基于工程实例分析大直径钻孔灌注桩施工技术

刘良滨，曹林同，袁愈群

（1.深圳市基础工程有限公司，广东 深圳 518040；2.甘肃建筑职业技术学院，甘肃 兰州 730050；3.深圳市保达宏业投资有限公司，广东 深圳 518040）

0 引言

钻孔灌注桩作为灌注桩系中十分常见的类型，对桩径、桩长的限制非常小，可通过对桩径、桩长的灵活调整适应不同情况下的桩基工程施工要求。由于超高层建筑、大跨度桥梁等工程桩基承载力要求普遍较高，因此通常会通过加大桩径的方式提高钻孔灌注桩的单桩承载力，当钻孔灌注桩的桩径≥800mm时，则会被统一归类为大直径钻孔灌注桩，对于大直径转孔灌注桩施工技术的研究意义重大。

1 工程概况

深圳利德悦府项目位于深圳市龙岗区坪地街道花园路与兴华路交汇处，总占地面积1.7万m2，总建筑面积9万m2，主要为高层住宅建筑。为满足地基承载力要求，本工程基础采用钻孔灌注桩施工技术，共使用大直径钻孔灌注桩7根，钻孔灌注桩单桩直径2.2m，桩长介于50～118m，根据建筑高度等施工条件的不同，桩长分别为 106，118，110，100，69，50，57m。从地质条件来看，本工程地基持力层主要微风化大理岩，设计入岩深度在500mm以上，单桩承载力特征值为20 000kN，水下区域的桩身混凝土强度为C40。

2 大直径钻孔灌注桩施工技术要点分析

2.1 施工准备

在大直径钻孔灌注桩施工阶段，施工准备工作逐渐集中于机具设备准备、技术准备及现场准备3个方面。在施工机具设备的准备过程中，应严格按照设计要求选用钻机等设备、工具，本工程中主要采用CK1800、CK2200两种型号的冲孔打桩机作为钻机，冲孔直径在1.5～2.5m，同时还准备了泥浆泵、翻斗汽车、机动翻斗车、水泵、钢筋加工系统等设备，以及冲击钻头、钢护筒、钢吊绳、混凝土浇灌台架、下料斗、卸料槽等工具。为保证施工技术应用的有效性，工程施工准备阶段还需及时获取超前钻报告、桩基施工图等相关资料，编制详细的施工技术方案，为具体施工操作提供明确指导，同时安排专业技术人员在现场进行成孔试验，以了解现场地质情况及相关成孔技术参数[1]。在现场准备工作中，还需完成现场平整、排水设施建设、松软土层处理、废浆处理池设置、确定并复核桩位、标高测定、桩基就位等工作。

2.2 埋设护筒

护筒埋设是钻孔灌注桩施工的必要工序，通常可分为挖坑、安放护筒、回填等步骤，施工操作比较简单，但对于护筒埋设深度等参数要求，还需根据工程实际施工条件确定[2]。如本工程中根据现场地质条件，将坑深控制在2～3m，并将护筒口与地面间距离控制在30～50cm，以免因孔内水位过高、水压过大等问题引起孔壁坍塌。挖坑施工结束后按照设计图纸设置好定位桩，经复核无误后将护筒放在桩中心位置，完成护筒安放，并开始回填施工。由于回填时孔口同样存在坍塌危险，因此应采用C30以上强度等级的混凝土材料进行围护，并将回填高度控制在略低于护筒口下方的位置，回填结束后还要按规定时间等待护筒及围护固化（本工程固化时间为8h）。

2.3 冲孔

在冲孔施工阶段，由于大直径钻孔灌注桩工程地质条件比较复杂，通常需要穿透多层地层或复杂地层，因此施工前需根据现场地质情况及相关成孔技术参数对冲程与泥浆密度进行调整，如表1所示。确定冲程与泥浆密度后，可直接开始冲孔，由于冲孔时孔壁会在水平力的挤压影响下逐渐密实，因此在开孔阶段，必须要注意放慢冲孔进度，降低钻孔所产生的冲击力，以免出现塌孔问题，待钻至护筒底部下方3～4m后，同样需要放慢冲孔进度以加强孔壁，保证孔壁的牢固性，之后方可进入正常冲孔状态。正常冲孔状态下应将钻机提锤高度提高至1.5～2.0m，同时适当降低泥浆浓度，对于凹凸不平或倾斜度较大的压面，应注意采用低锤快打的方式将倾斜突出部分冲平，以免出现偏孔、卡锤等情况，必要时还可向孔底抛掷直径20～30cm的片石，将岩层斜面和凹凸不平处嵌补填平，待岩层倾斜、突出部分被冲平或填平后，方可再次提高锤并加快冲孔进度。如岩层冲孔时出现溶槽、溶沟、小裂隙等特殊底层，还要注意及时投放片石、黏土、水泥等填充材料，以控制泥浆的流失[3]。此外，在冲孔过程中，必须要定时进行钻渣取样鉴定，同时结合相关地质资料及埋深、桩长、钻机速度等数据进行准确的入岩判断，确定入岩后需要再次通过钻渣取样判断岩性及风化程度，商定入基岩时钻进速度，通过取样确定下钻至设计入岩深度后，方可由地勘单位、设计单位确认终孔。如本工程持力层为微风化岩，因此在入岩深度至500mm后达到设计深度，并向地勘、设计单位等各方汇报，完成冲孔施工。

表1 各类土层下冲程与泥浆密度选用

2.4 钢筋笼施工

在钢筋笼施工阶段，通常需要先按照施工要求完成钢筋笼制作，但由于钢筋笼制作需要与其他环节施工共同进行，为避免对桩基施工造成影响，应将钢筋场布置在基坑边上，之后再根据实际施工情况制作钢筋笼，确定钢筋笼吊装方案[4]。如本工程所采用钻孔灌注桩桩径为2.2m，根据相关施工要求，钢筋笼长度最高值设定为118.28m，同时每12.0m设定为一节，分段进行制作，具体工程数量如表2所示。而在钢筋笼吊装阶段，由于吊装所用钢丝绳在钢筋笼竖立起离地面时受力最大，且单节钢筋笼重量为2.05t，因此按照吊重为20t、钢丝绳直径为56.0mm、破断拉力为1 673kN计算，本工程最终选择将整段（单根）钢筋笼分为10节吊装，以保证单根垂直起吊30t大于吊重20t，满足起吊要求，之后再通过多点抬吊吊装、整体空中回直竖向垂直运输的方式完成钢筋笼吊装入孔。

表2 钻孔灌注桩钢筋笼工程数量

2.5 水下混凝土灌注

在水下混凝土灌注施工阶段，应选择合适的导管并提前进行封闭水压试验，确定在施工期间可保持不漏水后方可开始施工。如本工程采用直径为300mm的加厚型导管，确定内壁光滑、接口严密后进行封闭水压试验，试验过程中水压保持在0.3～0.5MPa，15min内导管未出现漏水现象，最终确定可使用该导管进行水下混凝土灌注。在安装导管时，为避免堵管、导管拆除困难等问题，应严格控制导管埋入混凝土的深度（通常应在2～6m），导管底端还要保持在孔底沉淀层面上方30～40cm处，以便隔水栓能顺利排出[5]。在开始灌注混凝土后，需要将预先配制好的水泥砂浆导入导管内，之后再将首灌混凝土倾入初灌斗内，并剪断悬挂隔水栓的铁丝，使隔水栓、水泥砂浆和首批混凝土均能够在被运输至孔底后上升，灌注过程中还要定时对混凝土表面进行测量，并准确记录混凝土灌入量、坍落度，整个灌注过程必须连续进行，即便因特殊因素而需要中断施工，也要将中断时间控制在30min以上，以免对混凝土灌注质量造成影响。待混凝土灌注施工结束后，要按照设计要求对灌注桩的混凝土表面标高进行核测，如混凝土表面标高未能达到要求，需立即进行补灌施工，确定标高达标后方可将护筒拔出，并开始进行桩头养护。

3 结语

大直径钻孔灌注桩施工技术上已比较成熟，但在高层建筑、大跨度桥梁等各类工程实际施工中，要保证钻孔灌注桩工程的施工质量，仍需准确把握施工准备、护筒埋设、钢筋笼施工等环节的施工技术要点。