复杂地质条件下超长灌注桩施工难点及措施

■孔宪金

（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600）

复杂地质条件下超长灌注桩施工难点及措施

■孔宪金

（中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600）

本文以某人行天桥新建工程为例，介绍了在复杂地质条件下66m超长钻孔灌注桩施工时的施工难点，并针对这些难点制定了相关的施工措施，确保了钻孔灌注桩的成孔和成桩质量，说明采取的措施效果较好，值得推广应用。

钻孔灌注桩砂质土层孔壁稳定性桩端后注浆

1 工程概况

本工程钻孔灌注桩桩径为主桥850mm，桩顶标高以下20米范围内扩径至1200mm，有效桩长66米。引桥桩桩径为为600mm，有效桩长33米，采用1台GPS-15型钻机施工主桥桩、1台GPS-10型钻机施工引桥桩，利用人工造浆，正循环成孔、清孔。本工地85.0m深度范围内地层均为第四系松散沉积物，主要由饱和黏性土、粉性土及砂土组成，本区段位于平原地区，土层为①层杂填土；②1层灰黄色黏质粉土；第③、④层为淤泥质黏性土；第⑤层灰色黏性土；⑥暗绿-灰绿色粉质黏土；⑦1层灰绿-草黄色粉质砂土；⑦2层灰色粉砂；⑧1层灰色粉质黏土；⑧2层灰色粉质黏土夹砂质粉土；⑨层灰色粉砂。施工时对流沙层多加防范。

2 砂质土层内钻孔灌注桩施工难度大

2.1 难点

本工程钻孔灌注桩直径主桥为Φ850上部扩径至1200钻孔灌注桩，桩长66m；引桥为Φ600钻孔灌注桩，桩长33m。主桥桩型为细长型的超深钻孔桩，细长钻孔灌注桩技术控制要求高。且桩端持力层均为⑨层粉砂，钻进速度较缓慢，钻孔施工时间长，其桩身的垂直度的控制，桩底的沉渣厚度不得大于8cm，都有一定的难度。

2.2 针对性措施

2.2.1 钻机的选择

由于本工程成孔深度较深，施工工艺要求较高，要确保钻孔桩垂直度要求及控制量，一般性扭矩较小的钻机的机械性能很难达到施工要求，其配套钻杆由于抗扭性能不强，常会发生钻杆断裂、掉钻事故。根据本工程的实际情况及我公司以往的施工经验，在工程施工中选择扭矩为20KN?M的GPS-15型号钻机施工主桥。

2.2.2 钻头的选择

根据本工程地层特点，选用针对性较强的防斜梳齿钻头，可有效地提高钻头工作稳定性和钻孔的垂直精度，从而确保试桩的垂直度在可控范围内，该钻头可用于钻进标贯击数100以上的较硬硬土层、砾石砂土层。

2.3 导管与砼储料斗的选择

导管是水下灌注的主要机具，应具有足够的强度、刚度和良好的密封性。由于本工程成孔空度较深，所以对导管要求较高，导管参数如下：

（1）内径Φ250mm，壁厚不小于5mm、节长2.5m；

（2）导管须平直，定长偏差不超过管长的1%，内壁光滑平整、不变形；

（3）导管采用丝扣密封连接，连接偏差应符合定长偏差的要求，导管初次使用前进行气密性试验不漏气后方可吊放入孔。

2.4 成孔工艺的选择

本工程根据地质资料及近年来在附近区域的施工经验，本钻孔桩采用正循环钻孔、慢速持续钻进施工工艺成孔。

2.5 钢筋笼的吊装、下放

钢筋笼预先在地面加工平台加工成型，因钢筋笼较重，拟采用汽车吊起吊；过程中减少钢筋笼下笼过程中拼接时间，避免因空置时间过长而引起塌孔、沉渣加厚等不利因素。

3 深灌注桩成孔垂直度控制要求高

3.1 重点

本桩基工程中主桥桩成孔深度达66m左右，设计要求成孔垂直度达到1/300。

3.2 措施

（1）由于成孔深度深、地层土质结构变化大，将对成孔的垂直度带来困难，这就要求选用底盘较为稳定的钻孔机具，并且成孔时采用控制钻速、减压钻进的施工工艺，以达到垂直度的要求。因此针对性选择扭距大、钻机稳、功率大的GPS-15型回旋钻机。并采用防斜梳齿钻头，除增加钻头工作的稳定性和刚度，也增加其钻头耐磨性能。钻头上面直接装置配重块，既保证钻头压力，又提高钻头工作稳定性和钻孔的垂直精度。

（2）成孔过程中塔架头部滑轮组，回转器与钻头始终保持在同一铅垂线上。并保证钻头在吊紧的状态下钻进（减压钻进），过程中应随时检查机架平整度及调整其水平。

4 超深灌注桩孔壁稳定要求高

4.1 重点

由于桩长达66m，孔径达1.2m（0.85m），所以较之常规钻孔灌注桩其成孔结束至混凝土浇灌时间间隔长（其中过程有提钻、下钢筋笼、下导管、清孔等），经计算，上述过程总时间约为10小时，这就对孔壁稳定性提出了更高的要求。

4.2 措施

在施工过程中根据试成孔中取得相应的施工参数，结合不小于24小时桩孔孔径检测曲线（每六小时一次）来确定各地层中钻速、钻压要求、泥浆比重、黏度等参数。

5 桩底注浆施工技术要求高

5.1 重点

本工程主桥桩需要进行桩底后注浆施工，而后注浆对工程桩的承载力影响是十分大的，为此要保证桩底注浆的效果，对施工技术要求非常高。

5.2 措施

（1）在成桩过程中，随钢筋笼箍筋内侧均匀预埋两根注浆管至桩底以下500mm。注浆管顶部延伸至地面，采用封盖进行封堵，底部注浆器采用单向阀式注浆器；桩身强度超过70%后，通过预制钢筋笼中的注浆管及注浆器向桩底注入水泥浆液，充填胶结底部沉渣，并挤密、劈裂加固持力层土体。

（2）注浆管采用无缝钢管，桩端注浆管内径为25mm,实际壁厚不小于3.2mm的一寸管，原材料要符合国标要求。

（3）注浆管上方均设有管螺纹、接头及丝堵或球阀，外接注浆高压管；下端连接注浆器，注浆管的连接采用螺纹、接头、生料带，必要时部分采用套管焊接，焊接必须连续密闭，焊缝饱满均匀，不得有孔隙、砂眼；注浆管与钢筋笼固定采用16号铅丝十字绑扎固定方法，绑扎应牢固，绑扎点应均匀，2根注浆管均匀绑扎于螺旋箍筋内侧，绑扎点间距为1.5m。

（4）注浆器连接于注浆管底部，插入沉渣层中，管壁径向间隔5~10cm，设置两至三排注浆孔，孔径6~8mm，外壁上包裹高压防水胶布和橡胶皮套，底部用螺纹、生料带、接头及丝堵，或用钢板封堵。

（5）桩端注浆终止标准应实行注浆量和注浆压力双控原则，以注浆量（水泥用量）控制为主，注浆压力控制为辅，当注浆总量达到实际要求100%停止注浆，当注浆总量没有达到设计要求100%，注浆压力大于2 MPa，并持续3分钟，且注浆总量达到设计注浆量的80%时，可终止注浆，否则需采取补救措施。

（6）成桩灌注完成后12小时左右用少量清水劈裂、疏通注浆管和注浆器。

（7）桩侧注浆速度宜采用30～60L/min。

（8）每根桩有2根注浆管，尽量将每根注浆管都打通。承压桩桩底每根注浆管各注1.5t水泥，若有一根注浆管没有打通，就通过另外一根注浆管注入3t水泥。

6 结语

通根据同济检测站和众合检测单位的检测速报，本工程施工的桩均为Ⅰ类桩，桩基垂直度，桩位偏差、桩基检测（声测、静载、小应变）等各技术质量指标满足设计及规范要求，说明采取的措施是有效的。

[1]高岳,郑怀刚.钻孔灌注桩质量控制及常见质量问题防治措施 [J].南水北调与水利科技,2010,(第A1期).

[2]钱爽.钻孔灌注桩质量控制防治措施 [J].商品混凝土,2013,(第7期).

P5[文献码]B

1000-405X（2016）-6-486-1