基产生新的不均匀现象，因此，采用旋喷加固再旋挖法处理该类场地的经济性、技术性均不成熟。
3.1 冲击成孔法
针对上述成桩工艺中存在的问题，经反复论证后，决定采用传统成熟的冲击成孔灌注桩施工工艺在松散块石填方中进行施工作业。该种施工工艺减少混凝土回灌及二次旋挖费用，可大大降低基础成本。
冲击钻成孔灌注桩是用冲击式钻孔架悬吊冲击钻头上下往复冲击，将土层或岩层破碎成孔（遇到空隙大的地方，可人为添加粘土和块石），部分碎渣和泥渣挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用泥浆循环带出成孔，然后再灌注混凝土成桩。
冲击钻机属于“软硬通吃”的一种成孔机械，几乎适用于各种地质情况，从粘性土、砂性土到砾石层、卵石、漂石到软岩、硬岩。冲击钻机特别适用于山区丘陵嵌岩桩的成孔。可以根据工地的实际情况自行组装，并且具有操作简单的特点。但冲击成孔工期相对旋挖成孔较长(一般4-6m/d)，自动化程度低，现场需配备泥浆池，多余泥浆需要外运，文明施工差。
试桩施工情况：定位放线、埋设钢护筒、钻机就位平稳、泥浆护壁、换浆清理沉渣、持力层取岩芯、终孔验收、安装钢筋笼、水下混凝土浇筑等各个环节均见证合格。
由于冲击成孔为泥浆护壁，成孔质量没有旋挖成孔直观，为充分检验松散高填方场地冲击成孔灌注桩成型质量。进行多种桩基检测：
1)标准养护试件：检验桩身混凝土强度；结果：强度符合设计强度要求。
2)声波透射法：检测桩身缺陷位置，判定桩身完整性；结果为一类桩。
3)钻芯检测：可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状；结果：满足设计及地勘要求。
通过对冲击成孔灌注桩施工过程见证及成桩检测，显示冲击成孔灌注桩施工工工艺可运用于松散高填方场地，且工程成本较低。
4技术经济分析
目前实施1#、2#、6#楼桩基的三种成孔方式：A. 冲击成孔；B.直接旋挖，C20混凝土处理垮方；C.土体旋喷注浆加固再旋挖。为松散高填方场地条件下，选择经济合理成孔工艺，通过对所实施试验的几种成孔工艺的施工过程详细的数据统计，进行了成本分析，如下表：
D地块1#、2#、6#楼成孔方式对比
根据以上详细经济分析显示：在工期允许的条件下，在松散高填方场地采用冲击成孔灌注桩施工工艺是经济可行的。
5总 结
旋挖钻机是目前运用较普遍的成桩工艺，但也会受到所施工地层的地质情况、机械的自身因素、操作手等人为因素等各种条件的制约，出现一些目前难以应对的情况。在旋挖钻机使用的初始阶段，对旋挖钻机的盲目迷信或不了解就容易给人以错觉造成误区，直接影响到旋挖钻机的使用效果。要根据具体的地质条件和必要的桩基试验来确定适宜的施工工艺，才能保证工程的经济性。
参考文献
[1] 中华人民共和国行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008.
[2] 李成芳，熊启东，孔凡林.旋挖成孔灌注桩在松散高填方地基中的应用[J].地下空间与工程学报，2010, (6).
[3] 窦春风，杨国俊，童金槽.旋挖钻机的施工工艺控制及应用 [J].公路交通技术 2008,(10).
[4] 张金树 旋挖钻机与冲击、回转钻机之比较 [J].现代制造技术与装备 2010,(6).
关键词：高填方；冲击成孔；高压旋喷；旋挖桩
中图分类号：TU473文献标识码： A
1引 言
2009年以来，受国务院推进重庆统筹城乡改革发展的政策影响，重庆加快了城市化进程，尤其是继上海浦东新区和天津滨海新区之后由国务院直接批复的第三个国家级新区：重庆两江新区的建立。将典型丘陵地貌的地形和建筑弃土场规划成地势较为平坦的商务区，住宅等，不少的山谷、沟壑、溪流、湖泊被填平。造就了大量高填方土石场地，普遍具有以下特性：
1)填方深度大，最深在30m以上；
2)场地原始地貌多为深沟，排水沟渠和洼地，填筑方式均为机械抛填，未经碾压等处理；
3)回填物不均匀，结构松散，块石含量大，不少孤石粒径达500㎜；
4)城市排水系统不完善，汇入场地的不明地下水较多。
在此种特殊地质条件下建设高层建筑，要保证基础的质量和基础受力的均匀传递，否则，造成基础不均匀沉降带来的变形，导致房屋结构的使用安全。合理恰当的选择基础施工方法，以确保整个建筑工程经济合理、质量可靠，安全环保。本文结合工程实例，对此类建设场地常用的三种成桩方式（直接旋挖、加固再旋挖、冲击成孔）分别施工试验桩，对施工工艺和技术经济指标进行详细分析。
2工程概况
重庆某高层住宅建筑场地，根据地质勘查报告，填筑形式为自然抛填，主要粉质粘土、砂岩及泥岩块石组成，块石分布不均；块石含量约50%～70%,最大粒径约500mm；稍湿、松散；填筑年限约3年；人工挖桩较困难且重庆市 城乡建委下发《重庆市建设领域禁止、限制使用落后技术通告（第七号）》禁止使用人工挖孔桩。因此，设计拟采用机械成桩，持力层为中等风化带基岩，设计桩径1400～2300㎜，嵌岩深度1800～11500㎜。该场地拟建9栋33层左右的高层建筑。
3成桩方式比选
3.1 旋挖法
由于在本地区没有采用的湿作业钻孔的成功案例。因此，本工程首先采用干作业法旋挖成孔。旋挖钻进成孔工艺：旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至设计深度。
旋挖法的特点是成孔速度快，移动灵活方便，工期短，不使用循环泥浆，对环境污染小。但试钻过程中，出现严重的塌孔现象，成孔极其困难，采用C20商品混凝土回灌至垮塌顶端，再混凝土终凝后二次钻进，因为回灌的混凝土形成了护壁，保证了成孔质量。如此反复直至成孔。此种方式造成用于处理垮塌的混凝土用量大，据测算为桩身混凝土的2.5倍，增加二次钻孔费用和工期，非常不经济。
3.2 旋喷加固再旋挖法
由于不经过地基处理就旋挖成孔，跨方量太大，不经济。为减少旋挖过程的塌孔而增加的混凝土和重复钻孔费用。经过参建各方讨论决定先对桩周边土体采取双管旋喷注浆方加固原理：每根桩周围距桩边300mm均布4～7个注浆孔（布孔数量如下表），利用高压旋喷工艺从注浆孔内注入一定配合比的水泥浆，浆液注入后与土层搅拌混合并充填孔隙，浆液凝固（一般为7天）后对土层产生固结作用从而提高土体的整体性与密实度、抗压强度、弹性模量和减少土体的变形，在旋挖施工时提高孔壁的稳定性，可防止孔壁坍塌，确保一次成孔到位，缩短施工周期和减少成本。旋喷注浆孔的布置：见右图。
该种成桩方式，在实际试验中，仍然未能杜绝塌孔现象，虽然减少的了塌孔的次数和体量，但注浆量非常大（每桩约需水泥24吨），成本相当高。
对于松散高填方场地，灌浆的目的在于使得浆液充填孔隙，形成较为密实的固化体，从而提高土体强度和抗变形能力。但由于松散高填方的空隙多而大，采用旋噴注浆容易出现跑浆，无法控制浆液的流向，加之本身孔隙之大，无法达到满足一次成孔的注浆效果。另外，由于不同部位填料的密实情况差异较大，加之浆液灌注不均匀，容易造成加固后的地基产生新的不均匀现象，因此，采用旋喷加固再旋挖法处理该类场地的经济性、技术性均不成熟。
3.1 冲击成孔法
针对上述成桩工艺中存在的问题，经反复论证后，决定采用传统成熟的冲击成孔灌注桩施工工艺在松散块石填方中进行施工作业。该种施工工艺减少混凝土回灌及二次旋挖费用，可大大降低基础成本。
冲击钻成孔灌注桩是用冲击式钻孔架悬吊冲击钻头上下往复冲击，将土层或岩层破碎成孔（遇到空隙大的地方，可人为添加粘土和块石），部分碎渣和泥渣挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用泥浆循环带出成孔，然后再灌注混凝土成桩。
冲击钻机属于“软硬通吃”的一种成孔机械，几乎适用于各种地质情况，从粘性土、砂性土到砾石层、卵石、漂石到软岩、硬岩。冲击钻机特别适用于山区丘陵嵌岩桩的成孔。可以根据工地的实际情况自行组装，并且具有操作简单的特点。但冲击成孔工期相对旋挖成孔较长(一般4-6m/d)，自动化程度低，现场需配备泥浆池，多余泥浆需要外运，文明施工差。
试桩施工情况：定位放线、埋设钢护筒、钻机就位平稳、泥浆护壁、换浆清理沉渣、持力层取岩芯、终孔验收、安装钢筋笼、水下混凝土浇筑等各个环节均见证合格。
由于冲击成孔为泥浆护壁，成孔质量没有旋挖成孔直观，为充分检验松散高填方场地冲击成孔灌注桩成型质量。进行多种桩基检测：
1)标准养护试件：检验桩身混凝土强度；结果：强度符合设计强度要求。
2)声波透射法：检测桩身缺陷位置，判定桩身完整性；结果为一类桩。
3)钻芯检测：可以得到桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性的情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状；结果：满足设计及地勘要求。
通过对冲击成孔灌注桩施工过程见证及成桩检测，显示冲击成孔灌注桩施工工工艺可运用于松散高填方场地，且工程成本较低。
4技术经济分析
目前实施1#、2#、6#楼桩基的三种成孔方式：A. 冲击成孔；B.直接旋挖，C20混凝土处理垮方；C.土体旋喷注浆加固再旋挖。为松散高填方场地条件下，选择经济合理成孔工艺，通过对所实施试验的几种成孔工艺的施工过程详细的数据统计，进行了成本分析，如下表：
D地块1#、2#、6#楼成孔方式对比
根据以上详细经济分析显示：在工期允许的条件下，在松散高填方场地采用冲击成孔灌注桩施工工艺是经济可行的。
5总 结
旋挖钻机是目前运用较普遍的成桩工艺，但也会受到所施工地层的地质情况、机械的自身因素、操作手等人为因素等各种条件的制约，出现一些目前难以应对的情况。在旋挖钻机使用的初始阶段，对旋挖钻机的盲目迷信或不了解就容易给人以错觉造成误区，直接影响到旋挖钻机的使用效果。要根据具体的地质条件和必要的桩基试验来确定适宜的施工工艺，才能保证工程的经济性。
参考文献
[1] 中华人民共和国行业标准 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008.
[2] 李成芳，熊启东，孔凡林.旋挖成孔灌注桩在松散高填方地基中的应用[J].地下空间与工程学报，2010, (6).
[3] 窦春风，杨国俊，童金槽.旋挖钻机的施工工艺控制及应用 [J].公路交通技术 2008,(10).
[4] 张金树 旋挖钻机与冲击、回转钻机之比较 [J].现代制造技术与装备 2010,(6).