浅析大直径深孔灌注桩施工技术熊文兵

浅析大直径深孔灌注桩施工技术熊文兵

熊文兵

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北京佳益工程咨询有限公司海南省海口市570100

摘要：钢筋混凝土钻孔灌注桩具有适应性强、抗震性强、施工方便灵活等特点，适用于各种地质条件，是目前我国工程中应用最多的一种基础形式，并向大直径、多样化发展。但由于受泥浆的影响，在施工中若地质条件不好或人为控制不当，容易发生夹泥、断桩、塌孔、缩颈等质量问题，降低了其使用效率和可靠性。尤其在粉砂土地质条件下，更应做好泥浆护壁、钻速控制等工作。本文以实例了大直径深孔灌注桩施工技术。

关键词：大直径深孔；灌注桩；施工技术

高层、超高层建筑伴随着科技进步和社会经济的飞速发展而不断崛起，例如上海金茂大厦、明天广场等建筑，都是以超高层的形式出现在世人面前。如何更安全、高效、经济地解决高层、超高层建筑的承力方式及其施工难度，已成为设计者与营造者们一直关注并力图改进的课题。

一、简述

1.成孔孔径。由于上部孔段浸泡时间长，孔壁受循环液不断冲刷和长时间浸泡。泥皮脱落，甚至坍孔，孔径不断增大。而下部则因地层较硬不易扩孔，保持较小孔径甚至吸水膨胀而缩径。上部孔段孔径过大会导致混凝土灌量增大，对施工单位经济效益明显不利，而下部缩径则会影响设计要求。处理办法是：首先上部软地层要轻压慢转控制钻进速度，而下部在成孔过程中要不断上下提动扫孔。防止孔径过小；二是要合理控制泥浆性能、经常检查泥浆密度和粘度，保证泥浆具有良好护壁性。

2.孔底沉渣。在大直径深桩施工中，由于岩屑量大。不易及时排出孔内沉渣，在钻进结束时孔内沉渣相当多，如不采取技术措施很难在二清后达到规范要求，从而对设计承载力产生影响。由于正循环清孔时沿程阻力损失大，上返流速对携粉能力提高小，故除了采用大功率大容积泵清孔外，泥浆性能的合理控制是清除沉渣的关键。上部孔段由于含粘土较多，自然造浆可以满足施工要求，而下部孔段以砂为主，显然自然造浆无法满足要求。此时，一方面应当扩大沉淀池的容积或采取除砂设备除砂外，另一方面要从贮浆池内将上部孔段的泥浆返人循环池或人工造浆进行下部孔段的钻进并进行一次清孔，而且应当控制泥浆为大密度和高粘度。

二、实例分析

1.工程概况。我国某些地区50层以上建筑，桩基设计深度大多超过60m，有的达到70—90m，桩径一般在850以上。成孔所通过的地层复杂、深度大，给钻孔施工带来极大困难。为保证成孔顺利，满足设计要求，如何合理选择施工参数，保证钻孔垂直度、孔壁稳定和沉渣厚度，是提高成孔质量，给灌注混凝土、打好基础的关键。

2.施工技术

（1）泥浆制备。施工中选用了比重大、粘度好、胶体率高、含砂率小的高级泥浆。对于泥浆池经综合比较，改变以往沉淀池与储浆池混合为一的做法，将两池分离设置，并通过加深加大沉淀池、及时添加膨润土粉末造浆（按孔内泥浆的1%-4%控制）、及时外运沉淀池钻渣等措施，改善了泥浆性能，保证了泥浆对孔壁的护壁作用。

（2）成孔垂直度。首先是超深桩的成孔施工周期长，钻机平台下的土层因长时间地浸泡、上部孔段长时间开放不均匀松散沉降和施工振动导致钻机平台在施工后期实际已倾斜或平移导致孔斜；二是钻杆本身在长达近百米时已具有相当大的柔性和可弯曲性，而深部土层钻进阻力亦增大，致使钻杆成麻花状弯曲引起孔斜；三是超深孔可能穿过类似暗绿色之类的硬地层，地层的软硬层交替导致钻头“打飘”引起孔斜；三是是大直径超深桩往往由于布桩较密，已施工桩周边土受到浸泡和扰动破坏，土层强度降低，使新孔成孔时向先成桩处土层偏移导致孔斜甚至相遇由于大直径超深桩多用于大型高层建筑，决定了它的布桩形式往往很密，事实上如果大直径超深桩的钻孔垂直度达到规范要求，有时也会由于设计原因造成新孔与另一施工桩体相碰的情况：如φ85桩，桩长100m，按孔斜1％计，则如果两相邻桩孔斜方向正好相对，则两相邻桩设计间距小于2.85m，它们就可能碰桩。这应当引起设计人员的注意。要注意把好开孔关，在上部软土地层钻进时要轻压慢转。控制好垂直度，防止一开始孔就斜，到深部后难以纠正。

（3）钢筋笼制作质量和吊放。钢筋笼采用短线法分节加工制作，运至现场采用冷挤压钢套筒连接安装。严格控制钢筋笼加工质量及吊装入孔作业，制作时保证其顺直度，吊装入孔时保证其垂直度，吊放受阻时，不能加压强行下放。为防止钢筋笼上浮，下放完毕后采用4根5钢筋将其焊接在钻架上，在混凝土灌注中，当混凝土面接近钢筋骨架底部时，放慢灌注速度，以减少混凝土对钢筋笼的冲击力底部时，放慢灌注速度，以减少混凝土对钢筋笼的冲击力。

（4）混凝土配合比设计。桩身混凝土标号设计为C25，混凝土配合比设计通过试验确定，除满足设计强度要求外，各种材料按下列要求选购：一是粗集料采用级配良好的花岗岩碎石，粒径5mm-25mm。二是细集料选用级配良好的中砂，细度模数控制在2.3-2.8。三是胶凝材料不少于380kg／m3，以改善混凝土的和易性和流动性。四是混凝土初凝时间大于18h，终凝时间小于30h。五是混凝土坍落度控制在18cm-20cm，灌注至距桩顶标高8m-10m时，将坍落度调小至12cm-16cm。

（5）混凝土灌注。水下混凝土灌注是成桩的关键，大直径超深桩的混凝土灌注量大，时间长，对水下混凝土性能有较严格的要求，现在灌注桩大多采用商品混凝土，水下混凝土性能一般易得到保证。水下混凝土灌注时，导管必须用橡胶密封做到完全水密，防止漏水。导管法灌注水下混凝土时产生的事故。会给桩体造成永久缺陷，可靠地进行施工是很必要的，导管在使用前要预先检查是否变形，接头是否良好，防水密封性等，使用后要及时冲净放好。需要注意的是商品混凝土供应商的连续供应能力和合理解决交通因素对混凝土供应的影响，在灌注中因混凝土供应中断而无法连续灌注将是极其危险。万一发生这类事件应每隔5min上下活动导管几次，控制导管埋深在4m以内，以尽量保持混凝土和易性，为进一步采取措施争取时间。对于超深桩混凝土的配合比尤其重要，因为桩较深，混凝土灌注采用的是回顶导管法灌注，如混凝土量较大，灌注的时间较长，混凝土的初凝时间控制就格外重要，首先在设计混凝土韵配合比时粗骨料粒径宜选用5-25mm范围的，坍落度应大于18cm。混凝土的初凝时间要控制在8h以上。拔管中很重要的一条经验是：每次拔管时导管慢速上下活动几次（尤其在灌注结束导管拔出混凝土面之前），可以防止“空心”、“松顶”等现象。

随着大直径钻孔灌注桩应用越来越广泛，超深孔的泥浆性能指标等施工参数不能完全拘泥于常规孔的标准，而应根据具体的施工实践合理确定超深孔的泥浆性能指标并作为施工验收依据。在大直径钻孔灌注桩施工中，正确地采取技术手段有效控制孔的垂直度、孔径和孔底沉渣是成孔施工的关键。

参考文献：

[1]梅子广．超长大直径钻孔灌注桩施工质量控制［J］．施工技术，2013，42（1）：54-58．

[2]张忠亭，丁小学．钻孔灌注桩设计与施工［M］．北京：中国建筑工业出版社，2011．

[3]罗绍明．大口径灌注桩水下混凝土流态模型分析与质量控制［D］．上海：同济大学，2011．