分析钻孔灌注桩技术现状及其在建筑施工中的应用

严微

（山西二建集团有限公司，山西 太原 030013）

0 引言

桩基是建筑工程中最底层的支撑结构，既能对建筑上层建筑起到良好的支撑作用，也能加固地基土壤，保障建筑工程整体的稳定性。建筑行业作为国民经济的支柱产业之一，施工技术更新换代速度很快，工程中可应用的桩基施工技术种类也很多，其中钻孔灌注桩技术，应具有多种技术优势，在高层、超高层建筑的施工中都表现出良好的应用效果，加强对这一技术的研究，对促进建筑行业健康发展具有积极作用。

1 钻孔灌注桩技术优劣势及施工要点分析

1.1 钻孔灌注桩施工技术优劣势分析

钻孔灌注桩施工技术属于一种桩基加固技术，是先通过机械设备在设定施工位置中钻孔，清孔后将钢筋笼布置在孔洞内，最后浇筑混凝土形成的钢筋混凝土桩基。此种施工方式在的现代建筑工程施工中的应用十分普遍，与其他桩基施工技术相比，该技术分别具有以下几点技术优势和劣势。

1.1.1 技术优势

①可根据成孔方式的区别将钻孔灌注桩施工技术细分成若干类别，如挖孔灌注桩、沉管灌注桩、钻孔灌注桩等，对各种类型的桩基施工环境都具有良好的适应能力，可根据实际施工需求灵活选择。②钻孔灌注桩技术在应用过程中主要是靠机械设备钻孔和混凝土浇筑，在施工过程中产生的噪声比打工工艺的沉入桩方式更少，可应用于城市施工环境中，减少对周边居民产生的干扰。③与预制桩相比，灌注桩的直径和规格更大，将其应用在高层、超高层建筑施工中，会获得良好的桩基处理效果，该种施工技术更加符合现代建筑的施工要求，能为上层建筑提供可靠支撑。④其他桩基施工技术在完成施工后，在桩和地基之间可能存在一定缝隙，影响桩的稳定性，而钻孔灌注桩技术直接将混凝土灌注在地基环境中，二者具有良好的贴合度。

1.1.2 技术劣势

①钻孔灌注桩技术在应用过程中需要在泥水环境中进行混凝土灌注，在泥水混合物的影响下可能使混凝土材料的配比发生相应变化，进而影响混凝土的质量[1]。②钻孔灌注桩技术的整个施工流程推进速度较慢，在施工过程中会有大量泥渣生成，若未能对其进行有效处理，可能会对生态环境造成一定污染和影响。③该技术虽然对多种地基环境都具有良好的适应能力，但在含水量较高、结构空隙较大的土层中通常难以应用，如碎石土、水下地基、自重湿陷性土环境等。

1.2 钻孔灌注桩技术的施工要点

钻孔灌注桩技术在施工过程中需要重点关注成孔质量和钢筋笼安装质量，保证这两项施工步骤的质量，才能为提高灌注桩的整体施工质量奠定基础。

1.2.1 成孔施工要点

①关注钻孔的塌陷情况。钻孔灌注桩技术的本质是利用桩基提高地基的承载能力，或维护边坡，使其能更好地抵抗土方侧压力，避免出现土方位移现象，很多地基环境中包含软弱土层，完成钻孔后可能会出现不同程度的掉渣、坍塌情况，为避免该类不良现象影响成孔质量，需要在施工过程中严格控制钻孔速度、泥浆配比、护筒安装、地下水位管理等工作细节，以预防掉渣、坍塌情况的出现。对已经出现坍塌情况的钻孔来说，可使用黏土、砂等材料对钻孔进行回填，回填高度在塌孔段上方1~2m 位置，将回填材料夯实后可继续施工。②关注孔洞垂直度问题。钻孔垂直度是否达标会直接影响灌注桩的施工质量，钻孔过程中钻机设备设置方式、人员操作等都会造成钻孔歪斜现象。因此，施工现场管理人员应在展开钻孔操作时，做好专业施工人员组织工作，严格按照技术应用规范进行钻孔设备设施的安装和布置，做好钻孔准备工作，防止钻孔歪斜等情况的出现。对已经出现歪斜情况的钻孔来说，可重新布置钻机缓慢下钻，对歪斜情况不严重的钻孔进行修复和纠偏，若歪斜情况较为严重，则应对钻孔进行回填并重新钻孔。

1.2.2 钢筋笼安装施工要点

①关注钢筋孔安装质量。钢筋笼的制作需要充分满足施工图纸设计要求，对钢筋笼进行运输、吊装、布置的股过程中，必须做好相应的防护措施，吊装施工应尽量减慢速度，防止钢筋笼材料因受到磕碰等发生变形[2]。同时，需要由专人对钢筋笼入孔的垂直度进行控制和检验，准计算吊筋长度，以确保混凝土保护层垫块设置间距的合理性。②关注钢筋笼上浮问题。完成钻孔后会向钻孔内注入泥水混合物，以保护成孔质量，后续混凝土施工直接从底部进行浇筑，两项环节都可能会使钢筋笼出现上浮现象，影响钢筋笼的入笼深度。为减小钢筋笼上浮对灌注桩施工质量的影响，应将混凝土坍落度控制在（20±20）cm 内，优选具有良好和易性的混凝土材料，并尽量控制混凝土的灌胶速度，防止钢筋笼在施工过程中出现上浮情况。

2 钻孔灌注桩技术的应用

2.1 工程案例

本文以某高层建筑工程施工为例，该建筑工程占地面积为462m2，建筑总高43m。由于建筑总高度较高，必须在施工前对桩基进行处理，以确保地基具有良好的承载能力，能充分满足上层建筑的施工要求，项目负责人对桩基施工提出了严格要求，并将桩基施工技术选型和选型技术实施全过程管理作为工程桩基施工中的两项重点管理内容。通过对工程所在地基环境进行实际考察和勘察之后，最终确定应用钻孔灌注桩技术展开桩基施工，并对钻孔灌注桩技术应用的全过程进行严格管理。

2.2 工程地质条件与技术选型

本工程项目属于城市房屋改建工程，本身具有良好的地质条件，地下管线分布，主要土质为黏性土，土壤含水量一般，地下水位线约为230m，桩孔最大深度为150m，符合施工条件。在技术选型过程中，技术人员对钻孔灌注桩和预制桩两种施工技术的承载效果进行比对，比对结果显示预制桩由于规格较小，单桩承载力低于钻孔灌注桩，难以满足该建筑的地基处理要求。钻孔灌注桩单桩规格较大、承载能力强、地基加固效果好，在施工过程中仅需要配合土质排水工序即可，施工便捷性强，所以最后选用钻孔灌注桩结合泥浆护壁工艺技术展开地基加固施工[3]。

2.3 技术应用

钻孔灌注桩施工整个流程如图1 所示。

图1 钻孔灌注桩施工流程

2.3.1 施工准备

①由于工程项目所在地土壤中含水量一般，为防止土壤中水分影响钻孔灌注桩施工质量，需要先挖开天然覆盖层，对下层土壤进行预先排水[4]。具体排水可通过两种方式进行，分别是排水渠排水和锤击法排水，其中排水渠排水是使所有排水点都与排水渠相连，以保证土壤中蕴含的水土被充分排出；锤击法是使用相关机械设备对地基土壤进行锤击，既能提高土壤的密实度，也能充分排出土壤中蕴含的不成流水体，同时配合具有一定坡度的排水渠，能有效防止水分滞留情况。②按照设计图纸中标注的尺寸信息进行现场放线，划定钻孔点，并在每个钻孔点标记位置中详细标出钻孔的孔径和深度信息，以便在施工过程中依据信息展开施工及验收，最终成孔孔径和孔深与设计值误差应控制在±0.5m。③结合放线情况进行钻机设备的布置，但需要在布置前全面检查钻机设备的性能，确保钻机设备无零件严重磨损、工作异常等情况，确保钻头与钻孔中心位置相对，保证钻机的垂直度，钻孔与钻孔中心位置布置误差应控制在±2cm 以内。

2.3.2 护筒埋设

为保障成孔质量，需要在正式钻孔前预先埋设护筒，以防止孔壁出现掉渣、坍塌等不良现象[5]。需要对护筒的规格、长度和材质提出严格要求，护筒规格需比钻孔直径大，结合钻机规格进行配套护筒的设置，本工程中使用钻孔设备为直径为35cm 的冲击钻，所以护筒内径应至少在35cm 以上；通常单节护筒长度值在2~6m之间，在实际应用过程中需要结合钻孔需求设置埋设深度，本工程中单节护筒长度为4.3m；常用护筒材料有钢筋混凝土材料、木质材料、钢材料等，钢材料综合性能较好，且可回收利用，故本工程最终选用钢材质护筒。

2.3.3 泥浆制备

泥浆灌注是保护孔壁的重要环节，但需要对泥浆制备比例进行严格控制，确保泥浆稠度能满足施工和护臂的双重要求[6]。若泥浆过稠，会在一定程度上影响冲击钻的钻孔效率，延长施工周期，若泥浆过稀，则难以充分发挥护壁效果。本工程中泥浆制备比例为水:黏土:添加剂=2:1:1，各项原材料添加顺序无特殊要求，确保泥浆拌和均匀即可，泥浆稠度区间为16～22MPa·s，在此稠度区间中能充分保障钻孔过程中出现内外渗流的不良现象，保障成孔质量。

2.3.4 钻孔

完成以上工作后，即可正式开始钻孔作业。钻机操作人员需要以缓慢匀速控制钻头钻进，尽可能保持钻头与钻进路线一致，保障孔洞的垂直度，同时由专人固定护筒，防止其在钻孔推进过程中发生偏移[7]。本工程钻孔施工作业与泥浆护壁作业同时进行，不断向成孔中加入泥浆，并密切关注成孔质量和泥浆护壁效果，每钻进10m 必须停机进行钻孔检查工作，保证钻孔无坍塌、歪斜等情况发生。钻孔作业必须依次进行，或同时施工的钻孔之间距离必须在大于安全距离，否则可能会因机械振动或土层扰动，对相邻钻孔的成孔质量造成影响，避免返工、重新钻孔等情况的发生。

2.3.5 清孔和泥浆导入

完成钻孔作业后应利用吸泥机展开清孔作业，将钻孔内残留泥渣吸出。此种清孔方式应用较为便捷，但不能在稳定性较差的地基环境中使用，以防吸泥机破坏钻孔孔壁，本工程地基环境土层稳定性较强，故采用此种清孔方式[8]。完成清孔作业后，在钻孔内布置混凝土灌注导管，导管中应无历史残留的混凝土硬块、土渣或杂物等，防止对关注质量造成影响，将关注导管直接与泥浆池相连，为后续混凝土灌浆作业做好准备。

2.3.6 安装钢筋笼

钢筋孔吊装施工前，必须对钻孔进行再次清孔，防止孔洞内有残留土渣、石块等残留，影响钢筋孔布置深度[9]。然后使用吊装设备将钢筋笼吊起，对准钻孔缓慢下放，在钢筋笼底部靠近孔口时，必须以人工固定和引导的方式辅助钢筋笼下放，下放到预计深度后，工作人员应以手把的方式确定钢筋笼无晃动，才可松手。整个钢筋笼吊装施工的核心原则是保证其吊装过程中不会受到磕碰和损坏、不会对孔壁造成损坏。完成钢筋孔吊装施工作业后，需要对作业质量进行验收，确保其安装质量符合工程施工标准，一旦发现质量问题，必须对其进行妥善处理或返工，消除地基工程中一切可能存在的隐患问题，才能为上层建筑施工奠定良好的基础。

2.3.7 混凝土灌注施工

将提前完成制备的混凝土浆液灌入孔中，整个混凝土灌浆作业需一次完成，防止发生断桩情况[10]。在施工前需要对混凝土坍落度进行检验，保证其符合施工质量。

3 结语

综上所述，钻孔灌注桩技术因具有种类多、施工噪声小、规格大、与地基连接性好等优势，在现代建筑工程施工中的应用十分广泛，但也具备其特有的技术劣势，施工中需要关注的要点内容较多。技术人员在实际工程施工中，应根据工程现场的实际情况进行地基加固技术选型，充分保障技术和环境的适应性，并在应用钻孔灌注桩施工技术时，严格遵照施工流程展开施工，控制各环节施工质量，才能最大程度发挥钻孔灌注桩施工技术的应用价值。