钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用研究

陈 孟 山东至信建设集团股份有限公司

1 前言

钻孔灌注桩具有承重能力强、抗震性能好、施工噪声小等特点，而被广泛应用于建筑工程的地基施工当中，这一类型的桩基基础主要由混凝土与钢筋笼组成，适用于不同地质条件的地基基础。成桩以后，桩体与地下土体之间构成一个结构紧密、接合牢固的统一整体，不仅增强了地基的稳固性与安全性，同时，也使建筑工程的整体质量得到可靠保障。

2 钻孔灌注桩技术的优势分析

2.1 施工噪声小

与沉入桩中的锤击法相比，钻孔灌注桩技术施工噪声小，震动系数小，施工过程中产生的噪声值能够满足昼间小于65dB，夜间小于55dB的《工业企业厂界噪声标准》要求，因此，不会对周边群众的正常生活造成影响。同时，与“绿色施工”理念也不谋而合。

2.2 桩体直径灵活多变

过去，在采用预制桩时，桩体的直径是一个固定不变的数值，设计标准中的数值是多少，预制出的桩体直径也是多少，一旦施工过程中出现设计变更的情况，桩体直径也将无法调节，进而给施工企业造成巨大的经济损失。而钻孔灌注桩可以根据实际施工需要随意改变桩体直径，这种灵活多变的特性也为施工企业节省了大量的工程投入成本。

2.3 适用范围广

由于钻孔灌注桩属于地下隐蔽工程，因此可以不受地质条件的影响，而广泛适用于各种地质结构、土壤性状的土体当中。比如地下水位较高的地区，利用钻孔灌注桩技术可以排除地下水位的干扰，而且施工进度快，作业效率高，混凝土桩体的承载力也能够达到标准要求[1]。

3 钻孔灌注桩施工工艺流程

钻孔灌注桩的工艺流程较为复杂，涉及的事前准备工作以及中间工序较多，对技术人员以及现场施工人员的专业技术水平提出了严格要求。因此，在施工开始之前，施工单位应当认真做好技术交底工作，使现场施工人员能够熟练掌握钻孔灌注桩的工艺流程，以确保施工质量满足行业标准要求。钻孔灌注桩施工工艺流程如图1所示。

4 钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中应用案例

4.1 工程概况

某住宅小区建筑总面积为15623.85m2，地上主体建筑高度为54.65m，层高17层，半地下室一层，开挖深度最深的位置距离地面高度为3m，由于该区域的地下水位较高，考虑到建筑工程的主体质量与安全，经过施工单位研究决定采用钻孔灌注桩的施工方法。该桩基的桩径分别为0.8m、0.9m和1.0m，孔的深度在35m～45m之间，每一个独立桩体的竖向承载力分别为2500kN、3200kN、3800kN。

4.2 施工前准备工作

在应用钻孔灌注桩施工技术时，施工单位需要做好充分的施工前准备工作，以避免影响后续的钻孔以及混凝土灌注施工。首先在监理部门的监督下，完成对现场专项施工方案的审核，待监理工程师审核通过后，施工单位应对施工组织方案的具体内容进行细化。然后组织施工人员对施工场地内的垃圾、杂物进行清理，如果地基周边的土质松软，需要利用压实设备对场地进行硬化处理，进而为施工生产创造一个有利的作业条件。在开展测量工作时，测量人员应当事先校准经纬仪、全站仪等测量仪器，并对施工场地内桩基的具体位置与高程等技术参数进行放线测量，确保测量误差控制在10mm以下。当测量工作结束后，施工单位应及时对孔位、钻孔的垂直度以及基准面标高等测量数据实行自检、专检、互检的“三检制度”，检查校验合格后，方可进入下一道工序。

护筒与钻机就位是施工前的一项关键任务，首先，护筒与钻机需要根据施工方案要求安装牢固。为了防止护筒出现漏水、变形等情况，在制作护筒时，应当严格检验制作护筒的材料质量，目前，在建筑施工中，较为常用的护筒一般是带法兰的钢质护筒，这种护筒的材质选用厚度在3mm～5mm之间的厚钢板，并且在制作过程中分别在筒壁外侧的上中下三个位置加焊一道加劲肋，这样能够提高护筒本身的强度与刚度，进而延长护筒的使用寿命。在埋置护筒时，位置偏差应小于5cm，而且应当高出水位1.0m～2.0m的高度，以防止地下水浸入护筒当中。

钻孔灌注桩施工技术对原材料的选择要求十分严格，比如在选择石子、卵石等骨料时，含泥量应当小于2%，如果超出这一范围，就会严重影响混凝土的流动性与和易性，甚至极有可能发生堵管现象。由于混凝土的初凝时间较短，一般为3h～5h，但是对深孔灌注来说，灌注作业时间一般在5h～7h左右，而在这一过程当中，混凝土已经处于硬化状态，因此，为了延长混凝土的初凝时间，施工单位应在拌和混凝土过程中，添加缓凝剂，使混凝土的初凝时间达到8h以上，这样才能保证灌注质量与效果。另外，在拌和混凝土时，应当严格控制水灰比，以及水泥、石子、砂子的配合比例，当搅拌机械运转以后，首先向混合料当中加入30%的水，当混合料充分搅拌到一起后，再向混凝土当中加入60%的水，如果砂子等骨料的含水量过高，可以合理控制剩余10%的水的添加量。当混凝土拌和完毕，技术人员需要及时对混凝土进行坍落度实验，确保坍落度介于180mm+20mm之间。而距离桩顶5m位置的混凝土坍落度应当控制在160mm～170mm之间，这样能够有效避免桩顶出现大量的浮浆而影响桩体的整体强度。

4.3 钻孔施工

钻孔作为施工过程中的一道关键工序，其施工质量直接关系到建筑工程的整体质量，因此施工单位应当予以高度重视。当钻机就位以后，为了防止钻偏现象的发生，需要对钻机的垂直状态进行测量和调节，一般用线锥或者经纬仪对其进行双向控制，并将钻孔误差控制在5cm以下。由于钻机在运转过程中，将产生较大机械震动力，在这一作用力的影响下，钻机的机身极易出现位移，如果位移距离较大，将严重影响钻孔质量。因此，为了避免这种情况的出现，应当在钻机底座的位置垫一块枕木，使机座能够始终保持稳固状态。在钻孔作业中，钻机的初始运转速度不宜过快，随着孔洞深度的逐渐增加，应当缓慢提升钻进速度。如果遇到泥浆覆盖层，应当放缓速度，匀速钻进，使钻进速度与泥浆排出速度相吻合。另外，现场施工人员需要严格掌控泥浆泵的开启时间，通常情况下，当钻机的钻头距离孔底60mm左右的位置时，应当开启泥浆泵，当清水冲洗作业循环2min以后，再重新启钻。当钻孔工序结束后，需要利用原浆法对孔洞进行清理作业，并保证孔洞中的含沙量不得高于4%，规程在孔底的沉渣厚度不得超过50mm。由于整个钻孔施工过程中将产生大量的泥浆，为了避免污染周边环境，施工单位需要及时将泥浆清除到场地之外的指定堆放地点。

4.4 钢筋笼制作与安装

钢筋笼的安装质量与桩基的强度与刚度存在密切关系，因此，施工单位应当追溯钢筋笼的制作源头，首先，作业人员应当严格遵照施工设计图纸要求，正确选择钢筋笼的型号与材质，在焊接钢筋笼过程中，每一个焊接部位不得出现弯钩，其搭接长度应当控制在5倍钢筋直径以下，同时，严格控制每一根钢筋间的间隔距离，误差值应当小于20mm。在吊装和放置钢筋笼时，现场施工人员需要对孔的深度进行再一次测量与核对，当确定符合施工方案要求后，利用探测器等监测仪器观察孔洞当中是否存在杂物或者其他障碍物，并采取有效的清理措施，将孔洞清理干净。由于钻孔桩属于地下隐蔽工程，在钻孔作业时，其钻进作业难度较大，如果操作技术不娴熟，很可能出现孔壁坍塌等现象，因此，在吊放钢筋笼之前，需要对孔壁的完好情况进行探测，确认孔壁完好无损后方可进行下一道工序。如果在安装钢筋笼时，孔洞内部出现不明障碍物，施工人员应当采取正反旋转的方式来排除障碍物，并遵循“缓吊装轻下落”的原则进行安装作业，以免与孔壁发生接触和碰撞而影响桩基质量。

4.5 混凝土灌注施工

在灌注混凝土之前，需要做好混凝土配合比实验，当确定混凝土坍落度符合标准要求后，方可进入到灌注工序。首先需要下放灌注导管，通常情况下，选用双螺纹接头导管，在下放过程中，导管的上部应当与漏斗相连，然后根据孔的深度来确定导管的长度，当导管距离孔底40cm的位置时，现场施工人员应对导管的外观质量进行检查，判断导管是否存在漏水、漏气或者变形现象，同时对导管接头的连接牢固性进行检查，在进行水密性实验时，水压尽量控制在1.0MPa以内，最小值不得于0.7MPa。当导管下放工序结束后，开始进行混凝土灌注施工。考虑到混凝土的初凝时间问题，施工人员在灌注第一批次的混凝土时，应当在10分钟之内完成，第二次灌注的间隔时长不得超过30min，灌注速度在每小时5m～20m之间，并时刻保持连续灌注状态。当混凝土灌注施工结束后，技术人员需要对桩顶标高进行测量，确保灌注标高超出设计标高0.6m以上，但是，最大值不得超过1.5m。受到主观人为因素的影响，混凝土灌注过程中，极易出现泥浆外泄的情况，为了避免给周边环境造成污染，施工单位应当将废泥浆清除出场地之外并妥善予以处理。

5 结束语

目前，随着我国高层建筑数量的与日俱增，钻孔灌注桩在建筑工程施工中的应用频率也越来越高，并在实际应用过程中收到了理想的效果。因此，对于施工单位来说，应当积极借鉴成功的技术经验，并通过内部培训与委外培训相结合的方法，不断提升技术人员的专业技术水平，在掌控好每一个施工节点质量的同时，进一步加大施工过程管理力度，以提升建筑工程项目的整体质量，进而为企业创造更多的经济效益与社会效益。