苏州豪门府邸二期项目钻孔灌注桩施工技术研究
汪波
上海天德建设（集团）有限公司
摘要：钻孔灌注桩具有适应性强，单桩承载力高，能适应各种地质条件下的桩基工程。从而广泛应用于各类建设工程中。由于其施工工艺比较复杂，施工技术要求高，所以在施工过程有一定的难度。基于此，基于此，本文以苏州豪门府邸二期M区为例，对钻孔灌注桩施工技术要点进行分析，可供类似工程施工参考。
关键词：基坑围护；钻孔灌注桩；护筒；钢筋笼；水下砼灌注
1工程概况
拟建苏州豪门府邸二期M区，总建筑面积166073.56平方米，拟建建筑物包括：1#～9#住宅楼、S1#、S2#商业及地下车库等。整个区域地下室均连接成一体，为二层地下车库，地下车库基坑周长约为840.0m，面积约为26400.0m2。本工程施工过程中，基坑的开挖面大致呈现一个矩形，开挖总面积大约是25848㎡，基坑内的普通区域开挖深度大约在9.05-9.25m之间，对于基坑的深坑区域，局部开挖深度能够达到12.25m。通常选用钻孔灌注桩加上两道支撑（其中，一道为钢筋混凝土支撑，下部则为钢支撑）的围护形式构建基坑围护结构，基坑工程安全等级为二级。
基坑围护支护桩：围护桩采用Ø800/Ø850/ Ø900灌注桩围护，插入比一般为1：1.8~1：2.2；基坑南侧临近别墅处和挖土平台处采用Ø850灌注桩围护，其余采用Ø800 / Ø900灌注桩围护；基坑止水系统：止水帷幕主要选用2Φ700@1000双轴水泥土搅拌桩，其中，水泥掺量为15%。钻孔灌注桩，桩径Φ700mm，出土平台位置采用Φ850mm.桩长23m、39m，共计813根。
2工水文地质情况
2.1工程地质与地貌
本场地之地貌单元属太湖冲积平原，综合分析钻探、原位测试以及室内的土工试验成果，拟建场地80.5米深度内除表层为素填土外，其余均为第四系全新统～晚更新统滨海～河口相、滨海～浅海相及河口～湖沼相形成的粘性土、粉（砂）性土。
2.2地下水
测区钻探深度至80.5米以前，地下水比较发育，与工程建设相关的地下水主要为浅表部的孔隙潜水。该场地浅层孔隙潜水主要赋存于③-1号淤泥及其上覆土层中，浅部土层具有较差的透水性与富水性，孔隙潜水主要来源方式为大气降水以及地表水渗漏，排泄方式则主要是蒸发方式，孔隙潜水的水量以及水位很大程度上取决于大气降水。勘探期间，测得地下水孔隙潜水初见水位标高在+0.19～+0.35米，稳定水位标高在+0.34～+0.50米。本基坑围护设计时，地下水位埋深按照高水位50cm考虑。
3 钻孔灌注桩施工技术措施
3.1放桩位线
根据设计图纸提供的地下室结构外边线坐标，放出地下室外边线，根据外边线放出钻孔围护桩中心线。桩位之间间隔200mm，报请监理方进行复核验收。开工前，用水准仪测出每台桩机的机架标高，以控制成孔深度。
3.2埋设护筒
用挖机挖出围护沟槽后，放出桩位中心，再放置护筒。护筒保持垂直，其垂直度应小于1%，护筒周围用粘土回填夯实（套筒应根据实际地质情况，埋入老土内）。
3.3钻机安装
钻机准备就位以后，首先需用水平尺将钻机的底座打好水平，使得能够保持平整并且稳固，从而避免钻机在工作过程中出现倾斜或移动问题。转盘中心与桩位中心之间的偏差不能大于2cm，转盘在各个方向上的水平度误差应控制在1/300内。
3.4正循环成孔
对围护桩进行施工时选用型号为GPS-10的工程钻机开展工作，泥浆护壁成孔方式选用正循环施工工艺，泥浆则使用原土造浆。施工过程中所选用的钻头直径应与设计桩相等。钻进过程中控制转速及压力：进行开孔时，需要按照轻压力、小水量以及慢转速原则开展工作，主要是为了防止扩径严重；护筒脚周边近距离范围内应当选择慢速钻进方式，目的是使其拥有适量的粘泥皮；在钻机钻进施工过程中，钻进速度应控制小于或等于1m/min；在对淤泥质黏土层开展钻进工作时，必须严格控制压力（砂土压力为5-15KPa，粘土压力为5-25KPa）及转速（砂土转速为40r/min，粘土转速为40-7040r/min，最小泵量应控制在50m3/h），防止出现严重的扩径问题，并且尽可能减少提动钻具的次数，当需要对钻杆进行替换时，应当缓慢轻提，主要是防止轻提过程中将钻孔抽塌。通常情况下，开孔或者对淤泥层进行钻进时最好使用一挡进行。
必须选择隔桩跳打的方式进行钻孔，主要是为了防止出现串浆或连孔的问题，间隔不能少于2根桩。或者当混凝土灌注工作完成至少36小时后，才能对相邻的孔位进行施工。钻进过程中还要对钻杆以及钻具长度进行仔细计算，方便对钻杆余量进行测量，从而准确地计算出钻孔的深度。当需要加接钻杆时，首先需要将钻具略微提起确保离开孔底，等到泥浆循环约2-3分钟后，再对钻具进行拧卸。钻进施工过程中，要适当控制上下钻具的串动，通常情况下，打完一根钻杆进行加杆前，最好是对其进行串动几下，这样不仅能够打碎钻孔中的粘泥块以及确保孔拉直，而且还能有效避免钻杆脱扣以及减少连接处的磨损。钻孔的深度应该略大于或等于设计孔深，并且深度不能超过设计孔深的50cm。必须对成孔的垂直度进行严格控制，确保其偏差不大于1/150。
对成孔泥浆进行合理地配置能够确保成孔成功，在成孔施工过程中，必须根据不同的土层条件选择使用性能合适的泥浆护壁。（1）当需要在粘土层中进行成孔时，应该将施工所需泥浆的比重调制在1.1-1.2；（2）当需要在淤泥质、砂土层或者易坍孔土层中进行成孔时，应该将排渣泥浆的比重调制在1.2-1.3，并且所需泥浆应当含有少量砂；（3）严格控制泥浆的粘度，确保其在18-20s范围内，含砂量不能超过4%；（4）施工过程中，需要先将排出的泥浆放入沉淀池内，以减少其比重及含砂量，然后将其放进循环池以实现循环利用；应当时常清理沉淀池及循环池，对底部的沉砂和积淤进行清除，凡是不合格的泥浆需要第一时间排到废浆池内并实际进行外运，主要是为了保证泥浆质量符合施工要求。
3.5首次清孔
当钻进到施工设计的标高位置时，需要立刻停止钻进工作，并第一时间开展一次清孔工作。清孔采用换浆法进行，具体步骤是：清孔工作直接使用成孔钻具在钻进终孔后进行，进行清孔时需要先把钻头提高至距离孔底约10-20cm，然后将转盘回转以进行冲孔，持续进行泥浆循环工作，并且还要经常对钻具进行串动，主要是为了提高首次清孔的效果。首次进行清孔工作的时间不能严格限制，应当进行钻具回落试验，通过试验过程中的孔底沉渣厚度以及返浆比确定清孔结束时间。当清孔泥浆的进浆比重不超过1.15，返浆比重不超过1.3，用手触摸泥浆感觉不到颗粒存在，并且沉渣厚度不超过10cm时，则可以结束首次清孔工作。
3.6钢筋笼安装
清孔工作完成后，需要把钻具提到钻孔外面，然后对孔深、孔斜以及孔径进行测量后做好相应的记录。
对钢筋笼进行吊放工作时，可以使用钻架对钢筋笼进行及时吊放。为了确保安装的钢筋笼深度符合施工设计的标高，在对钢筋笼进行安放前必须对具体的标高进行测量，从而能够确定施工所需吊筋的长度，确保其正负偏差不超过10cm。在对钢筋笼进行吊放到孔内时，不能与孔壁发生碰撞。在对混凝土进行灌注时，为了避免出现钢筋笼移位以及上浮的问题，必须及时将下放到设计位置的钢筋笼进行固定牢固，从而保证钢筋笼保护层的正负偏差不超过2cm，钢筋笼的顶、底标高正负偏差不超过5cm。对钢筋笼孔口进行焊接必须按照以下规定：
（1）下节笼的上端应该比操作平台高出约1m；（2）必须清除主筋焊接部位存在的污垢；（3）上、下节笼各自的主筋应该相互对正位置，并且只有当它们处在垂直状态后，才能进行焊接工作，焊接过程中，应采取两边对称的方式进行焊接，并及时除去炭渣；（4）焊接工作完成后，应该将焊接部位的箍筋进行补足。
3.7导管安装及二次清孔
本工程的钻孔灌注砼桩适合使用∮250mm的导管对水下砼进行灌注，灌注前应该对导管的总长度进行准确测量。对导管的密封性进行仔细检查，主要是检查导管是否存在漏水问题以及其连接密封圈是否存在损坏。当完成钢筋笼的安装工作后，需要及时安装导管，然后进行第二次清孔工作。在对导管进行安放时，应将导管位置居中并保持轴线顺直，沉放过程应缓慢稳步进行，主要是为了避免钢筋笼发生卡挂或者与孔壁发生碰撞。导管安放工作完成后，应该将储料斗和漏斗设置在导管的上口，下口距离孔底约30cm，使用3PN泵开展泥浆循环清孔的工作，并对泥浆的指标进行适当调整。进行二次清孔工作时，泥浆比重不超过1.1，返浆比重应控制在1.15-1.2，工程桩的沉渣厚度不超过5cm。
二次清孔工作完成后，需要派专业施工员对孔底沉渣进行检测，工程桩沉渣厚度应小于10cm。当沉渣厚度符合施工要求后，需要与建设单位以及监理单位开展验收工作，验收合格后第一时间进行签证，并准备开展下一道施工工序——混凝土灌注工作。
3.8水下混凝土施工
灌注桩的混凝土配比可以按照水下C30进行配制，而其强度评定则需按照C35进行。本工程选用∮250mm的导管对水下砼开展灌注工作，砼使用的是水下C30商品砼。砼灌注质量需要按照以下要求进行控制：使用商品混凝土进行灌注，混凝土的坍落度应该控制在16-22cm范围内，混凝土配比应该提前进行试配。混凝土的初凝时间必须控制在6-8h内，级配单则需要在对混凝土进行开浇时跟随车辆带来。对质量进行严格把控，每批进入施工现场的混凝土搅拌站应该附送级配单。在现场对配合比组成情况进行仔细核对，对于发现的问题及时采取相应措施进行更正。搅拌站后期必须附带混凝土的质量证明单。对每根桩进行混凝土灌注都需要进行一到两次的坍落度试验和一组混凝土试块。
在对导管放入钻孔内前，必须仔细对连接丝扣、密封槽以及焊点进行质量检查，并进行相应的编号、丈量以及长度记录工作。导管底口应该距离孔底约50cm，并且第一节导管的长度必须超过4m，以确保初灌时导管埋入砼面的长度超过1.5m。必须在第二次清孔完成后的30min内进行水下混凝土的灌注工作，如果时间超过30min则需要对孔底泥浆厚度进行重新测量，如果厚度不符合施工要求必须重新进行清孔工作。混凝土隔水塞的大小应该与导管的内径一致。
对混凝土进行灌注前，需要首先安装好隔水塞，然后导管提高到距离孔底50cm的位置，当导管内灌满混凝土时，将悬挂隔水塞的铁丝剪断，初始灌注量应该不少于1m3，第一斗混凝土灌入后，埋入混凝土面得导管长度应该超过0.8-1.3m，灌注完第一斗后不能将导管进行提升。等到第二斗混凝土灌注工作结束后，检查确认导管埋入混凝土面的长度超过0.8-1.3m后，才能对导管进行些许提升。当对漏斗内的混凝土进行灌入时，第一时间向漏斗继续混凝土的输送工作，从而保证混凝土灌注工作的连续性，确保混凝土的灌注量能够符合施工要求。单桩灌注的时间不能超过8h，而且确保与二次清孔验收时间的间隔不超过0.5h。
水下混凝土进行灌注必须保证连续不间断，导管的埋入深度需要保证在5-7m，最小埋深不能少于2m，应该时常对导管进行提拆，提管的长度一次不能大于5m，提管的最佳长度应为2.5m，必须时常对混凝土面的高度进行测量，从而对提管的长度进行确定，严禁将导管提到混凝土面外部。当混凝土面距离钢筋笼底端比较近时，应当将埋入混凝土面的导管长度保持在3m，适当减慢混凝土灌注速度。当混凝土面超过钢筋笼底端1-2m后，适当对导管进行提升，导管的提升过程应保持平稳，主要是为了防止出料产生的冲击过大或者钩带钢筋笼。
应该对井口台板以及导管吊绳的质量进行仔细检查，发现存在质量问题必须及时进行更换，并且对钢筋笼的固定情况进行实时观察，避免出现跑笼问题。混凝土应当灌注到地面，并且需要经施工员测量确定后才能停止灌注工作。灌注工作完成后，混凝土初凝后便可以将钢筋笼吊筋进行切断，然后将护筒拔出，对护筒和导管进行清洗工作，清除孔口的泥浆后，使用砂石对孔口进行回填，从而确保施工现场的安全文明。
4钻孔灌注桩施工质量控制措施
4.1成孔质量控制
钻孔灌注桩成孔质量控制至关重要，成孔质量直接关系到成桩质量。在成孔质量控制过程中应从下面几点进行：首先是钻进成孔过程中经常检查主动钻杆及转盘的垂直度、水平，防止桩孔孔斜，经常捞渣确定钻进地层，调整泥浆密度，做好成孔记录。
其次，为了保证钻孔不倾斜，应保持桩位，桩顶标高应清晰。护筒定位后，可快速检查孔深，护筒间距与桩中心的偏差有一定范围，可在很大程度上避免漏浆。
4.2 成桩质量控制
在保证成桩质量的条件下，还要保证原材料符合相关标准。当钢材与水泥进入施工现场时，应具有试验报告和合格证书。如果发现劣质原料，不能投入使用，可以退回厂家进行更换或要求经济补偿。由于水下混凝土浇筑采用导管进行浇筑，不可避免地会导致混凝土出现离析现像，采用高强度、科学配合比的混凝土可以解决这一问题。所以，对于施工现场使用的原材料，应在第一时间进行抽检，不符合标准要求的原材料应立即进行调整，以保证成桩质量。
4.3清孔质量控制
清孔通常是清除孔底的沉淀物和残渣，究其原因是灌注桩承载力易受沉渣以残渣的影响。清孔时利用水泥浆冲击桩孔底形成的力使孔底下沉矿渣保持悬浮状态，然后悬浮泥沙通过泥浆胶体本身的粘附力从钻孔中流出。以上步骤有效完成清孔工作后，即就可以进行浇筑桩孔混凝土。
4.4灌注水下混凝质量控制
灌注砼时严格按照配合比下料，控制坍落度180～220mm内，随时抽检搅拌情况，灌注施工中途不得停歇，勤测砼顶面，确定埋管深度2～6m。及时卸管，保证不断桩、夹泥、缩径与桩身质量事故，确保桩身完整。
5 结语
当前钻孔灌注桩施工技术已经非常成熟，但是在高层建筑、大跨度桥梁等工程施工过程时，应确保钻孔灌注桩施工质量，还应准确掌握套管埋设、护筒埋设，钢筋笼施工等环节。保证其在施工中得到更科学合理的应用，从而保证建筑的整体质量。
参考文献：
［1］《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008［S］.
［2］《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-2012［S］.
［3］钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用［J］.李涛；陈新焱.工程技术研究2021-02-25