上海中坚建设工程有限公司
摘要：钻孔灌注桩施工技术是新时期较为先进的施工技术。在实际施工过程中，受环境等因素的影响较小，在基坑围护结构的施工中逐渐得到应用。基于此，本文以大境初中综合楼改造工程为例，对基坑围护结构中钻孔灌注桩的施工过程进行了分析，希望能对基坑围护结构的施工起到参考作用。
关键词：大境初中综合楼；基坑围护；钻孔灌注桩；水下混凝土灌注
1工程概况
本项目位于原大境中学校区内，即黄埔区瞿溪路437号，南临瞿溪路，东临西藏南路，北临西凌家宅路，西侧为西陵新村一村。本工程拟建一栋地下一层、地上6层的教学综合楼；对保留的教育大楼实施大修；改建室外运动场地等。教学综合楼（新建）：建筑面积约10422㎡，地上7665㎡，地下2757㎡。保留综合楼（改建）：总建筑面积2254㎡，基础为桩（灌注桩）-承台基础，基础埋深相对标高为-1.5米。基础为桩-筏板基础，桩基采用钻孔灌注桩，管径600、800，桩长38、59.5m，共139根。
2基坑围护设计方案
本基坑工程属于三级基坑，环境保护等级为二级。基坑开挖面积约3288m2，基坑普遍挖深6.2m，坑边集水井落深1.5m.基坑总挖土方量约1.8万m3。开挖深度内场地土层以填土、砂质粉土为主，坑底处于深厚砂质粉土层中，该土层物理力学性能较好。本基坑土层透水性强，基坑降排水是关键。基坑降水对周边环境影响较大。本基坑周边环境条件复杂，本基坑设计重点为保护8#线轨道交通、已建建筑物及道路地下管线。因此需做好对周边建筑物及道路的沉降预防措施。
基坑外场地堆载不得超过15kPa。本工程基坑采用Ф700-750的密排钻孔灌注桩结合一道钢筋砼支撑结构，立柱桩采用φ700钻孔灌注桩，排桩外侧设一排φ650@900三轴水泥搅拌桩止水帷幕（帷幕底部进入不透水层1m）。支护桩及止水维护之间采用压密注浆密封，坑内采用9套轻型井点降水，坑边及深坑加固采用φ650@1350三轴水泥土搅拌桩。
3 钻孔灌注桩施工方法
3.1桩位测量定位
根据建筑总平面图、桩位平面图、测量基准点等资料使用全站仪在场地内建立测量控制网点，并做好醒目记号便于检查复验。控制网点需加以保护，并进行经常性复核。
对轴线、构筑物进行测放定位，确定构筑物灰线做好标识，经监理复核无误后请规划院到现场对灰线进行复核。灰线复核通过后，根据现场轴网体系和桩位平面图进行桩位点测放，每个桩位点均要打入钢钉，并用醒目的红色油漆圈定，标注桩号，便于施工前寻找桩位和核对检查。测量点线和桩位的测量成果均要形成准确完整的测量资料，所有桩位及资料需报请监理核验，验收合格后方可进行下道工序的施工。
3.2试成孔
施工前，为检验拟定钻进工艺、地层条件、机械设备、操作技能相互匹配，根据设计要求，施工2个试成孔，试成孔孔位定在基坑内测，具体位置由设计与监理确定。试成孔是检测各种不同的工程地质条件下的成孔工艺，是灌注桩施工的重要环节之一，试成孔施工时做好跟踪记录，以便与检测结果对比，进一步优化施工参数，指导围护桩的施工。
试成孔施工终孔后进行孔壁稳定性检测的时间计划为:①一次清孔后；②一次清孔后6h；③一次清孔后12h。试成孔检测报告除了提供孔壁稳定性评价外，还应提交以下技术指标①孔径；②桩孔垂直度；③回淤值；④孔深。试成孔的测试应由业主委托有资质的测试单位完成，试成孔检测完毕后应进行桩孔回填。
3.3护筒开挖埋设
以桩位定位点为中心开挖引孔口并埋设钢护筒。护筒开挖深度一般为1～1.2m，原则上要挖入原状土，且进入原状土≥20cm。护筒直径大于桩径约100mm，护筒上口高出地表30mm，埋设垂直度控制在1%，埋设偏差≤20mm。护筒四周空隙需用素土回填夯实。
3.4钻机就位
钻机通过滚轴自行移至桩孔定位。钻机定位应准确，机身水平、稳固。转盘中心与桩位中心偏差不大于20mm。钻机定位后用水平尺在转盘面上校正钻机水平，并用铅锤检测法检查主动钻杆垂直度。
3.5钻进成孔
钻头采用单环三翼锥形合金钻头，钻头直径与设计桩径同径。开孔时及钻进过程中要使钻头在吊紧状态下钻进，钻进时应先轻压慢转并控制泵量，进入正常钻进后，逐渐加大转速和钻压。钻进过程中钻机天车滑轮中心、转盘中心与钻头中心应始终保持在同一铅垂线上，成孔时应经常观测、检查钻机的垂直水平状况。钻进成孔要不间断地一次完成，不得无故停钻。正常钻进时，要合理控制钻进参数，及时排碴。成孔至设计深度后，应会同工程有关各方对孔深等进行检查，确认符合要求后，方可进行下一道工序的施工。钻进成孔采用原土自然造浆护壁。注入孔内和排出孔口的泥浆性能指标为：
注入泥浆：泥浆密度≤1.15、泥浆粘度18″～22″；
排出泥浆：泥浆密度≤1.30、泥浆粘度18″～26″。
在淤泥质地层、易塌方或缩径地层成孔时，要适当加大泥浆密度和粘度，防止塌孔或缩径发生。在成孔过程中应经常测定泥浆密度和粘度，并根据地层特点及时调整泥浆参数。加接钻杆时，应先将钻具提离孔底0.2～0.3m，待泥浆循环2～3分钟后，再拧卸接头加接钻杆。钻进时遇异常情况，应停机检查，查出原因并处理后方可继续钻进。
3.6一次清孔
一次清孔在成孔完毕后利用成孔钻具直接进行，采用正循环清孔工艺，其主要目的是清除孔内的泥块和泥碴，调整孔内泥浆参数。清孔时应将钻头提离孔底20－30cm，输入密度为≤1.20、粘度20″～22″的泥浆循环进行，直至不见泥团块渣流出，孔底沉渣厚度≤10cm，排出泥浆密度≤1.25，一次清孔结束。清孔过程中，必须连续补给足够的泥浆，并保持浆面稳定。
3.7钢筋笼安装
用钢筋笼专用运输车将钢筋笼从堆场转运至桩位孔口，每根桩整套钢筋笼要一次性全部运至孔口，搬运过程中要轻抬轻放，防止钢筋笼变形。钢筋笼采用钻机卷扬机起吊，吊点和搁置点应设在可靠部位，并进行加固补强。钢筋笼安装入孔时，应保持垂直状态，对准孔位中心吊直扶稳慢慢下沉，避免碰撞孔壁。下节笼上端露出操作平台高度放1m，上、下节笼主筋连接部位应垂直对正，在孔口采用单面焊接连接，孔口连接焊接完毕后应补足连接部位的螺旋箍筋。安装时钢筋笼主筋纵向每隔3m设4Φ12的护壁环一组，每节钢筋笼不小于2组，每组不少于3处。保护层厚度为50㎜。
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图1 钢筋笼护壁环节点图
整套钢筋笼焊接完成后，按设计笼顶标高计算吊筋长度并控制入孔深度，经复核无误后用2根14㎜螺纹钢定位吊筋将钢筋笼固定机架上，使钢筋笼定位，避免钢筋笼在孔内上串或下沉。
3.8 安装导管
导管采用内经为173mm的分节钢管，导管节长3m等长(底节宜为2.5m，顶节宜为1m)，导管内壁应光滑圆润，管节接头丝扣完整、无变形。导管内外要清洗干净。导管使用前，应对全部导管进行试拼，并进行水密性试验。每套导管按自下而上的顺序进行编号并标注导管长度。
安装前要将导管内外清洗干净，导管安装时节头处要使用“O”型密封圈密封防水，并在导管丝扣上涂抹黄油作进一步密封和润滑，上下节连接要牢固。导管安装位置应位于钢筋笼中心，导管安装到位后导管底部下口距离孔底宜在20～30cm之间，便于二次清孔泥浆从导管口顺利溢出。导管安装时应注意避免碰撞钢筋笼。导管安装完毕后，应进行几次试提试放，确保导管不与钢筋笼挂擦，然后才能安装冲孔头和泵管进行二次清孔。
3.9二次清孔
二次清孔在安放钢筋笼和导管安装完毕后利用导管进行，采用正循环清孔工艺，其主要目的是清除孔内沉渣，调整孔内泥浆参数。二次清孔过程中，必须连续补给足够的泥浆，输入密度为≤1.15、粘度18″～22″的泥浆循环进行，二次清孔结束的满足表1条件。
表1 二次清孔后泥浆和孔底沉碴指标
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3.10水下混凝土灌注
混凝土采用商品砼，由于混凝土灌注是在水下进行，砼坍落度应控制在18～22cm，并且混凝土级配强度应提高一级。灌注混凝土的导管下口与孔底的距离一般控制在30-50cm。混凝土送至现场后，应检查随车配合比和混凝土表观质量，检测混凝土坍落度，只有符合质量要求的混凝土才能进行灌注，不符合要求的要予以退回。混凝土灌注前应在导管内临近泥浆面位置放置球旦隔水栓。
混凝土灌注时要控制有足够的初灌量，使其有一定的冲击能量，能把底部沉渣冲击翻涌到混凝土顶部，并把导管下口埋入到混凝土中大于1m以上。混凝土初灌量计算公式如下：
V≥(πd2h1+kπD2h2 )/4 式中：h1=( h- h2) rw/ rc
公式中：V—混凝土初灌量(m3)；
h—桩孔深度(m)；
h1—导管内混凝土柱与管外泥浆平衡所需高度，
h2—初灌混凝土后导管外混凝土面高度(h2取1.8m)；
d—导管内径(m)(d=0.248m)；
D—桩孔直径(m)( D取值0.7m和0.75m)
k—充盈系数(k值取1.2)
rw—泥浆密度(rw取值1.2*103kg/m3)
rc—混凝土密度(rc取值2.3*103kg/m3)
根据上述初灌量计算公式计算，本工程灌注桩初灌量φ700不小于1.49，φ750不小于1.6 m3，确保初灌后导管完全埋入混凝土中达1.8m。
灌注过程中导管应自始至终埋入混凝土中，导管埋入混凝土深度以3～6m为宜，最小埋入深度不得小于2m。导管应勤提勤拆，一次拆管不得超过6m。灌注过程中由专人测量导管在混凝土中的埋置深度及管内外混凝土面的高差，随着灌注进行应及时拔除导管，以免埋管大深，严禁将导管提出混凝土面。若桩身钢筋笼为悬挂笼时，当混凝土面浇至接近钢筋笼底端时，导管埋入混凝土深度宜为3m，应放慢混凝土灌注速度，减少混凝土上升顶力对钢筋笼的影响，避免钢筋笼上浮。当混凝土面进入钢筋笼底部2m左右，应适当平稳提升导管，使导管内混凝土缓慢出料，避免出料太快冲带钢筋笼上浮。混凝土面入笼后应及时拔管，使导管下口进入钢筋笼。
混凝土灌注应连续进行不得中断，尽量缩短灌注时间，以防止桩孔内顶层砼失去流动性，顶升困难，造成质量事故。砼灌注过程中应经常上下活动导管，起到捣插作用，使桩内混凝土得到充分充盈和密实。混凝土灌注完毕时，最后一根或二根导管拔出混凝土面时应上下倒插并缓慢拔出，使桩顶砼面慢慢弥合，防止拔快造成泥浆混入形成混泥芯或出现桩顶空洞。每50方或每台班不少于一组，试块制作完成后应注明桩号、强度、制作日期，试块放置养护室养护至28d龄期，龄期到后送检测单位实检试块强度。
4结语
钻孔灌注桩施工技术是基坑围护结构施工中常用的施工技术。在施工过程中，施工人员需要加强组织管理，严格控制质量控制点，进而充分发挥钻孔灌注桩施工工艺的优势和特点，提高基坑支护结构施工的质量和安全，促进城市化的建设发展。
参考文献：
[1]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）[S]
[2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202－2018）[S]
[3] 钻孔灌注桩施工在房屋建筑工程中的应用[J] .王蕾; 居舍.2020-04-05