关于大直径钻孔灌注桩施工技术的研究

彭越旺 唐亮

摘要：近年来，随着经济建设的高速发展，超高层建筑日益增多，超高层建筑均选用超长大直径钻孔灌注桩作为桩基础的应用越来越普遍。本文主要以某大厦为例，分析了大直径钻孔灌注桩施工的流程、技术要点以及常见问题的原因分析及其预防措施。

关键词：大直径钻孔灌注桩；施工技术；问题；预防措施

引言：随着经济建设的高速发展，城市建设也在不断的扩展和提高。地基处理和打桩工艺以及施工控制也越来越成熟。近年来超高层建筑不断涌现，这些超高层建筑均选用超长大直径钻孔灌注桩作为桩基础。由于大直径钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性强、施工工艺日渐成熟，其在高层、超高层建筑桩基础中被广泛应用。

一、工程地质及地质水文概况

某大厦层高20层，地下室一层，结构体系为框筒结构，总建筑面积2.36万㎡，桩基型式选用钻孔灌注桩，直径1000mm，设计总根数215根，桩长32～36m。单桩承载力为3400kN，桩端持力层为含泥砂砾卵石，桩身材料采用C30砼，设计要求桩端进入持力层≥3m。

场地工程地质条件自上而下划分为9个工程地质层，依次为杂填土，厚1.00～2.10m；粉质粘土，厚1.5～2.40m；淤泥，厚2.2～4.80m，；含泥砂夹淤泥，厚3.25～10.80m；中砂，厚8.00～12.00m；淤泥质土，厚6.50～13.20m；饱和粉土，厚1.00～3.50m；中砂，厚0.9～6.90m；含泥砂卵石，厚10m左右，稍中密状，骨架颗粒以3～5cm为主，最大超过10cm，含泥量约为10%。

二、工程施工流程

结合工程实际，在保证工期的同时考虑现场施工场地条件的局限，选用四台GPS一15型钻孔机分向施工。根据本工程地质勘察报告提示地质条件，第五层、第八层均为中砂层，且厚度均在5m以上，本工程选择泵吸反循环施工工艺，这样既提高了钻成孔功效，又可避免施工过程可能出现的涌砂现象，从而保证了成孔质量。该施工工艺流程：设置护筒→安装反循环钻机→钻挖→第一次清孔→移走反循环钻机→测定孔壁回淤厚度→吊放钢筋笼→插入导管→第二次清孔→水下灌注砼→拔出导管→拔出护筒。

三、大直径钻孔灌注桩施工技术要点

1、钻成孔施工

（1）钻进操作要点。桩机就位后，对准护筒中心，待桩机平衡后，桩机开孔。首先起动砂石泵，待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头到底。开始钻进时，应先轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速。其次控制好泥浆比重，保持孔口稳定。钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况，排量减少或出水中含钻渣量较多时，应控制钻进速度，防止因循环液比重太大而中断反循环。

（2）清孔。清孔过程中应观测孔底沉渣厚度和冲洗液含渣量，当冲洗液含渣量小于4%，孔底沉渣厚度符合设计及规范要求时即可停止清孔，并保持孔内水头高度，防止发生塌孔事故。清孔后泥浆比重应控制在1.15～1.25，粘度≤28S，含砂率≤10%，第一次清孔，在终孔时停止钻具回转，将钻头提离孔底50～80cm，维持冲洗液的循环，并向孔中注入含砂量小于4%的新泥浆或清水，令钻头在原地空转10分钟左右，达到清孔要求为止。第二次清孔，在第一次清孔达到要求后，待安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。

2、吊放钢筋笼

根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。然后采用两点起吊，第一吊点设在骨架底部，第二吊点设在骨架长度的1/2～1/3间。在钢筋笼吊放过程中，施工管理人员应该检查吊起钢丝绳是否合格，检查吊点是否准确，保证垂直度，然后对准孔位徐徐下放。连接好后稍提升骨架，抽去支撑，下放骨架至设计标高。最后用两个厚10 mm的鋼板吊钩钩住钢筋笼，用4根同直径钢筋通过挤压套筒把钢筋笼接长，钢筋笼上部弯成环状，通过钢轨横撑于钻机轨道上，下放到位。

3、水下灌注砼

灌注时先用测锤测量水下混凝土面的位置。首批混凝土在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满混凝土，甚至漏斗内还有部分混凝土，此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加混凝土，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动，这样能使混凝土顺利下落到孔底。下灌后继续向漏斗加入混凝土，进行后续灌注。后续混凝土灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的混凝土下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入混凝土。牵动导管增强混凝土向周边扩散，加强桩身与周边地层的有效结合，增大桩体摩擦阻力，同时加大混凝土与钢筋笼的结合力，从而提高桩基承载力。

四、大直径钻孔灌注桩施工常见问题原因分析及预防措施

1、孔壁坍落

（1）原因分析。护壁泥浆比重不足，起不到可靠的护壁作用；护筒埋深位置不合适，埋设在砂或粗砂层中；成孔速度大快，在孔壁上来不及形成泥膜，孔内水头高度不够或出现承压水，降低了静水压力；安放钢筋笼时碰撞了孔壁，破坏了泥膜和孔壁；排除较大障碍物（如40cm左右的漂石），形成大空洞而漏水致使孔壁坍塌。

（2）预防措施。在松散砂土或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆；将护筒的底部贯入粘土中0.5m以上；成孔速度应根据地质情况选取；如地下水位变化大，应采取升高护筒、增大水头，或用虹吸管连接等措施；从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫板设置安装等环节均应予以充分注意；如孔口发生坍塌，应先探明坍塌位置，将砂和粘土混合物回填到坍孔位置以上l～2m，如坍孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再进行钻孔。

2、偏孔

（1）原因分析。场地不坚实，不水平，地表循环不科学，钻机安装不水平（或在施工时出现外斜）、天车与孔口中心不在一直线上，钻机运转中振动过大，主杆没有导正，摆动过大，钻具刚性小，加之钻进中转速过快，钻压大且不均匀，以致造成孔径不规则，换层、或遇到大坚硬障碍物。孔斜后易造成钢筋笼下不去，甚至导管也下不去，严重影响后续工序的施工，并对桩受力特性也会产生较大的影响，所以在施工中必须加以防范。

（2）预防处理方法。针对偏孔现象，可采取一下预防方法：应选择导向性能好的钻头成孔；开孔时必须保证主动钻杆垂直度，钻机必须平稳、牢固；在钻进过程中要求经常检查钻机转盘水平，若不平要及时调整；加钻杆时要注意钻杆是否有弯曲，弯曲钻杆坚决不能用；当钻进至软硬互层时应注意控制钻进速度，采用轻压慢转钻进；可使用自制带导正圈的钻具；一旦出现偏孔现象，应该利用翼片较多的扫孔钻头慢转，从偏斜处上方反复多次扫孔，或者直接使用筒状钻头加以修正，向孔内回填粘土，捣实后重新缓慢钻进。

五、结束语

大直径钻孔灌注桩施工中仍旧存在很多问题多，需要认真总结。

只有严格按规范和设计要求精心组织施工，加强现场施工管理监督力度，严格建立现场技术管理体系以及质量保证体系，大直径钻孔灌注桩的施工质量是可以保证的，并且可以取得良好的社会及经济效益。

参考文献

[1]余龙.旋挖钻机施工桩基础的施工工艺[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2010（06）.

[2]王照宇，王洪涛. Φ3m超长大直径钻孔灌注桩的关键施工技术[J]四川建筑科学研究， 2010， （02）

[3]任国生. 钻孔灌注桩施工技术和质量控制[J]. 黑龙江科技信息， 2010， （03） ：238