钻孔灌注桩施工技术在建筑工程中的应用分析

2021-06-10付智

建材与装饰 2021年16期

付智

（山西三建集团有限公司长治分公司，山西长治 046000）

0 引言

随着工程实践的不断发展，钻孔灌注桩技术日益成熟，但在施工中易受周边环境的影响，甚至威胁施工人员及房屋使用者的人身安全。同时，因建筑中应用的钢筋结构复杂，而钻孔灌注桩施工难度高，质量可控性较差。为此，必须对施工过程进行跟踪管控，确保工程质量、安全、经济控制目标的顺利实现。

1 钻孔灌注桩概述

1.1 定义

所谓灌注桩是指在地基土中打出的桩孔，桩孔的形成需经过钻孔、挤土等工序、混凝土灌注等，将专门配置的材料置于桩孔内，固结形成灌注桩[1]。灌注桩类型较多，如钻孔灌注桩、挖孔灌注桩等，差异主要体现在成孔方式，而钻孔灌注桩应用最广泛，工艺流程如图1所示。钻孔灌注桩施工方法主要分为全套管施工法与泥浆护壁施工法两类，其中较为常见的是后者。

图1 钻孔灌注桩工艺流程

1.2 特征

钻孔灌注桩工艺特征如下：与锤击法相较，该工艺施工中因震动频率较低，产生的噪声较小，不会影响周边居民的正常生活；与预制桩相较，钻孔灌注桩直径较大，实用性更强，且可与各类型的地基相匹配，施工中可适当减少打孔次数，孔洞类型较少，施工进度快，有利于控制成本与进度[2]。

2 钻孔灌注桩技术的主要优势

建筑工程中应用钻孔灌注桩技术优势主要体现在以下三个方面：

（1）有利于提高地基的稳定性。钻孔灌注桩技术对于土体稳固作用显著。例如，当混凝土浆液压力较小时，可改善土壤的渗透性，当浆液压力较大时对于土壤的压密作用较强。该工艺适用于多种工程环境，对于土壤结构改善效果显著，可提高地基整体的稳固性。

（2）安全性高。因钻孔灌注桩施工与土层关系密切，通过混凝土浆液的渗透作用可提高灌注桩与土层间结合密度，为地基安全性控制创造有利条件。

（3）经济性强。与传统打桩技术相较，钻孔灌注桩技术对于地质环境的适应能力更强，在施工中也可根据实际情况随时调整施工方案，操作也更为简便、施工进度快，有利于控制成本，带来可观的经济效益。

3 实例探析钻孔灌注桩技术在建筑工程中的应用

某大型高层住宅小区工程总占地面积为1.7万m2，总建筑面积为9.0万m2，为满足地基承载力设计要求，采用钻孔灌注桩施工技术，使用了7根大直径钻孔灌注桩，单桩直径为2.2m，桩长分别为106m、118m、110m、100m、69m、50m、57m。经前期地质勘察资料可知，该工程地基持力层为微风化大理岩，设计入岩深度为500mm，单桩承载力特征值为20000kN，水下桩身混凝土强度为C40。施工要点如下：

3.1 施工准备

该工程前期施工准备工作主要集中于施工器械、技术及现场准备三个方面：

施工机具准备，工程选用冲孔打桩机作为钻机，型号为CK1800、CK2200，同时还备有泥浆泵、翻斗汽车、机动翻斗车、水泵、钢筋加工系统等；技术准备，为确保钻孔灌注桩技术应用效果，需做好前期调查，获取超前钻、桩基施工图等资料，为施工方案编制提供依据，也基于此确定成孔技术参数；现场准备，有序安排场地平整、排水管道设置、土层松软处理、废浆处理池设置等工作，并对桩位、标高、桩基位置进行放线测量，做好标注。

3.2 埋设护筒

护筒埋设包括挖坑、护筒安防、回填土等施工环节，对工艺要求严格，需根据现场情况确定参数。经地质勘察，该工程确定参数如下：坑深2～3m，护筒口与地面距离为30～50m。挖坑结束后按照设计图纸确定桩位，经校核后将护筒置于桩中心位置，后依此完成护筒安放与回填作业。但是因该工程回填施工中存在坍塌可能性，施工单位决定使用C30混凝土进行围护，而回填高度需低于护筒口，回填结束后等待护筒与围护固化，持续时间为8h。

3.3 冲孔

（1）确定冲程与泥浆密度后冲孔。因该工程大直径钻孔灌注桩需穿透复杂地层，施工单位确定如表1的成孔技术参数。在开孔阶段，因冲孔过程中孔壁会受到水平力的挤压作用使得密实度提高，所以必须适当减缓冲孔速度，以削弱钻孔产生的冲击力，有效避免塌孔问题的产生。待钻进深度到达护筒底部下方3～4m位置，则可以放慢冲孔速度，确保孔壁稳固。

表1 各类土层下冲程与泥浆密度选用

（2）冲孔过程控制。施工单位对作业面进行全面检查，发现存在岩层斜面，先通过低锤快打方式对倾斜突出位置进行冲平处理，并提升钻机的提锤高度至1.5～2.0m，加快冲孔速度。但岩层冲孔时出现了小裂隙，为此，施工单位在孔底放置直径为20～30cm的片石进行填充，以避免泥浆的大量流失。

（3）钻渣取样。施工单位在冲孔时提取钻渣样本进行鉴定，根据相关地质资料和施工技术参数对入岩程度进行判断，若确定已经入岩则需再次取样分析岩性与风化程度，并调整基岩钻进速度。二次取样确定具体入岩深度，该工程持力层为微风化岩，达到设计入岩深度500mm则由地勘单位、设计单位确认终孔。

3.4 钢筋笼施工

该工程钻孔灌注桩直径为2.2m，根据现行要求确定钢筋笼长度最大值为118.28m，每间隔12.0m便设置为一节，分段制作。钢筋笼吊装时，该工程单节钢筋笼自重为2.05t，根据已知参数吊重20t、钢丝绳直径56.0mm、破断拉力1673kN进行计算，最终确定该工程将整段钢筋笼分为10节进行吊装，确保单根垂直起吊重量高于20t。此外，施工单位通过多点抬吊吊装、整体空中回直竖向垂直运输方式实现钢筋笼顺利吊装入孔目标。

3.5 水下混凝土灌注

（1）封闭水压试验。该工程选用的导管为加厚型，直径为300mm，对内壁与接口进行检查确保壁面光滑、接口严密后便可进行封闭水压试验。试验过程中，水压维持在0.3～0.5MPa，持续观测发现15min内未出现漏水现象，施工单位确定可开展水下混凝土灌注作业[3]。

（2）安装导管。控制导管埋入混凝土深度，该工程控制标准为2～6m。导管底部需在孔底沉淀层上方30～40m位置，确保隔水栓可顺利排出。

（3）混凝土灌注。按照规定配比制作水泥砂浆，置于导管中，将首灌混凝土倒入初灌斗，剪断用于悬挂隔水栓的铁丝，隔水栓、水泥砂浆与首批混凝土需运输至孔底后再逐渐上升。灌输时需注意，应对混凝土表面进行测量，详细记录缓凝土灌注作业数据，尤其是灌入量与坍落度，灌注必须连续作业。若必须终端，则作业间隔时间不得超过30min。在灌注作业结束后，应严格按照设计要求对混凝土表面标高进行复核测量，若标高未达设计要求必须立即补灌，达标后方可拔出护筒，并做好桩头养护工作。