水务大楼深基坑围护结构施工质量控制研究

张文书，张 成，王一鸣，葛运广，吴文帅

(1.江苏高智项目管理有限公司，江苏 镇江 212000；2.扬州大学 建筑科学与工程学院，江苏 扬州 225127)

0 前 言

对于泥浆护壁钻孔灌注桩[1-2]的施工过程，首先埋设钢板护筒防止孔壁上部泥土因施工荷载频繁施加导致坍塌；泥浆护壁条件下精准控制钻机钻进速度且保持孔内泥浆液面高度；当钻孔深度达到设计深度后，利用泥浆对孔底进行清空且沉渣厚度必须符合规范要求，然后将钢筋笼吊放到钻孔内就位并进行临时固定，钢筋笼内轻放入导管然后进行二次清孔，最后，采用水下浇筑混凝土方法挤出泥浆而成的桩。

虽然泥浆护壁钻孔灌注桩施工严格按照施工方案和规范要求进行施工，但其涉及很多施工步骤且地下施工，导致容易遇到各种情况出现质量通病，比如护筒冒水、钻孔不垂直、孔壁泥土塌陷和孔内局部缩小等。本文首先阐述泥浆护壁钻孔灌注桩的各个施工工艺流程，然后对其施工过程及施工重点进行详细分析，接着分析质量通病的产生原因[3]并提出具体处理对策，最后结合杭州市工程实例，探讨泥浆护壁钻孔灌注桩施工质量精细化管理对整个工程质量的影响。

1 泥浆护壁钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩分为干作业钻孔灌注桩与泥浆护壁钻孔灌注桩两种桩型。第一种适用于地下水以上多种土质的桩基，第二种适用于地下水以下多种土质的桩基，如填土、砂土、碎石土、黏性土、粉土及风化岩层等，具有振动小、挤土效应小、噪音小等特点[4]，因此，该类桩型对现场周边现有建筑物及道路的影响很小。

目前建筑市场上钻机主要有回转钻机、冲击钻机、冲抓钻机、潜水钻机及旋挖钻机等，目前我国工地使用回转钻机较多。泥浆护壁钻孔灌注桩施工中，选取合适的成孔设备至关重要，一定要根据设计资料、地质勘探资料、过往施工经验及当地建筑市场供应情况等进行选择。

1.1 施工工艺流程

泥浆护壁钻孔灌注桩的主要施工过程[5]如图1所示。

图1 泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程

1.2 施工工艺流程解释及施工重点

钻孔前，应做好技术、安全与现场生产等施工准备工作，如检查钻机运行情况、技术安全交底、人员岗位安排、现场施工情况、挖设泥浆池及排水沟，试桩成孔，泥浆制备等。

1.2.1 桩位放样

成立以测量工程师为首的3人测量小组，根据提供的基准点和基准线，在施工现场设定临时基准点和基准线，测量出每一个桩的位置，并要求醒目标定，组织相关人员进行二次复核，邀请监理工程师对测量工作进行检查与验收，及时填写并签署相关文件。

1.2.2 埋设护筒

根据工程特点、地质勘探资料及以往施工经验，首先判断现场地表土层的工程属性，如果地表土层工程属性较好，不容易发生坍塌情况，如试桩钻孔时不发生地面坍塌，可不埋护筒，否则正式施工时应埋设护筒；如果地表土属于填土或松软土，必须设4～8 mm厚钢板护筒，上部应留有缺口可溢浆。护筒埋设以桩位为中心，护筒与孔壁之间缝隙可用黏土填充密实，护筒在砂土中的埋入深度应超过1.5 mm,黏性土的深度应超过1 m。

1.2.3 钻机定位

首先应检查钻机、主要工具和配套设备运行情况并视情况进行维护，然后将其移动到桩位处，以枕木作为支座，将钻机底座固定牢固，确保施工过程中不发生移动或沉降等情况。为了保证钻孔的定位和垂直度，钻机就位后钻头和钻杆中心应在同一垂直线上。

1.2.4 泥浆护壁钻孔

钻孔过程时，孔内泥浆液面比地下水高出1 m，如高度不够应立即补充泥浆，这是因为钻孔内泥浆浓度大于水，液面高的泥浆在孔内对孔壁形成一定数量的侧压力，泥浆中黏性颗粒在这种侧压力作用下可慢慢在孔壁泥土形成一层泥皮，有效预防塌孔的发生，有效地保护孔壁的完整。孔内泥浆除了护壁作用以外，还可以起到携渣出孔达到清孔效果、润滑钻头起到减少钻孔深入阻力效果、降低钻头温度保护钻头等作用。

通常在泥浆护壁钻孔灌注桩施工中，孔内泥浆的含砂率需要重点关注，泥浆中的砂会增加钻头的摩擦导致异常升温影响钻机运行，也会影响泥浆的稠度和黏度导致孔底沉淀物快速增加，达不到应有的施工效果。根据以往施工经验可知，泥浆含砂率宜≤6%。当然，孔内注入泥浆和排出泥浆的相对密度要根据地质勘探资料和设计要求进行计算，在施工过程中可做微调。

另外，应根据现场土层工程类别、钻孔大小、深度及供水量来确定钻机钻孔速度。根据施工经验，不同土层应采用不同钻速。

1.2.5 钻孔泥浆清孔

钻孔过程中，应随时测量钻孔深度，当钻孔深度达到要求后，应组织相关人员复核，复核合格后钻机不得继续深入。开始进入下一道清孔工序。利用原土制造泥浆，钻机开始空转而不再深入并向孔内注入清水稀释孔内泥浆的黏度和稠度。根据规范要求，清孔过程中应实时测量排出泥浆的相对密度，当该值降到1.1以下，且孔底部沉渣厚度满足要求时，可认为清孔合格，可以进入下一道施工工序。

1.2.6 混凝土浇筑

1)吊放钢筋笼。当钢筋笼整体长度超过12 m时，需分段制作与吊装，分段钢筋之间连接方式应采用焊接，钢筋接头要求同混凝土施工规范要求。钢筋笼制作应按图纸要求施工，吊放钢筋笼前，质检员与专业监理工程师对钢筋笼进行检查，验收钢筋的规格、绑扎质量；验收合格后利用起重机吊起钢筋笼，由两个工人协助调整位置慢慢放入钻孔内，禁止用力下插钢筋笼和触碰孔壁，吊放完成后应立即进行质量验收，检查钢筋在钻孔内平面位置及竖向标高，验收合格后将钢筋笼临时固定，防止其移位和标高变化。

2)下导管。导管使用前应仔细检查，如有裂缝或连接不严或导管变形应不得使用并及时更换。导管应轻轻地放入钢筋笼内，不接触钢筋笼以防钢筋笼移位，其长度按实际长度进行连接导管，进孔前应严格检查导管没有弯曲或渗漏，插入导管应轻放。导管下口距孔底的距离宜为300～500 mm。

3)水下浇筑混凝土。①导管进入钻孔前应通过相关试验检查其水密和承压性能(闭水和接头抗拉试验)，试验数据复核要求后方可在现场使用，否则应及时更换成符合规定的导管；②导管应放入钢筋笼内且不要触碰钢筋笼，沉放宜缓慢进行，导管进入深度应严格控制；③导管内混凝土的灌注量应符合初灌要求，水下浇筑混凝土时，随浇筑混凝土随拔高导管，施工过程中应及时监测混凝土面高度和埋管深度，当混凝土面超过设计标高800～1 000 mm时，可提拔拆除导管，这样才能确保钻孔灌注桩的施工质量，尤其是桩顶的质量；④应编制水下混凝土浇筑专项施工方案，在浇筑钻孔灌注桩混凝土时应严格执行该施工方案。

1.3 泥浆护壁钻孔桩质量通病对策措施

由上述泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺可知，施工过程中控制点比较多，容易产生质量通病，主要有四种，对其产生原因及对策的分析如下。

1)护筒冒水。其主要原因是钻头或钻杆施工过程中触碰到护筒导致护筒移位或松动，或护筒四周填土不实使得护筒倾斜。采取的对策措施为前一种情况可以采用黏土填实护筒四周，并进行适当加固避免护筒继续冒水；如果护筒位移或下沉严重，应拔除护筒，填埋孔洞重新埋设护筒。

2)孔壁缩颈。其主要原因有孔内泥浆相对密度不满足要求；桩与桩之间的距离太小；相邻桩完成的时间太短；泥浆含砂率太大导致钻头磨损过大所致等。对应四种情况的对策措施依次为：①控制好孔内泥浆相对密度；②应隔桩施工；③要求成桩间隔时间要超过72 h；④要在控制孔内含砂率的同时定时更换钻头。

3)孔壁塌陷。其主要原因是：①钻孔过程中孔内泥浆相对密度变化较大，泥浆无法起到护壁作用；②孔内泥浆水位偏低；③施工过程中钻杆或钢筋笼碰撞孔壁等。针对以上三种情况采用对应的对策措施依次为：①应加大孔内泥浆相对密度；②及时向孔内注入泥浆确保孔内泥浆高度；③应对现场操作人员进行操作指导，要求做到轻拿轻放，有效预防碰撞现象发生。如钻孔内发生严重塌孔或泥浆高度突然下降，应停钻查明原因，回填重新钻孔。

4)钻孔倾斜。其主要原因是：①钻机钻速不均匀导致钻杆弯曲；②局部土质或松或硬，或者施工中遇上障碍物。采用对策措施是第一种情况可更换钻杆，重新扫孔纠正；第二种情况应及时清除地下障碍物。

由此可见，泥浆护壁钻孔灌注桩的质量通病也是由施工过程控制不严或遭遇突发情况造成的，针对过程控制不严的情况，现场人员应严格按照施工方案和施工规范进行施工；而当遭遇突发情况时，施工方案中应增加应急措施。

2 应用案例

2.1 工程概况

某水务总部大楼项目10.5万m2，其中地上建筑(16F主楼，6F裙楼)面积6.2万m2，主体结构形式为框-剪结构+钢结构；地下建筑(3F地下室)面积4.3万m2，结构形式为筏板+多桩承台基础，开挖深度16.40 m，基础。抗震设防烈度为8度，图2为项目效果图，表1为本工程围护桩设计要求。桩基采用泥浆护壁钻孔灌注桩。

图2 项目效果图

表1 围护桩设计要求

2.2 质量控制体系建立

2.2.1 施工组织架构

现场由项目经理负责、生产副经理负责生产、技术负责人负责现场技术变更及技术安全交底；安全员、施工员、质检员、材料员、试验员、测量员、资料员等管理人员各负其责。制定相关制度确定各岗位人员的职责与义务，并建立严格的奖惩制度，以激励现场规范化。

2.2.2 施工准备

施工准备决定整个工程的施工顺利程度，甚至影响工程的质量与安全。项目部从技术和现场两个方面做施工准备，首先，在技术方面，根据该工程特点、文件资料、现场施工条件及周边地区类似桩基施工经验，由技术负责人牵头，项目经理与生产副经理协助，精干的管理人员和施工经验丰富的操作人员组成专项方案编制小组，经多方调研和论证编制出切实可行的泥浆护壁钻孔灌注桩专项施工方案，编制完成后交给公司技术部进行审核修改，修改后的专项方案报给监理部，由专业监理工程师审批。并组织专家评审会，针对评审意见进行修改，确保该专项施工方案的科学性与可行性。项目部应提前制定完善的管理与奖惩制度，明确每个现场人员的权利与义务，确保施工方案得到百分之百的执行，定期或不定期召开培训与技术交底会议，及时检查施工操作人员对每一项的操作的理解程度，每一个施工人员都要熟悉操作流程及应急措施的启动；成立专业的测量小组，确保现场测量的准确性；成立以质检员为首的检查小组，进一步确保工程无差错；建立以技术负责人为首的技术小组，为现场施工提供技术支撑。其次，在现场方面，合理规划现场施工布置图，方便现场施工。

2.2.3 施工管理

要求管理人员深入施工第一线，及时了解现场施工进度及质量动态发展情况，指导现场施工预防质量或安全事故的发生，真正做到事前与事中控制。每周定期或不定期召开现场专题会议，讨论现场施工的质量、进度、安全等问题，及时提出并解决现场出现问题的方案。

2.2.4 智慧工地平台

引入智慧工地平台，通过平台可以对现场人员进行管理、全方位实时监管现场施工过程，及时发现质量与安全隐患、对物资供应情况了如指掌，全方面确保施工进度与质量。

3 结 论

泥浆护壁钻孔灌注桩涉及的施工环节较多，且每个施工环节对最后灌注桩的质量都有影响，真正做到从组织架构上明确每个人的岗位与职责，从制度上有效地控制好每一个施工环节，确保施工质量，防患于未然，从而确保工程质量和施工进度。

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