摘要：近年来，随着经济建设的高速发展，高层建筑日益增多。高层建筑经常选用超长大直径钻孔灌注桩作为桩基础的应用。钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、铁路桥梁等结构工程基础中。特别在高等级公路的大、中、小桥和互通式立交桥, 基本采用钻孔灌注桩。但是, 由于钻孔灌注桩是一项隐蔽工程, 较多的建设单位关心其工程施工质量；且实践表明,仍有5%-20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。
如钻孔灌注桩施工阶段加强桩基检测并及时采取补救措施, 可有效避免质量事故的发生、减少经济损失。外加上大直径钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性强、施工工艺日渐精湛，因此在高层、超高层建筑桩基础中，其应用不存在较大问题。
本文首先简要介绍了钻孔灌注桩的基本概念、施工特点以及成孔问题等基本知识。然后文章以某大厦的施工案例，重点并详细地分析了大直径钻孔灌注桩施工流程、技术要点以及常见问题原因分析及其预防措施。
关键词：钻孔灌注桩；大直径；施工技术；施工问题；预防措施
Abstract:In recent years, with the rapid development of economic construction, the number of high-rise buildings increasingly becomes more and more. The projects of high-rise buildings are usually selected cast-in-place bored piles with long lengthand large diameter as their application of pile foundation. Because of its mature construction technology, high carrying capacity and extensive range of application, bored piles have been widely used in roads, railway bridges and other structural engineering foundation. Especially, in every types of bridges and interchange overpass on high-grade highways, bored piles are basically adopted. However, because the cast-in-place bored pile is a hidden project, most construction units will concern the quality of their construction. Meanwhile, the practice shows that there are still 5 to 20 percents of the bored piles remaining different degrees of quality problems.
If construction units strengthen inspection of pile foundation and take timely actions to remediation on the stage of bored pile construction, quality accidents will effectively avoidand economic losses will reduce. Bored pile with large diameter can adapt various geological conditions, and its construction technology is becoming more and more exquisite. Therefore, its application just has little problem in pile foundation of high-rise or ultra-high-rise buildings.
First,this paper briefly introduces the basic concepts of cast-in-place bored pile, construction features and hole formation. Afterwards, according to a construction case of a mansion, this paper emphatically and elaborately analyzes the construction process, technical points, the causes of common problems and their preventive measures.
Key words: cast-in-place bored pile, long length and large diameter, construction technology,construction problem, preventive measures
引言
随着经济建设的高速发展，城市建设规模也在不断的扩展和提速；并且地基处理、打桩以及施工控制工艺均日益成熟，因此近年来超高层建筑不断涌现。这些超高层建筑几乎都选用超长大直径钻孔灌注桩作为桩基础。大直径钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性强、施工技术较成熟，这就是其在高层、超高层建筑桩基础中被广泛应用的主要原因。
1.钻孔灌注桩
1.1基本概念
灌注桩系是指在工程现场通过机械、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩和挖孔灌注桩等几类。
1.2施工特点
1、与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；
2、能建造比预制桩的直径大的多的桩；[1]
3、在各种地基上均可使用；
4、施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；
5、因混凝土是在泥水中灌注的，故混凝土质量较难控制；[1]
6、费工费时，成孔速度慢，泥渣污染环境。
1.3成孔问题
1.3.1塌孔
预防措施：根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。如地下水位过高，应升高护筒，加大水头。如遇地下障碍物，处理时一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1至2m处，捣实后重新钻进。
1.3.2缩径
预防措施：选用带保径装置的钻头，钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
1.3.3桩孔偏斜
预防措施：保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直；钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具，并注意在成孔过程中定时检查和校正。在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。对地下障碍预先进行清除处理。对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏。
2.某大厦的大直径钻孔灌注桩施工
2.1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2.36万平方米，桩基型式选用钻孔灌注桩，直径1000mm，设计总根数215根，桩长32至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至2.10m；粉质粘土，厚1.50至2.40m；淤泥，厚2.20至4.80m；含泥砂夹淤泥，厚3.25至10.80m；中砂，厚8.00至12.00m；淤泥质土，厚6.50至13.20m；饱和粉土，厚1.00至3.50m；中砂，厚0.9至6.90m；含泥砂卵石，厚10m左右，稍中密状，骨架颗粒以3至5cm为主，最大超过10cm，含泥量约为10%。
2.2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-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，这样既提高了钻孔效率，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。
2.3大直径钻孔灌注桩施工技术要点
2.3.1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%，即孔底沉渣厚度符合设计及规范要求时可停止清孔，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至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至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，令钻头在原位空转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，并安放钢筋笼及导管就绪后，再利用导管进行第二次清孔。
2.3.2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至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，并确认对准孔位。钢筋笼上部弯成环状，通过钢轨横撑于钻机轨道上，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的钢板吊钩钩住钢筋笼，用4根同直径钢筋通过挤压套筒把钢筋笼接长。
2.3.3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，以便迅速向漏斗加灌混凝土，然后再稍拉导管；若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗防止晃动，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。合理牵动导管可使混凝土向周边迅速均匀地扩散，使桩身与周边地层紧密有效地结合，并使桩体摩擦阻力增大，同时使混凝土与钢筋笼的结合力加大，从而提高桩基承载力。
4.大直径钻孔灌注桩施工常见问题原因分析及预防措施
4.1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至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。
4.2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，严重影响后续工序顺利的开展，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，可采取以下预防措施：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。
结语
大直径钻孔灌注桩在实际施工运用中仍旧存在很多问题，需要认真总结。只有严格按规范和设计要求，精心组织施工，加强施工前后管控与监督力度，周全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和工期就可以保证，从而利用该技术取得良好的社会影响及经济效益。
参考文献
[1]张光富.关于大直径钻孔灌注桩施工技术的研究.企业技术开发.2008.
[2]丁士昭．市政工程管理与实物.建筑工业出版社.2012:31.
[3]高君.市政工程管理与实务.2011
[4]浅谈桥梁钻孔灌注桩低应变检测 ．中国检测网．2012-01-10
[5]徐海军.铁路线下钻孔桩施工方案探析.城市建设理论研究:电子版.2013(24).
[6]翟永红.铁路线下钻孔桩施工技术探析.城市建设理论研究:电子版.2013.
[7]肖瑶.软土地区地基特点及大孔径钻孔桩施工要点探析.科技创新与应用.2016.
[8]韩巍.海南东环铁路南渡江特大桥桩基施工工艺探析.科技信息.2009.
[9]周国念.铁路桥梁施工中钻孔灌注桩质量控制探析.城市建设理论研究:电子版.2015.
[10]康吉峰.应用旋挖钻机施工铁路桥梁钻孔桩技术探析.中国信息化.2012.
论文作者:林植晖
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/26
标签：钻孔论文; 直径论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 钻机论文; 钻头论文; 导管论文; 《基层建设》2017年5期论文;