长螺旋钻机引孔配合潜水钻机钻孔灌注桩施工技术

2015-02-12郭亮亮陆志军刘全芝吴硕军陈大友张洋

天津建设科技 2015年1期

□文/郭亮亮陆志军刘全芝吴硕军陈大友张洋

□文/郭亮亮陆志军刘全芝吴硕军陈大友张洋

潜水钻机成孔工艺广泛应用于沿海地区第四系覆盖层的钻孔灌注桩施工中，但在穿越有回填物等特殊地质时，其成孔垂直度偏差控制较难，成孔质量难以保证。针对此问题天津滨海高新区中央商务区双子塔项目利用长螺旋钻机引孔穿越特殊地质再利用潜水钻机配合钻孔灌注桩施工，结果表明，通过运用“干湿组合模式”的钻孔灌注桩施工技术，钻孔灌注桩成孔质量得到有效提高，同时加快了施工效率，节约施工工期。

干湿组合模式；钻孔灌注桩；长螺旋钻机引孔；潜水钻机；垂直度

钻孔灌注桩具有施工时无振动、无挤土、噪音小的特点，适合应用于城市建筑物密集地区，潜水钻机成孔工艺应用于钻孔灌注桩施工工程中，钻机结构简单，工作效率高，实用性强，成本低，在第四系覆盖层和沿海地区软土地层区域得到了广泛推广应用，然而，正因为钻机结构简单轻便，转速快等特点，在穿越特殊地质时，造成了成孔垂直度偏差控制难的问题，导致成孔质量难以保证。天津滨海高新区中央商务区双子塔项目利用长螺旋引孔穿越特殊地质再配合潜水钻机钻孔灌注桩施工，有效控制了钻孔灌注桩成孔垂直度问题。

1　工程概况

天津双子塔项目位于天津市中心城区西南部，包括2栋塔楼，分别为A塔和B塔。A塔基坑面积约为15300m2，B塔楼基坑面积约为14 300 m2，其下均设置4层地下室，桩筏基础；A塔混凝土钻孔灌注桩1 211根（不包括立柱桩），其中有效桩长50.05 m的φ800mm桩共计120根，有效桩长55.05 m的φ800mm桩共计196根，有效桩长29.05 m的φ600mm桩共计895根；B塔混凝土钻孔灌注桩1152根（不包括立柱桩），其中有效桩长50.05 m的φ800mm桩共计120根，有效桩长55.05 m的φ800mm桩共计196根，有效桩长29.05 m的φ600mm桩共计836根。

2　地质概况

拟建场地属于华北平原东部滨海平原地貌，属海相与陆相交互沉积底层。整体地形基本平坦，局部有小型冲沟及堆土，拟建场地原分布有鱼塘，深度一般3～4 m，已回填完成，填土以建筑垃圾、混凝土块为主。

3　施工技术应用

3.1施工工艺流程

桩位放样→长螺旋钻机就位、调整→钻机钻进成孔→引孔回填→二次放线→护筒埋设→潜水钻机就位→制备泥浆→钻进成孔→清孔→吊放钢筋笼、导管→二次清孔→灌注混凝土→拔导管及护筒。

3.2操作要点

1）桩位放样。根据施工图在桩位上钉小木桩做好标志。利用全站仪进行桩位精准定位，按从整体到局部的原则进行桩基的位置放样。

2）长螺旋钻机就位、调整。钻机就位前，须将路基垫平填实，钻机按指定位置就位并须在技术人员指导下，调整桅杆及钻杆的角度。钻机安装就位之后，应精心调平，确保施工中不发生倾斜、移位，移动钻机使钻头对准桩位，钻头中心与桩位中心最大偏差≯10mm，桩位误差控制在允许范围内。使用水平仪检查钻机底座平整度，用多功能垂直度校正器检查钻塔及钻杆垂直度，钻塔、钻杆垂直度偏差均≯3‰。钻机定位前，还要加强地基，确保钻机稳固，严禁钻进过程中钻机偏斜、发生位移等情况发生。

3）长螺旋钻进成孔。长螺旋钻进应根据地层情况，合理选择和调整钻进参数并可通过电流表来控制进尺速度，电流值增大，说明孔内阻力增大，应降低钻进速度。开始钻进及穿过软硬土层交界处，应保持钻杆垂直，控制速度缓慢进尺，以免扩大孔径。钻进遇含有砖头、瓦砾、卵石较多的土层或含水量较大的软塑粘土层时，应控制钻杆跳动与机架摇晃，以免引起孔径扩大，致使孔壁附着扰动土和孔底增加回落土。当钻进中遇到卡钻，不进尺或钻进缓慢时，应停机检查，找出原因，采取措施，避免盲目钻进，导致桩孔严重倾斜、跨孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故。上述情况不严重时，可调整钻进参数，上下活动钻具等，保证钻机顺畅；冻土层、硬土层施工，宜采用高转速，小进尺，恒钻压钻进。钻机过程中用经纬仪严密监测并建立控制系统，做到及时控制成孔垂直度。

4）引孔回填。引孔完成后立即进行回填施工，采用人工回填，材料就近采用引孔时钻机排出的原土。

5）护筒埋设。桩位定点经复查无误后，方由人工挖出基坑，进行护筒埋设。

6）制备泥浆。应选用高塑性粘土或膨润土。泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。

7）钻进成孔。潜水钻机钻进成孔采用正循环钻进或反循环钻进进行施工。

（1）钻头回转中心对准护筒中心，偏差不大于允许值。开动泥浆泵使冲洗液循环2～3 min，然后开动钻机，慢慢将钻头放置孔底。在护筒刃脚处应低压慢速钻进，使刃脚处的地层能稳固支撑护筒，待钻至刃脚以下1m以后，可根据土质情况以正常的速度钻进。

（2）在粘土地层钻进时，由于土层本身的造浆能力强，钻屑成泥块状，易出现钻头包泥、憋泵现象，因此要选用尖底且翼片较少的钻头，采用地钻压、快转速、大泵量的钻进工艺。

（3）在砂层钻进时，应采用较大密度、粘度和静切力的泥浆，以提高泥浆悬浮、携带砂粒的能力。在坍塌段，必要时可向孔内投入适量黏土球，以帮助形成泥壁，避免再次坍塌。要控制钻具的升降速度和适当降低回转速度，减轻钻头上下运动对孔壁的冲刷。

（4）在碎石土层钻进时，易引起钻具跳动、憋泵、憋车、钻头切削具崩刃、钻孔偏斜等现象，宜用低档慢速、优质泥浆、慢进尺钻进。

（5）为保证冲洗液在外环空间的上返流速在0.25～0.3m/s，以能够携带出孔底泥砂和岩屑，要有足够的冲洗液量。

8）清孔。钻孔到设计孔深后，测试泥浆指标，发现超标，需要通过换浆调整，使泥浆指标符合设计规范要求。然后将清底钻头放入孔底清孔，捞去沉渣。清孔结束，自检合格后进行孔深测量，作为浇筑前测沉淤的依据。严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。

9）钢筋笼吊放。钢筋笼安放要对准孔位，扶稳、缓慢，避免碰撞孔壁，到位后立即固定。大直径桩的钢筋笼吊装过程中要防止钢筋笼发生变形。当钢筋笼需要接长时，要先将第一段钢筋笼放入孔中，利用其上部架立筋暂时固定在护筒上部，然后吊起第二段钢筋笼对准位置后用绑扎或焊接等方法接长后放入孔中，如此逐渐接长后放入到预定位置。待钢筋笼安设完成后，要检查确认钢筋顶端的高度。

10）二次清孔。钢筋笼下设完毕后，需要采用无收缩水文测绳、标准测锤测沉淤值，超出控制范围的桩孔需要作二次清底。

11）混凝土灌注。灌注混凝土的导管直径宜为200～250mm，壁厚≮3mm，分节长度视工艺要求而定，一般由2.0～2.5 m，导管与钢筋保持100mm距离，导管使用前应试拼装，以水压力0.6～1.0MPa进行试压。开始灌注水下混凝土时，管底至孔底的距离宜为300～500mm并使导管一次埋入混凝土面以下0.8 m以上，在以后的浇筑中，导管埋深宜为2～6m。桩顶灌注高度不能偏低，应使在凿除泛浆层后，桩顶混凝土要到达强度设计值。