超长冲孔灌注桩的施工方法

李海洋

摘 要：随着我国经济的发展，大跨结构及高层建筑的修建对基础承载力的要求愈来愈高，钻（冲）孔灌注桩以其具有承载力大、沉降小、对相邻建筑影响小等诸多优点，而倍受青睐，使用已相当普及，但对30m以上的超长桩而言还存在施工工艺复杂、质量难以控制等缺陷。本文以海信南方大厦桩基础工程施工为例，介绍超长冲孔灌注桩成孔、成桩的主要施工技术及事故处理方法，为后续的类似工程施工提供经验借鉴。

关键词：超长冲孔灌注桩；成孔工艺；成孔质量；成桩质量

中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0124-01

1 项目概况

1.1 工程概况

海信南方大厦桩基础工程项目位于深圳市南山区，北临创业路，东距中心路约150m，本项目占地4322.29m2，项目总建筑面积81963.61m2，为一栋单体建筑，其建筑主楼34层，裙楼3层，地下室4层。建筑高度149.65m（造型高度159.5m）。

1.2 工程桩概况

本工程共设桩位110根，其中Φ1m抗拔桩56根，位于裙楼部位，桩持力层为强风化花岗岩层；端承桩共计54根，其中Φ1.6m端承桩36根，Φ2.0m端承桩18根，位于塔楼部位，桩持力层为中（微）风化花岗岩层。现已完成全部工程桩施工，最大桩深99.2m，平均桩深88.5m。施工时项目部利用设备优势，在上部完成5-12m人工挖孔桩后利用冲孔桩机冲至15m以下，穿透块石层后，再利用旋挖桩机挖至约55m深度（旋挖机工作16小时可完成，冲孔桩机则需3-5天完成），最后再用冲孔桩机冲至勘察单位指定的岩层深度。

2 施工要点

2.1 成孔方法具体施工工艺

（1）刚开始取小冲程1m左右低锤密击，泥浆相对密度1.2-1.5，在表土为淤泥、细砂等软弱土层，可加粘土块夹小片石反复冲击造壁，保持孔内泥浆面稳定。（2）当在粘性土层中冲孔时，取1-2m的中、小冲程，泵入清水或稀泥浆，经常清除钻头上的泥块，为了防止粘钻可投入碎砖石；当在粉砂或中粗砂层中冲孔时，取2-3m中冲程，泥浆相对密度1.2-1.5，投入粘土块，勤冲勤掏渣；当在砂卵石层中冲孔时，取2-4m的中高冲程，泥浆相对密度1.3左右，勤掏渣；当在软弱土层或塌孔回填重钻时，以小冲程反复冲击，并加粘土块夹小块石，泥浆相对密度1.3-1.6。（3）进入基岩后，低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应回填片石至偏孔上方300-500mm处，然后重新冲孔；入岩后，每钻进100-500mm应清孔取样一次（非桩端持力层为300-500mm，桩端持力层为100-300mm），以备终孔验收。（4）遇到孤石时，可预爆或用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。（5）每钻进4-5m深度验孔一次，在更换钻头前或易缩孔处，均应验孔。（6）桩的冲孔，只有在中心距离5m以内的任何桩的混凝土浇筑24h以后，才能开始。（7）大直径桩孔可分级成孔，第一级成孔直径为设计直径的0.6-0.8倍。（8）冲击成孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔、护筒周围冒浆等情况时，应停止施工，按上述原则采取措施后再行施工。（9）应及时将废泥浆和钻渣运出现场，防止污染施工现场及周围环境。

2.2 成孔质量控制

（1）防止成孔期间发生穿孔、坍孔等质量事故的措施。①采取大于等于4d的隔孔施工工艺；②护筒按规定要求埋设，避免开钻筒体倾斜、孔口土体坍塌、护筒沉陷导致水位下降；③钻具吊绳下放速度与成孔速度一致，避免空中钻头摆动幅度过大而造成四周孔避受力不匀；④避免成孔时间和孔避暴露时间过长；⑤砂性土层护壁泥浆应具有一定粘度，能有效形成护壁泥皮；⑥钻进速度根据不同土质情况进行调整，砂性土层中钻进速度不得快于泥浆形成有效护壁泥皮速度；⑦按规定，在30m深度以內的以粘土为主的地层中钻较小孔径的桩时，可用清水提高孔内水头保护孔壁，否则则采用水泥浆护壁措施。如果发生坍孔，可用事先储备的粘土和碎石（直径小于等于20mm）按5：1左右配比，回填至坍孔处以上0.5m处后再重钻，若坍孔严重则可用小沉井方式进行处理。（2）确保桩身成孔垂直精度。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，采取钻机设置导向装置（潜水钻钻头上设置大于等于3倍直径长度的导向装置，利用钻杆加压的正循环回转钻机在钻具中应加设扶正器），扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后放下钢筋笼前作孔径、孔垂直度超声波测试。（3）确保桩位、钻具后再用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。

2.3 泥浆制作

（1）造浆粘土：由于本场地有造浆粘土，因此不需另外准备。（2）泥浆性能指标符合下列技术要求：①泥浆比重：一般地质条件1.0～1.25，松散易塌地层1.20～1.50；②粘度：一般地质条件16～22，松散易塌地层19～28S；③含砂率小于8%；④胶体率大于95%；五、失水量小于30m1/30min。

在淤泥层及残积粘土层钻进中，泥浆比重及粘度很大，因此，经常不断地用清水置换孔内泥浆并拉运出去。而在砂层中钻进为防止塌孔，泥浆比重须控制在1.35；在基岩钻进泥浆比重控制在1.30。

2.4 清孔

本项目采用ZX-200泥浆净化装置进行孔底泥浆净化处理，比传统的反循环清孔效能大大地提高，更有效地控制了沉渣厚度，提高桩身浇灌质量。

（1）当冲孔达到设计深度时，施工人员使用吸泥泵或其他适宜的方法清除井底沉淀物，如井底沉淀厚度大于5cm时则必须重新清孔。清除沉渣可采用泥浆循环或抽渣筒等方法，如用抽渣筒排渣时应及时补给泥浆。（2）对不易坍孔的桩孔，可用空气吸泥清孔；对于稳定性差的孔壁则应用泥浆循环或抽渣筒排渣。（3）清孔时，孔内泥浆面应高出地下水位1m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上，以防止坍孔。（4）清孔符合标准： 泥浆的坚硬颗粒的数量应小于5%（按体积计），清孔后灌注混凝土前，孔底沉渣厚度≤200mm，（工程桩孔底沉渣厚度≤50mm）。泥浆比重1.20～1.23，粘度≤28S，含砂率≤8%。

2.5 水下混凝土灌注

（1）施工顺序：安装钢筋笼→安设导管→使隔水塞与导管内水面紧贴→灌注首批混凝土→连续不断灌注直至桩顶→拔出护筒。灌注首批混凝土：灌注首批砼于隔水塞以上的导管和漏斗中，首批混凝土量满足导管一次插入混凝土面≥0.8m以上。当确认初灌量备足后即剪断铁丝，借助混凝土重量排除导管的泥浆水，灌入首批混凝土。（2）连续灌注混凝土。首批混凝土灌注正常后，通过输送泵连续不断地灌注混凝土。在灌注过程中，经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升，逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。探测次数不少于导管的节数，并在每次起升导管前，探测一次管内外混凝土面高度。遇特别情况增加探测次数，同时观察返浆情况，以正确分析和判定孔内的情况。（3）导管埋深提升。在水下灌注混凝土时，严格控制导管的最小埋深，以保证桩身混凝土的连续均匀，避免其裹入混凝面上的浮浆皮等，防止出现断桩现象。实际施工中按每灌注高度5m拆一节导管2.5m作为控制原则，确保最小埋深>2.0m，同时也要防止埋管太深造成埋管事故。保证灌注砼材料质量，特别是塌落度指标严格控制，控制浇灌砼的灌注速度同时把握好导管的埋深，开始浇灌时埋深控制在2m左右，拆管时埋深控制在2.0-6.0m。导管应勤提勤拆，严禁导管提出混凝土面。（4）桩顶的灌注标高及桩顶处理：桩顶的灌注标高比设计标高超灌50-100cm，以便清除桩顶部的浮浆渣层。

3 结语

超长桩形似细长杆件，既要保证成孔安全，又保证桩孔垂直度，还要保证成桩质量，以一般深度的钻（冲）孔灌注桩施工工艺难以满足上述要求。为保证工程质量，除提高施工工艺外，还必须提高施工人员职业素质，完善管理水平，以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理制度和方法。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中华人民共和国建设部.GB50202-2002.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2004.