1、超长钻孔灌注桩施工技术【摘要】天津高新区中央商务区高银 117 大厦桩基础设计为超大长径比超长钻孔灌注桩，质量要求高，施工难度大。本文介绍了高银 117大厦超大长径比超长钻孔灌注桩工程的施工情况，其经验可供同类工程借鉴。 【关键词】钻孔灌注桩；质量控制 1 工程概况 高银 117 大厦位于天津市滨海高新区中央商务区，地下 3 层、地上117 层，建筑高度 597m，本工程主塔楼桩基础设计为 1000 钻孔灌注桩，成孔深度 98.25m，有效桩长 76.5m，混凝土要求强度等级 C50，桩侧、桩底均进行后注浆，共 941 根。场地为海相与陆相交互沉积地层，桩基础穿越 5 个承压水层。 2 技术难
2、点 2.1 超深钻孔泥浆质量控制 场地地层以粉砂、粉土和粉质粘土为主，工程桩成孔深度达98.25m，设计要求桩底沉渣厚度 100mm，钻孔持续时间长，成孔质量要求高，对泥浆性能提出较高要求。 2.2 超大长径比超长钻孔灌注桩钻孔垂直度控制 工程桩设计要求桩孔垂直度偏差小于 1/200，高于国家和行业规范要求的 1/100，对于超长钻孔桩，一旦由于地质条件或者施工控制不当造成塌孔、桩孔偏斜等事故，很难进行处理，从而影响到成桩的质量，形成了安全隐患。 2.3 超深水下混凝土灌注质量控制 根据设计要求，本工程采用 C50 水下混凝土进行浇注。混凝土工作性能应适应孔深达 98.25m 灌注要求和狭小空
3、间内超长混凝土导管施工风险是关注与控制的重点。 2.4 后注浆质量控制 类似场地超长桩后注浆缺乏成熟、可靠经验，注浆阀的布置，注浆管、注浆阀的连接与固定，水泥浆性能确定与配置，施工过程中成品保护等是此超长桩后注浆技术难点。 3 试成孔 为更好的检验拟选用的设备是否适应场区内的地质条件，同时为获得相关施工参数，保证工程桩施工的顺利进行，在进行工程桩施工前进行试成孔的施工。 3.1 试成孔时详细记录地层在变化情况，不同地层施工时的钻压、转速、进尺等钻进参数，出口及入口处泥浆密度 、粘度、含砂率、pH 值等性能指标。 3.2 按设计要求测定成孔后 0、6、12、18、24、30、36h 等不同时间点
4、的孔径和孔底沉渣，并观察泥浆的渗漏情况。 3.3 根据试成孔的测试结果分析总结，确定工程桩施工时的钻进工艺参数、泥浆性能指标等，并对试成孔过程中与到在问题制定相应的预防及处理措施。 4 关键施工技术 4.1 埋设孔口护筒 孔口护筒具有导正钻具、控制桩位、保护孔口、隔离地表水渗漏、防止地表坍塌、保持孔内水头高度及固定钢筋笼等作用。本工程护筒采用壁厚 4mm 钢护筒，护筒长度大于 1.5m，护筒直径 1.2m，采用挖埋法设置，调整护筒中心与垂直度偏差满足要求后，护筒外侧采用粘性土振捣密实。为防止钻进过程中泥浆外溢污染场地，护筒高出地面约 20cm，并在周围采用粘性土形成围堰。 4.2 泥浆质量控制
5、 钻孔灌注桩施工中，泥浆具有携带钻渣、稳固孔壁、冷却和润滑钻具等作用，因此泥浆性能指标选取的合理与否直接关系到钻孔质量和钻进效率。 通过分析场地地质条件，117 大厦场地内主要地层为可塑硬塑的粉质粘土和密实的粉土层，原地层造浆能力较强，孔壁也较稳定。因此 117大厦钻孔施工时采用原地层造浆，采用较小的泥浆粘度和密度，既保证了孔壁的稳定，又提高了钻进效率。钻孔过程中泥浆指标控制为粘度1720s，密度 1.071.15g/cm3。 钻孔过程中根据土层条件调整钻进泥浆性能指标，排出的泥浆通过净化、调节后循环使用。当钻至设计标高时，将钻具提离孔底，继续转动钻具，维持泥浆循环状态，调整泥浆性能。 4.3
6、 钻孔垂直度控制 117 大厦钻孔灌注桩孔成孔深度达 98.25m，设计要求桩孔垂直度偏差小于 1/200，为达到设计要求，采取以下措施： （1）对桩基施工场地地表进行硬化处理，确保钻机底座平稳和作业期间稳定。 （2）钻头采用笼式双腰带刮刀钻头，增加上、下腰带之间的距离，使上、下腰带高度达到 1.3m，以增加钻头的防斜效果。 （3）钻机就位时确保钻机磨盘水平、钻架垂直，在施工过程中经常检查钻机磨盘的水平度和钻塔垂直度，在孔深 15m、30m、60m 时必须强制检查。 （4）开钻时慢速钻进，待导向部分全部进入地层方可加速。在钻进的时候，必须针对不同的地层，不同的钻进阻力，来调整钻进的速度和转速，
7、以便使钻进的过程平稳，不致产生过大的偏斜。遇到软硬地层交界处，采取减压钻进，降低转速，钻压控制在 1015kPa，转速20r/min。 4.4 孔底沉渣厚度控制 为满足孔底沉渣厚度 100mm 的设计要求，钻孔施工过程中采取二次清孔工艺，严格控制一次清孔后的泥浆性能指标，在混凝土浇筑前再次清孔。 第一次清孔是在终孔后进行，经过安放钢筋笼、焊接、下放导管等过程，一般需要 4h，在这段时间内，由于孔内泥浆处于静止姿态，原来悬浮在泥浆中的泥、砂砾等会沉人孔底，同时，安放钢筋笼和导管时也会擦碰孔壁，而使泥砂落孔内，为此，在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。二次清孔应做到边循环清孔边测孔底沉渣，当孔底
8、沉渣厚度符合设计及规范要求时，再在循环中调整泥浆各项指标，终止清孔泥浆指标一般控制在以下范围：相对密度在 1.051.10g/cm3 之间，粘度为1618s，含砂率 1%。当测得泥浆各项指标均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。 4.5 超深水下混凝土灌注质量控制 （1）混凝土配合比设计 原材料选用质地坚硬、无碱活性、级配合理、粒形良好的优质粗、细骨料，选用优质减水剂降低混凝土单位用水量，经持续试配、调整优化后，选定混凝土施工配合比（kg/m3）为：P.O42.5 水泥：粉煤灰：矿渣：中砂：525mm 碎石：聚羧酸外加剂：水=330：100：110：670：1010：6.4：173
9、。 （2）混凝土灌注 通过计算分析，确定浇灌数量、时间和标高的对应关系，以指导混凝土的供应、浇灌和导管提升作业的控制。导管下放前进行密闭性检验，确认接头顺直、通畅、严密。混凝土浇灌应连续进行，初灌量保证导管埋入混凝土顶面 1m，浇灌过程中持续探测混凝土顶面标高，适时提升和逐段拆卸导管，保持导管在混凝土内埋深 26m。 4.6 后注浆质量控制 （1）注浆管安装 注浆采用镀锌钢管，综合钢筋笼净空、保护层等影响因素，桩端注浆管设置在钢筋笼内侧，桩侧竖向注浆管设置在钢筋笼外侧，与钢筋笼主筋绑扎固定，随钢筋笼分节采用套管焊接连接。桩侧注浆阀在钢筋笼下放过程中绑扎安装，注浆阀与竖向注浆管采用三通连接。 （
10、2）开塞与注浆 为保证开塞与注浆效果，重点控制桩孔垂直度、孔径、孔深和钢筋笼下放底标高，使钢筋笼侧、底注浆阀不被混凝土包裹。注浆采用压力与注浆量双控，采用 P.O42.5 水泥，水灰比 0.60.7，注浆流量75L/min。 5 结语 高银 117 大厦超大长径比超长钻孔灌注桩工程的施工，采用上述各种质量控制方法和措施，使 941 根超长桩得以顺利完成。通过第三方检测单位对成孔和成桩检测，没有发现缩径和垂直度不满足设计要求的情况，从而验证了所采用质量控制方法和措施的合理性，为保证整个工程的质量安全打下了坚实的基础。 参考文献 1中国建筑科学研究院，JGJ94-2008 建筑桩基技术规程S，北京，中国建筑工业出版社，2008 2 刘利民，舒翔，熊巨华，桩基工程的理论进展与工程实践，北京：中国建筑工业出版社 2002 3张晓炜，黄生根，钻孔灌注桩后压浆技术理论与应用M，武汉：中国地质大学出版社，2007
