吴频
上海建工集团股份有限公司
摘要：在建设工程施工过程中，桩基础作为一个重要的构件，起着承重建筑物的主要作用。因此，必须控制施工质量。本文结合新江湾城B2-01地块二期项目工程实例，对钻孔灌注桩施工的细节进行了重点分析，可供类似工程施工参考。
关键词：新江湾城筑；基坑围护；钻孔灌注桩；施工技术
1工程概况
新江湾城B2-01地块二期项目位于上海市杨浦区新江湾城板块,东至国权北路，南至国学路，西侧临上海铁路何家湾车辆段，北临一期园区。本工程建设内容主要包括7幢14～18F研发办公楼、6幢4F研发办公、9幢2F研发办公楼以及配套服务用房（门卫、垃圾房等）和1座地下停车库。
2基坑围护设计
本工程围护主要采用为“大部分采用SMW工法桩，局部深坑处采用钻孔桩+三轴桩止水帷幕+桩间旋喷桩止水”的形式。本工程围护SMW工法桩，桩径∅650@450mm（桩长13m、14m、16m三种形式），普通硅酸盐42.5，水泥掺量为20%，水灰比1.5～2.0，搭接型式为全断面套打，相邻桩施工间隔不得超过24小时，SMW工法桩围护延长米为901.73m，部分区域内插型钢，隔一插一或者隔一插二。
本工程深坑部位：落深大于3米的局部深坑，采用∅800@1000mm和∅700@900mm钻孔桩作为深坑围护结构，桩长分别为：13m、18m和21m,钻孔灌注桩在坑外设置∅650@400mm三轴搅拌桩止水,深坑部位并增设一道钢支撑。本工程坑内加固采用∅700@500双轴搅拌桩加固形式，搭接250，单桩坑底以下水泥掺量13%，坑底以上水泥掺量7%；采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.5。本基坑在局部深坑在坑外止水与围护桩间采用∅800高压旋喷桩桩间止水，桩长同钻孔桩，旋喷桩采用普通硅酸盐水泥，水灰比0.8~1.0，水泥掺量25%，注浆压力为0.2~0.4Mpa。
3施工重难点分析
本工程的地下结构几乎充满了整个基地，围护体边线基本贴住用地红线，场地非常小，给现场施工带来一定的难度。施工场地的布设需根据工程的施工流程、施工阶段流动布设，存在材料多次周转及可供施工利用场地较窄情况，布设难度大。
对策：分区开挖，先施工中心岛A区及外围区域的基坑，利用中心岛B区暂时不开挖的场地作为施工现场材料堆放场地和加工场地；待A区及C1区地下室出±0.00后，搬迁现场临时设施至A区完工地下室顶板和北侧围墙边，再开挖中心岛B区的基坑，利用已完成的中心岛A区及外围区域地下室顶板布置材料堆场及施工通道。
同时利用围护分坑及中心岛放坡区域的现场施工，同时控制坑边堆载。充分利用已完成的地下室顶板作为材料的加工场地和堆场，并对地下室顶板做适当的结构加强，以满足现场施工的需要。基坑开挖前，提前安装好塔吊，材料到场后直接利用塔吊吊运下基坑。
4钻孔灌注桩施工方案
4.1围护结构
4.1.1主要采用∅650@450mm三轴SMW工法(13m—16mm)+内插H500*300*11*18型钢+一道水平钢管609*16mm支撑的围护形式。本基坑分为14个剖面（1-4为北侧剖面、5-6为东侧剖面、7-9为南侧剖面、10-11为西侧剖面、A-A、B-B、C-C剖面等），每个剖面参数各不一。
4.1.2一般区域采用SMW工法+一道钢支撑，三轴搅拌桩采用Φ650@450兼做止水帷幕，内插H500x300x11x18型钢；三轴搅拌桩长为16.0、17.0、17.0m，型钢长度为16.0、17.0、17.0m；型钢采用插一跳一，或插二跳一。
4.1.3边坑及坑中坑特殊区域：旋喷止水帷幕800@450mm+钻孔灌注桩+二道钢支撑。
4.2单桩施工工艺流程
图1钻孔桩施工流程图
4.3钢护筒制作、埋设
在对钢护筒进行制作的过程中，应对其长度、壁厚、内径等进行有效控制。一般情况下长度应≥1.2m，壁厚为5mm，内径根据桩号进行确定，Ф850桩采用内径0.95m的钢护筒，Ф900桩则采用内径1m的钢护筒，且钢护筒的顶部应保证超出地下水位。此外在制作时椭圆度应≤20mm，垂直度偏差控制在1/200内，焊接部位应保证焊缝的连续性，以避免出现漏水的情况。在埋设钢护筒的过程中，应当注意控制垂直度和埋设的深度。如果发现埋设偏差过大（＞1/200时），应及时对其做出校核，并采用粘性土质对其逐层填实。
4.4钻进成孔
在钻进成孔施工中为保证成孔质量，应当对钻速、钻压等参数进行合理控制。如果相邻两桩间距低于4d时，应当采用跳桩钻孔的方式进行施工，以避免在钻进过程中出现串浆的情况，或者在前桩完成混凝土灌注36h后，才能在相邻位置进行钻孔施工。钻进施工应对钻杆和钻具的实际长度进行有效把握，并依此控制钻孔的深度。当需要加接钻杆时，应先轻提钻杆使其离开孔底，再等待2-3min后进行加接，在钻进过程中应尽可能避免上下串动的情况出现，以此能够更好的保证钻进的垂直度，同时也能够有效降低钻杆脱扣的风险。钻孔深度应当大于或等于设计深度，但是又不能过深，超深度应控制在300mm以内，此外严格控制桩位偏差（≤50mm）和垂直度偏差（≤1/200）。
4.5清孔
在完成钻孔施工后，首先需对各项参数进行检查，确保与设计标准相符并经现场监理人员确认签字后，才能够进行清孔操作。通常清孔需分两次进行，在第一次清孔中采用正循环法，将钻头提离孔底位置100-200mm,然后向孔内输入泥浆进行清孔。当完成第一次清孔之后，及时将钻杆、钻具拆除，对孔底沉渣和泥浆性能进行测量，在检测合格后沉放钢筋笼到孔内，然后进行第二次清孔。在清孔完成后对泥浆比重和沉渣厚度进行检测，泥浆比重≤1.15，沉渣厚度控制在10cm以内。
4.6钢筋笼吊装
在完成清孔拆除钻具后，应对成孔质量进行检测，检测各项参数是否达到设计要求。然后向孔内吊放钢筋笼，并根据钢筋笼的配筋情况选用合适的吊机，本次工程选用25T吊机进行起吊。为了确保钢筋笼沉放的深度达到设计的要求，在安装前需对吊筋的长度进行确认，将偏差控制在±10cm内。同时在吊放进入孔内时，应保持垂直下降，避免钢筋笼碰撞孔壁。在吊装到指定标高后，应对钢筋笼立即进行固定，以防止在灌注施工时出现钢筋笼上浮的现象，钢筋笼的上下标高偏差应当控制在±10cm内。此外，在对钢筋笼进行孔口连接操作时，应注意以下几点：
（1）沉入孔内钢筋笼的上端应超出安装平台高度1m左右；
（2）清除主筋连接部位处存在的污垢；
（3）对正连接钢筋笼的主筋，在保证处于垂直状态时才能进行连接；
（4）完成连接后，及时对焊接部位安装箍筋。
整个钢筋笼沉放过程，应垂直缓慢的进行，当在沉放过程中遇到阻力时应先暂停沉放，在明确具体原因并做出处理后再继续沉放，严禁采用强行沉放的方式。
4.7导管安装及二次清孔
本次工程采用5mm厚无缝钢管作为混凝土灌注导管，其内径25cm，每节的长度设置为250cm。在完成导管制作安装之后，需对其密封性进行检测，检测导管是否存在漏水现象，尤其关注导管各段连接位置。导管连接都采用螺旋接头的方式，避免在放入孔内时挂住钢筋笼。此外，还需对导管做气密性试验，确保导管能够承受1.5倍孔底水压，避免在浇筑过程中出现爆管的情况。
在完成钢筋笼沉放施工后，需立即进行导管安放，然后开始第二次清孔，第二次清孔仍旧采用正循环清孔方式。在完成清孔后，由专门的人员对孔底沉渣厚度和泥浆比重做出检测，将孔底沉渣厚度控制在100mm以内，在保证达到设计规范要求之后，连同各方单位对之做出验收，在都验收合格后及时开始混凝土灌注。此外，在下放导管进入孔内时，应当对之进行编号并记录实际长度，并控制导管底口与孔底的距离，将其控制在500mm左右。
4.8水下砼浇注
850mm直径立柱桩及800mm、700mm直径围护排桩混凝土强度等级为水下C30，坍落度范围为180～220mm，初凝时间控制在6～8小时。商品砼进场后要进行坍落度检查，并按照规范要求制作砼试块。灌注过程要连续进行，不得中断，尽量缩短砼灌注时间，以防止桩孔内顶层砼失去流动性，顶升困难，造成质量事故。开灌前应做好一切准备工作，单桩砼灌注时间不宜超过8小时。砼浇捣采用定制的标准砼浇灌架。
砼灌注方法：下入孔内的导管必须与孔深相对应，其底部距孔底应为0.5m左右，导管固定于孔口架上居中，装料斗放好隔水板或隔水球。初灌注时，先在导管中安放球胆隔水栓，隔水栓置于导管内泥浆面，初灌斗与导管联接处用锥型隔水盘封闭，砼倒入初灌斗后，启出隔水盘，保证导管埋入砼面超过0.8m，孔口大量返出泥浆，说明初灌成功，初灌量应达到埋管1.5m深度，以后工序进行连续灌注作业。根据本工程的钻孔桩设计参数及初灌量的确定公式：
V≥1/4πh1·d2+1/4πkD2·h2
式中：—混凝土初灌量（m³）；
—桩深度（m），立柱桩取最深35.5m，排桩取最深22.7m；
—导管内混凝土柱与管外泥浆柱平衡所需高度，
；
—初灌混凝土下灌后导管外混凝土面高度，取1.3~1.8m，本处取1.5m；
—导管内径（m），本次取0.25m；
D—桩直径（m），立柱桩为0.85m，排桩为0.9m；
—充盈系数，取1.1；
—泥浆密度，取1.15×103kg/m2；
—混凝土密度，取2.3×103kg/m2。
经过计算，立柱桩的混凝土初灌量为1.75m³，抗拔桩的混凝土初灌量为1.57m³，因本工程采用商品混凝土连续灌注，故可不考虑初灌量影响。灌注过程中应及时测量灌注砼的高度，以指导导管的起拔和拆卸。灌注过程导管应始终埋在混凝土中，严禁将导管拔出砼面，砼内应埋管2～6m深度。导管应勤提勤拆，一次提管拆管不得超过10m。
灌注快完毕，即最后一或两根导管时，应缓慢拔出，使砼面口缓慢弥合，防止拔快，造成泥浆混入。若浇注混凝土时间正好赶在夜间施工许可证规定的时段外，项目部将考虑对该桩孔清孔完后注入比重较大的泥浆封孔，待第二天早上再次清孔后浇筑砼。
灌注完毕后，待混凝土终凝后即可切断钢筋笼吊筋，拔出护筒，清洗导管和护筒，清除孔口泥浆（灌注时排出的废泥浆引入排污池），然后回填孔口，以保证施工现场安全文明。混凝土实际浇灌量不得小于计算值，充盈系数控制值1.0～1.3，超灌高度不应小于1m且不宜小于桩长的3%。
图2混凝土浇筑示意图
按照设计、规范要求每根桩至少制作150mm×150mm×150mm试块一组，每天所灌注的混凝土应至少每50立方米采一组试样，每组试样包含三个试体以进行28天的抗压强度测试。试块取样应在砼灌注中间取样，取自运输车辆的砼中间部份。在制作试件前应将试模清擦干净，并在其内壁涂上脱模剂。
砼试块应按规范标准制作，试块制作后应在终凝前用铁钉刻上制作日期、工程部位、设计强度等，不允许试块终凝后用毛笔等书写。拆模后的试件应立即放在温度为20±2℃、湿度为95%护以上的标养室中养护28天。
5 结语
为了提高钻孔灌注桩的施工质量，在住宅建筑工程中应用钻孔灌注桩的施工技术，必须严格控制各施工环节，采用规范的操作方法，严格按照规范的施工工艺进行。
参考文献
[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008 [S]
[2]《钻孔灌注桩施工规程》（DG/TJ08-202-2007）[S]
[3]《基坑工程技术规范》（DG/TJ08-61-2010）[S]
[4]房屋建筑工程中钻孔灌注桩施工技术的应用分析[J].杨文斌. 工程建设与设计. 2018(02)
论文作者:吴频
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年1期
论文发表时间:2019/5/5
标签：导管论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 泥浆论文; 基坑论文; 深坑论文; 《建筑学研究前沿》2019年1期论文;