钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用

2024-03-15寇宝怀

城市建设理论研究（电子版） 2024年7期

寇宝怀

山西三建集团有限公司山西长治 046000

随着城镇化进程加快，建筑行业快速发展，同时也对建筑工程施工有了更高的要求。钻孔灌注桩技术因具有施工效率高、安全有保障、施工成本低等诸多优势，目前广泛应用在建筑工程基础施工中，并对提升建筑基础的稳定性和承载力有重要的作用。为进一步推广钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中应用并提升应用效果，建筑施工单位应明确该技术的要点，并加强施工过程控制，有效发挥该技术的优势作用，提升建筑工程施工的质量与效果。

1 工程概况

某城市高层建筑，位于城市偏僻的郊区，周围有耕地、居民区、重要市政道路及环城高速等。项目总的建筑面积为80000㎡，共有6栋高层居民楼和2栋裙楼，每栋居民楼占地面积大约在400～900㎡之间，裙楼面积共16000㎡，另设有地下室，总面积为15000㎡。工程主要涉及基础、主体结构、水电安装等施工内容。其中，在基础施工中，基坑支护是重点内容。由于钻孔灌注桩施工效果良好，施工完成后的支护性能安全稳定，因此本项目采用的是钻孔灌注桩施工技术。设计使用的钻孔灌注桩直径为800mm，桩间距为1200mm，桩长则是基坑深度的1.8倍，目的是保证支护安全和支撑结构稳固。

2 钻孔灌注桩技术应用要点

2.1 前期准备工作

本项目在应用钻孔灌注桩技术前，为保证后续施工顺利进行并提升施工质量效果，需要做好以下几个方面的准备工作：

（1）深入现场开展地质勘查工作，了解项目现场地质水文、周围环境等情况，编制地勘报告，据此设计施工方案，并结合施工方案合理安排施工。优化现场施工布置，明确土石方外运路线及弃土位置；结合工程实际布设排水沟和集水沟，做好基坑排水工作，营造良好的作业条件。

（2）现场管理人员组织施工技术人员进行技术交底，基于施工方案与图纸进行技术较多，使施工技术人员充分掌握钻孔灌注桩施工技术要点及相关注意事项。加强对施工技术的人员的考核培训，确保人员持证上岗操作，提升施工人员实践技能水平。

（3）立足工程实际做好施工材料采购工作，结合工程质量要求选购质量合格的施工材料。材料运输至施工现场时，对材料进行抽样检验，符合规范要求的材料才可进入施工现场。泥浆制备时，加强原材料质量与比例的控制，优选黏性大的土进行泥浆制备，以保证泥浆的稠度和粘度。做好施工设备的检测与维护保养工作，保证施工设备正常使用。

（4）场地屏障，及时清理施工现场杂物，做好软土地基处理工作，提高地基平整度。根据施工图纸要求，搭设平台，以此进行桩位放样和定位测量。测量内容包括灌注孔间距、孔洞位置、孔洞大小、孔洞深度等，必要时，使用精密的测量仪器准确测量。严格把控桩位定位测量的精准度，安排专门的测量人员进行复核检查，减少误差[1]。

2.2 成孔施工

成孔施工是钻孔灌注桩技术应用的重要环节。钻机应在成孔施工前安装就位，且钻机稳定、可靠，避免因设备不稳定使后续钻孔施工有孔斜、孔偏等问题出现，影响整体施工质量。

待钻机就位后，进行护筒埋设。工程中使用的护筒为钢制，护筒刚度为1.5，厚度8mm，长度在2～4m范围，内径比桩径大200mm。在工厂预制加工全部护筒，之后运送至施工现场。为避免变形，在护筒上下两端与中间外侧各焊上一道加劲肋。接头位置使用0.5cm橡皮垫圈，避免漏水。埋设护筒时，使护筒口高度高于地面0.2～0.3m，护筒埋深在2m以上，护筒中心与桩中心重合。考虑施工场地环境较干燥，使用一定的回填土回填，保证护筒底部及周围区域充分压实。

完成护筒埋设后，开始钻孔。钻孔前，结合施工要求科学制备泥浆，在制备泥浆时，需严格控制粘土、水、添加剂等材料的比例，保证泥浆稀释度符合施工要求，不能过稀，也不能过稠，否则会影响钻孔灌注桩施工质量。同时密切关注泥浆的粘度、胶体率、密实度等参数，确保符合施工要求。钻孔时，采用冲击式钻孔的方式，钻孔期间，需合理控制钻进的速度，首次桩以低档慢速、轻压慢钻、泥浆小泵量状态钻进，直到钻至护筒脚下1m时，改为中速、大泵量钻进，并控制钻头与孔底距离超20cm，避免钻头排水堵塞。另外，在钻孔期间，注意检查钻孔的倾斜度，保证各项参数符合设计规范，本工程成孔质量允许偏差具体见表1所示。

表1 成孔质量允许偏差

2.3 钢筋笼施工

钢筋笼施工作为钻孔灌注桩施工的重要部分，主要涉及钢筋笼制作与钢筋笼安放这两项内容。

在钢筋笼制作前，需检查全部使用的钢筋是否有质量合格证，且钢筋规格是否与设计要求相符，之后还需取样试验，只有试验合格的钢筋才能进入施工现场使用。在制作钢筋笼时，主要采用焊接方式，焊接长度是钢筋直径的10倍。在焊接时，将焊点错开，并在钢筋直径的35倍以上。同一截面的焊接，其焊点率需在50%以内。本工程使用的钢筋笼预先在工厂内加工制作完成，采用分段制作的方式，长度40m以下的钢筋分两段制作，长度在40m～60m之间的钢筋分三段制作。每完成一段钢筋制作，采用搭接焊的方式连接[2]。

在完成钢筋笼制作且验收达到标准后，将钢筋笼运送至现场安放。在下放钢筋笼前，先检查孔底沉渣是否清除干净，孔底干净才可下放钢筋笼。在下放钢筋笼时，保持钢筋笼稳定、顺直，并缓慢下放，避免钢筋笼与孔壁发生碰撞，破坏孔壁。同时，根据桩顶标高、护筒标高计算钢筋笼的顶部深度和吊筋长度，避免有钢筋笼上浮或移动问题发生。

2.4 清孔作业

在应用钻孔灌注桩技术时，通常需要进行两次清孔作业。第一次清孔作业是在成孔施工后。因为钻孔灌注桩主要是通过干方式成孔，但本工程所在区域地下水位较高，使得成孔施工时容易在孔内形成1.1～1.13左右的泥浆，进而对成桩质量有影响。所以就需要在钻至设计孔深后进行一次清孔作业。在具体清孔过程中，利用泥浆的流动性和冲击作业对桩孔冲击处理，由此将一些杂质带出来，以达到清孔的效果。二次清孔作业是在导管下放和混凝土浇筑前进行，在浇筑混凝土前，检查孔底沉渣厚度，若超出设计规定值，就需要按照首次清孔步骤进行二次清孔，直到孔底沉渣厚度符合设计要求。两次清孔操作的要求具体见表2所示。

表2 两次清孔作业操作要求

2.5 混凝土浇筑

在混凝土浇筑之前，需下设浇筑导管。本工程使用的导管我双螺纹接头管，将导管连接漏斗，并结合孔洞深度设计导管的长度。导管下放时，控制其与孔底间距在40cm左右。为保证后续浇筑效果，在下放导管前，检查导管的质量，避免有漏气、漏水或变形等质量问题，并对导管进行水密性和抗拉性试验，充分保证导管的质量。

在下放导管后便开始进行混凝土浇筑。浇筑前，检查混凝土配合比是否科学合理，确认混凝土性能符合施工质量要求后进行混凝浇筑。在混凝土浇筑期间，用导管进行混凝土灌注。首次灌注时，保证导管在混凝土液面下方0.8m处，每次减管时都要对液面高度检测，以保证导管始终处于混凝土中。混凝土灌注应连续性进行，若必要进行中断，需控制中断的时间在45min内。另外，在混凝土灌注时，若钻杆管芯充满混凝土，需及时提钻，并控制提钻速度在2.0～3.0m/min，始终保证钻杆导管没入混凝土1m左右，桩顶超过设计标高50cm以上，实现对桩身的有效保护。

2.6 桩间清理及成桩质量检测

在完成成桩施工后的28d，及时清理桩间的渣土，用小型辅助工具进行横向清理，之后用切割机切桩，使其符合设计标高要求。

在完成成桩施工后，及时对成桩质量进行检测，避免出现断桩、混凝土松散等情况。常用的检测方法有钻芯法和超声波法。钻芯法主要是利用钻机对混凝土灌注桩钻芯取样，然后对芯样测试以检验成桩的质量。考虑这一检测方法难以全面反映成桩质量，且耗时费力，因此本工程中主要是采用超声波法这一无损检测技术进行成桩质量检测。在具体检测过程中，先是预设超声检测的位置及换能器管道，之后进行混凝土灌注。检测期间，需要保证探头持续移动，由此对混凝土相关参数进行测定，进而分析混凝土的质量。图1-图3为超声波检测法检测桩基质量的示意图。

图1 桩基检测结果

图2 声波检测的关系曲线图

图3 桩身剖面检测结果

3 钻孔灌注桩施工常见问题处理及质量控制措施

3.1 常见问题及处理措施

（1）钻孔倾斜。在钻孔灌注桩施工中，钻孔倾斜是常出现的质量问题。施工地面不平整、钻机倾斜等，都可能会引起钻孔倾斜。若是施工地面不平整导致钻孔倾斜，需增加坚硬场地垫料；若是钻机倾斜引起，需在钻孔前稳定好钻机，适当加大钻机的支撑面，并对施工范围的地基进行加固处理。

（2）孔壁坍塌。在钻孔灌注桩施工中，若泥浆中不断冒出气泡或泥浆突然消失，则表示可能出现了孔壁坍塌问题。导致这一问题出现的原因有许多，水头压力过大或不足、成孔速度过快、钢筋笼下放不规范等均有可能造成孔壁坍塌。若是水头压力过大或不足引起，需及时调整水位，使孔内水位高于地下水位2m左右；若是成孔速度较快引起，需要结合实际地质情况合理调整成孔的速度；若是钢筋笼下放不规范引起，则需要通过调整吊装位置、增加钢筋笼保护垫块等方式进行处理。

（3）断桩。断桩是钻孔灌注施工中较为严重的事故。处理过程中，需要坚持防治结合的原则进行。在预防上，应在未出现断桩前做好混凝土灌注前的准备工作，包括钻孔设备细致检查、天气和水文地质情况细致调查、施工方案及设计意图全面掌握等；在治理上，需在发生断桩事故后采取适宜的方法处理，可适宜接桩法锤，先将缺陷处混凝土凿除感觉，然后重新搭建灌注模板，并用钢筋绑扎牢固，使用高于原标号的混凝土进行灌注。完成灌注后，还要及时做好养护工作。

3.2 质量控制措施

（1）加强成孔质量检查。为保证钻孔灌注桩施工质量，需加强成孔质量的监督检查。重点检查钻机定位情况、泥浆质量、钻进速度、成孔保护等。钻机定位使用极坐标法保证定位的精度，并对现场每个桩位的定位情况进行复核；泥浆质量控制主要是优选泥浆类型，可选用膨润泥浆保证钻孔质量；钻进速度控制需保证速度适宜，避免发生塌孔；成孔质量检测主要是加强成孔后沉渣的检查，可适宜沉淀盒、测砣等方式检查孔壁质量及沉渣情况。

（2）加强混凝土质量检查。在钻孔灌注桩施工过程中，会使用大量的混凝土材料，其质量对整体施工有重要的影响。因此为保证钻孔灌注桩施工质量，必须要加强混凝土质量的检查。可采用超声波等无损检测技术检测混凝土的强度和韧性，检查是否有断桩的问题。若发现有断桩的情况，第一时间进行注浆处理。而注浆使用的混凝土，必须要控制其强度在10MPa左右，避免在注浆时出现离析或沉渣的现象[3]。