浅谈大直径钻孔灌注桩施工质量控制

浅谈大直径钻孔灌注桩施工质量控制

余超

陕西建工第五建设集团有限公司 陕西省西安市 710000

摘要：随着现代城市的迅速发展，沿海超高层建筑不断涌现。作为超高层建筑的根基，大直径钻孔灌注桩基础的工程质量至关重要，因而对高层建筑大直径钻孔灌注桩工程关键技术提出了更高的要求。本文着重详细介绍了深圳某超高层项目大直径钻孔灌注桩基础的施工，结合工程实例提出大直径钻孔灌注桩基础施工的质量控制要点。

关键词：超高层建筑；大直径旋挖灌注桩；施工质量

引言：大直径钻孔灌注桩单桩承载力高，桩身刚度大，决定了其在超高层建筑中的重要性。由于大直径钻孔灌注桩的施工大部分在水下进行，其施工过程无法观察不可预见因素多，必须要从桩基工程特点分析，制定相应的质量控制措施，从各主要环节着手开展质量控制，以期保证或者提高钻孔灌注桩的成桩质量。

1 项目概况

项目位于深圳市龙岗区坪地街道，项目拟建主楼高43层，副楼高29层，裙楼4层，地下室3层，建筑面积约21.9万㎡，主楼高199.95m，副楼高99.95m。本工程桩基安全等级为甲级，基础形式采用桩基基础。

1. 桩类型

本工程塔楼部分桩基础采用钻孔灌注桩，主楼桩径D为2.6~3.0m，桩净长H约50~106m；副楼桩径D为1.4~2.2m，桩净长H约20~40m，持力层均为微风化花岗岩/大理岩，共计598根。

2. 工程地质条件

根据地质工程勘察院岩土工程勘察报告。工程在勘察深度内的土层根据其地质成因、沉积韵律及工程物理力学性质特征等，根据勘察结果，在钻探深度范围内，场地所揭露的第四系土层主要有人工填土、素填土、冲洪积层、残积层，基岩为大理岩。

2 主要施工质量问题

1. 钻孔截面积大

大直径钻孔灌注桩钻孔截面积大，钻孔过程中钻头等钻具所受钻进阻力大，若钻具选用不当，不仅钻进速度慢，还可能会导致成孔困难，甚至发生钻具损坏等情况。

2. 斜岩面

大直径钻孔灌注桩往往应用于复杂地质条件，如岩溶地质，淤泥质土层、持力层较深且存在较多的斜岩、孤石等不良地质体地区。在斜岩面钻进会碰到一半岩层一半土、“溶洞”等土质软硬不同、钻头受力不均等现象，导致孔桩倾斜或偏位。

3. 孔壁稳定性较差

大直径钻孔灌注桩孔壁稳定性相对较差，若不采取有效护壁措施，容易出现孔壁坍塌等问题。

4. 钢筋笼规格大

钢筋笼规格及重量大，在制作及安装过程中，钢筋笼容易变形。同时，主筋接头多，钢筋笼安装时间长，对稳定孔壁带来不利影响。

5. 单桩水下混凝土灌注量大

项目最大单桩混凝土灌注量为560m3，首批混凝土灌注量不足或灌注历时过长，容易造成断桩或夹层。

3 主要质量控制措施

1. 钻机及转矩选择

1）大直径钻孔灌注桩钻进阻力大，且桩孔稳定性相对较差。因此，应采用平稳低转速钻进工艺。在软土地层中一般采用笼式钻头；对于以砂性土为主地层，钻头的锥角宜适当加大，钻齿的倾角应平缓，以减少钻进阻力和钻机负荷；对于以粘性土为主地层，锥角可适当减小，并适当加大钻齿倾角，以加快钻进速度。

2）大直径钻孔灌注桩入岩时需核算钻杆扭矩，分析岩层岩性和强度，制定适宜的入岩方案。通常采用矩阵式入岩、套钻式入岩。项目采用套钻式入岩，以Φ3.0m大直径钻孔灌注桩为例，先采用Φ1.4m桶钻钻至设计深度，再分别用Φ2.0m、Φ2.6m、Φ3.0m钻头分级分段依次入岩，直至钻进至设计深度。

2. 斜岩面处理

大直径钻孔灌注桩要依据超前钻揭示的地质资料判断斜岩面角度，确定入岩深度。大直径钻孔灌注桩通常在桩位设置2~4个超前钻孔，通过钻孔间岩层深度推测岩层变化，部分地质特殊区域斜岩面高差可达20m。

结合项目地质情况，项目制定了斜岩面成孔措施：

1）为提高钻进入岩的导向性，钻头长度尽量选取长筒钻头，通过四周土壁压力增强钻进垂直度，确保导向性。

2）土层软硬不均地质，钻孔发生倾斜时，可投入2-4cm碎石，使土质硬度基本平衡，再轻压慢钻，可反复投入碎石，逐次钻进，直至土质均匀不影响钻孔。

3）当投入2-4cm碎石钻进后，旋挖桩施工仍然有倾斜或偏位（超过规范允许值），可采用回填1~2m厚度C15素混凝土找平，待达到一定强度后换用筒式钻头钻进，达到一定强度后再次钻孔进行处理，当斜岩斜度较大时，可采用C20素混凝土找平，多次找平钻进的措施。

3. 孔壁稳定性较差

1）钻进开始时，桩孔内泥浆密度较低，而护筒下端孔壁往往容易渗漏、坍塌。因此，开孔后输入泥浆，钻机不进尺进行充分搅拌，使护筒下端孔壁形成有效泥皮护壁，保证护筒下部桩孔的尺寸和形状。

2）大直径钻具自重较大，在一般土层中钻进时，可利用其自重加压钻进；在砂性及松软易坍土层中钻进时，应适当提住钻杆，减压钻进，不仅可提高钻杆和桩孔垂直度，保证钻进平稳。

3）在施工过程中，应注意观察土层变化情况，及时调整泥浆指标。在砂性土层中钻进时，泥浆密度一般控制在1.25~1.40kg/m3范围；在粘性土层中钻进时，泥浆密度可控制在1.10~1.20kg/m3范围内。

4. 大直径钢筋笼加工制作分节吊装

1）大直径钻孔灌注桩钢筋笼规格及重量均较大，为防止运输及安装过程中钢筋笼变形，在其上端并列焊接2~3道内撑钢箍。对直径大于3000mm的钢筋笼，可每隔3~～~4m设一道临时内支撑。

2）因嵌岩桩往往桩长较长，且各钢筋笼长度不一，一次吊运难度较大。宜根据设计初步尺寸，按一定模数分节提前制定钢筋笼标准节，并在确定最终尺寸后加制特殊尺寸节，采用井口机械连接的方式进行拼装施工。

3）在钢筋笼下入孔内前，为确认孔体尺寸（尤其是斜岩面入岩尺寸）符合设计要求，需制作探笼提前下放孔内，提前探明孔位垂直度，避免整根钢筋笼不能安放到设计高度。

4）在钢筋笼安装过程中，应吊正扶稳，利用其自重缓慢下放，防止变形及对孔壁的扰动。钢筋笼安装时在孔口逐步拆除临时内支撑。

5)因钢筋笼重量较大，安装就位后，可将钢筋笼临时固定在钻架上，不可直接固定在护筒顶端，防止护简下沉及位移。

5. 单桩水下混凝土灌注量大

1）首批灌注混凝土量应满足导管底端初次埋置深度的要求。大直径钻孔灌注桩所需首批混凝土数量大，项目最大首批混凝土灌注量约为18m3,在进行水下混凝土灌注前，现场预备的混凝土量应不少于4罐车(每车6m3。先将储料斗储满混凝土，在剪球下料的同时，混凝土泵车连续大泵量下料，其间不得有任何停歇。

2）在施工前及混凝土灌注过程中，应做好组织和调度工作，加快供料速度，尽量减少中间停顿。

3）由于桩孔尺寸较大，桩孔内混凝土面上升速度缓慢。因此，在灌注混凝土过程中，应定时转动或提放导管，防止出现埋管现象。

4）灌注混凝土至距桩顶4m左右时，停止拆除导管，待混凝土灌注至设计标高后一次拔除，以保持混凝土具有足够的顶托力，保证桩顶混凝土的灌注质量。

5）考虑桩顶有一定的浮浆，桩顶砼超灌高度必须大于1000mm，以保证凿去浮浆后桩顶混凝土的强度。

4 实施效果

经成孔过程中检测，项目大直径钻孔灌注桩的孔径、孔形及沉渣厚度等指标，全部符合规范及设计要求。成桩后对桩身上部2.4m范围进行了开挖检查。结果表明，桩周外形规则、平整、无露筋、夹泥(砂)等。

结束语

实践证明，进行大直径钻孔灌注桩施工时，只要针对其特点，结合工程地质条件，选择合适的钻孔机具，并采取正确、有效的施工技术及质量控制措施，桩基工程施工质量是完全可以得到保证的。

参考文献：

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[2] 陈永华. 坚硬岩层斜岩地质条件下超大直径桩基成孔施工技术研究与应用[J]. 交通世界, 2017(24): 58-59.

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