钻孔灌注桩泥浆护壁成孔工艺和后压浆技术的应用

2012-09-14魏亮亮

地质装备 2012年3期

关键词：护壁压浆成孔

魏亮亮

（北京华钻建设工程有限责任公司，北京100192）

钻孔灌注桩泥浆护壁成孔工艺和后压浆技术的应用

魏亮亮

（北京华钻建设工程有限责任公司，北京100192）

本文结合工程实例，对高效的旋挖钻机泥浆护壁成孔工艺和较先进的钻孔灌注桩后压浆技术进行了介绍和探讨，缩短了工期、降低了工程造价、解决了施工中的技术难题，对桩基础的施工提供了一定的经验。

泥浆护壁；钻孔灌注桩；桩端后压浆

1 前言

唐山盛世花园酒店总建筑面积7.48万平米，框架剪力墙结构，地下3层，地上23层。本酒店的桩基础工程设计采用泥浆护壁钻孔灌注桩，成桩2天后进行灌注桩桩端后压浆施工，以提升桩基础承载力，减少沉降量。

本桩基础工程工程量较大、质量要求高、工期要求紧且施工场地狭小、地层情况复杂、地下水量大。因此施工中需精心的组织，采用成熟高效的施工工艺和技术措施，合理配备施工机械，充分利用现场空间，控制好各环节、各工序的配合，方可安全高效的完成本工程施工任务。

考虑到本工程钻孔灌注桩在基坑内（坑下）施工，且桩基设计等级为甲级，成桩质量要求高，充分考虑到成桩质量、缩短工期、场地地层情况和安全等因素，使用成桩质量好、高效的旋挖钻机进行泥浆护壁钻孔灌注桩施工。

2 泥浆护壁钻孔灌注桩工艺

2.1 旋挖钻机泥浆护壁成孔工艺

施工工艺流程如下：测量放线、投放桩位—机械就位—搅拌泥浆—埋设护筒—钻孔—清孔—吊装钢筋笼、安装压浆导管—焊接钢筋笼、安装压降阀—灌注混凝土—成桩—成品保护。

2.2 泥浆护壁钻孔灌注桩的施工技术措施

钻孔灌注桩属隐蔽工程，针对其施工工艺特点，施工过程中要严格按工序质量指标，实行工序自检、交接检、复检制度，重点抓好投放桩位、成孔后灌注混凝土，钢筋笼制作及安放的施工技术措施。

（1）投放桩位

根据控制轴线和桩位点，布设桩位，确保成桩后桩位绝对偏差及相对偏差在规范允许值以内。

（2）钻机就位、埋设护筒

施工场地平整处理，局部软弱区域应进行合理的硬化处理，保证旋挖钻机施工场地平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。钻机就位必须稳固，钻架竖直，其中心线应对准孔中心，使钻具中心与桩位中心同为一线，由技术人员进行校核。桩位确定后，利用十字线放出四个控制角桩，并以四个角桩为基准进行护筒埋设。

护筒埋设：护筒由厚度4～8mm钢板制成，直径比桩基孔径大100～200mm为宜，长度由施工地面土层性质确定，一般为2.0～3.0m，护筒至少高出地面300mm以上防止杂物、泥水流入孔内。旋挖钻机在埋设护筒时，应由人工进行辅助配合，利用旋挖钻机的钻斗挤压作用做相应调整。

（3）搅拌泥浆

泥浆的作用是防止成孔施工中孔壁坍塌、抑制地下水、悬浮钻渣等，因此泥浆搅拌的质量直接影响到孔壁的稳定。本工程场地地层情况相对恶劣，砂层较厚且松散，地下水量大，故护壁泥浆的调制尤其重要。

泥浆相对密度：1.02～1.10，粘度：18～22 s，砂率≤4%，泥皮厚度：＜2 mm，p H值＞7。施工过程中必须不定时地检测清孔后灌注砼时泥浆的各项指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生塌孔。

（4）钻孔施工

旋挖钻机采用筒式钻斗。钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，旋转钻斗并施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。

（5）钢筋笼制作

钢筋笼主筋连接接头在同一平面内的数量不得超过主筋根数的50%，钢筋接头之间的距离大于40d（d为主筋直径），本工程钢筋笼主筋为Φ16。将加劲筋、主筋安放到位焊接成型，最后缠绕上螺旋箍筋，按螺旋筋间距分隔均匀。每套钢筋笼制作成型后，进行检验验收，合格后方可使用。

（6）钢筋笼吊放与定位

该工程所有工程桩的钢筋笼均采用吊车投放孔内。将合格的钢筋笼平稳、正直吊放入钻孔内就位，使桩顶标高和保护层厚度在施工质量允许范围内。本工程钢筋笼较长，故需分两段制作，吊放时焊接。

（7）二次清孔

所施工的所有桩孔均进行了二次清孔。既钢筋笼下到位后，在灌注之前，二次测孔深，沉渣超过设计的20cm的，须采用采用有效措施清渣，保证孔底沉渣控制在设计范围之内。二次清孔结束后，确认合格，方能进行灌注混凝土。

（8）水下混凝土灌注

水下混凝土灌注是成桩的关键工序。严格按照设计和规范要求进行。灌注前认真检查灌注导管的密封性，灌注时质量检查人员均在现场按要求检测砼质量以及孔内砼的埋管深度。下入灌注导管时，要求严格检查导管内壁和连接部位的密封性，不合要求不得下入孔内。提升导管前，必须测量孔内砼的埋管深度，根据所测深度相应提升导管。做到勤测勤提导管，一次提升导管控制在6m之内，混凝土的埋管深度均不得少于4m。当灌注至设计标高时，应认真检测确定是否再进行补充灌注。协调好各工序，确保混凝土灌注的连续性，迅速准确的完成灌注。

3 灌注桩桩端后压浆施工技术

3.1 灌注桩桩端后压浆施工技术简介

本工程采用的灌注桩桩端后压浆技术是近些年来出现的桩基承载力改良技术，通过压浆，使桩底松软土体得到有效加强，大幅度提高灌注桩的承载性能。其作用机理是在桩体形成后，由桩端的预埋管压入水泥浆，通过浆液的渗扩、挤密和劈裂压密等方式，消除泥皮和桩底沉渣的固有缺陷，改善桩土界面，使桩底一定范围内的土体得到加固，土体强度增加，增大桩端承载力，从而大幅度地提高桩的极限承载力和减少沉降量。

3.2 桩端后压浆施工工艺流程

3.3 桩端后压浆质量的控制

后压浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅，桩端水泥压入量1500kg，泵送终止压力3 MPa。水泥规格为P.042.5，注浆水灰比为0.55。

3.4 压浆阀及管路设置

（1）桩端压浆阀使用中国建筑科学研究院地基研究所专利产品，注浆阀具备逆止功能。

（2）压浆导管采用焊接管。桩端压浆导管内管公称口径φ25（1″），壁厚3.25mm，压浆管沿钢筋笼圆周对称设置2根管。

（3）压浆导管设置要点如下：

① 压浆导管上端均设管螺纹、管箍及丝堵；桩端压浆内导管下端设有螺纹及用以旋接桩端压浆阀的管箍，外管固焊于钢筋笼加劲箍上；压浆导管的连接均采用套管焊接，焊接必需连续密闭，焊缝饱满均匀，不得有孔隙、砂眼等质量缺陷。

② 压浆导管与钢筋笼固定采用十字绑扎固定方法，绑扎应牢固，绑扎点应均匀。桩端压浆管绑扎于加劲箍内侧，与钢筋笼主筋靠紧绑扎固定绑扎点为每一道加筋箍处。

③ 压浆导管的上端不宜低于桩施工作业地坪；钢筋笼最后就位前旋接桩空孔段压浆导管。

④ 钢筋笼制作要尽量减少接头，堆放及运输严防扭转与弯曲，制作时主筋间距均匀相等，下笼时要吊直、对准，缓慢下沉，钢筋笼要沉放到底，不得悬吊。

⑤ 桩灌注完毕孔口回填后，应设有明显的标识，严禁机械碾压外露压浆管。

图1 压浆阀安装示意图

3.5 施工时间

压浆一般可于成桩2天后进行。压浆桩与在施桩作业点距离不宜小于10m。注浆作业应与成桩作业保持一定安全距离。在桩身混凝土强度达到设计要求的条件下，承载力检验应在注浆21天后进行。

4 施工中出现的一些问题

4.1 塌孔

个别桩孔在进行吊放钢筋笼施工时发生坍塌，造成钢筋笼被堆埋。事后分析事故成因，认为事故原因是施工现场局部地层砂质极松散。后续工程施工中加强土层观察分析，提高了护壁泥浆搅拌质量，再未发生类似塌孔事故。

4.2 部分灌注桩的钢筋笼顶端标高过低

剔凿桩头后，发现部分灌注桩钢筋笼顶端标高过低，未达到设计要求，必须进行接筋。原因是由钻孔超深引起的，为保证后压浆的成功率，吊放钢筋笼时不能采取挂筋的方法，必须把钢筋笼吊放到孔底。在之后的类似工程施工中，必须严格控制钻孔作业时的成孔深度，旋挖钻机在钻孔作业时必须将钻孔深度控制精确，做到勤检查、勤测量，才能保证孔深准确、钢筋笼顶端标高符合要求。