肇庆市水利水电勘测设计院有限公司 广东肇庆 526000
摘要：钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域，本文结合一宗基坑开挖防护工程实例对其施工工艺进行简要分析。
关键词：钻孔灌注桩、施工工艺、质量控制
1、前言
基坑支护结构在现代建筑工程中的应用越来越广泛，且支护形式愈加科学合理。基坑开挖的施工工艺一般有两种：放坡开挖和在支护体系保护下的开挖。基坑工程具有工作量大、技术难度高、不可预见因素多等特点，其安全可靠性不仅影响基坑工程本身，而且往往影响周边环境。由于放坡开挖需要施工平面以外有足够的空间，而在城市中心地带、建筑物稠密地区，往往不具备开挖的条件。此时应选择采用有支护开挖，缩小施工平面的面积。
常用的基坑支护结构主要包括几种形式：排桩或地下连续墙、水泥土墙、土钉墙、逆作拱墙等形式。依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。其中钻孔灌注桩与其他形式相比，有施工噪声和震动小、能建造比预制桩的直径大的多的桩及在各种地基上均可使用等特点。
2、工程实例
黄塘泵站位于城区内，肩负城区大部的排涝任务，属Ⅳ级小（1）型泵站工程。工程西、南两侧为居民楼，东、北两侧为交通道路，在进行地下施工的时候，无法进行大范围的土方开挖，需考虑缩小基坑，减小施工场地，以减少施工时对居民楼和交通道路的影响。拟在厂区四周布置灌注桩后，在基坑内进行开挖、施工，平面布置如图1所示。
基坑最大深度为6.6m，根据理正软件分析，本工程选用桩径1.2m，桩间距1m的钻孔灌注桩（如图2所示），嵌固深度7.5m才能满足基坑的稳定。
图1 钻孔灌注桩平面布置图 图2 钻孔灌注桩结构图
3、施工工艺
工程所需灌注桩数量大，四周布置总共有106根之多，灌注桩工程量较大，施工过程需严谨控制。施工工艺为：施工准备——机械定位——埋设护筒——泥浆制备——机械钻孔——清孔——灌注混凝土——拔出护筒——检查质量。
施工准备
施工准备包括：选择钻机就位、钻具、场地布置等。钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，本工程选用四台正反循环钻机同时进行钻孔。
(2)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。本工程钻孔基础为填筑土，钻孔前在地面垫上钢板加固地基。
为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，因为土体内部应力重分配，尤其是在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。因为本工程的灌注桩工作量大，考虑采用钢管。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差，泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
(5)机械钻孔
钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。钻好的孔应及时清孔，并下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
(6)清孔
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。
(7)灌注混凝土
混凝土浇灌前应再次检测孔深，若沉淀量超过施工规范要求时，要进行二次清孔，直至达到施工规范要求时方可浇筑混凝土。同时计算导管下口距孔底距离，以0.4～0.6m为宜。利用混凝土泵机直接将混凝土泵送到与导管口相连的储料斗内，使首次浇筑时，导管下口能一次埋入混凝土中100mm以上，保证一次封底成功。
混凝土灌注应连续进行，不得中断，混凝土灌注时间不得大于首批混凝土初凝时间，若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间则应适当掺入缓凝剂。混凝土在运输过程中必须保证不漏浆，保证混凝土坍落度在180mm～200mm之间。为了保证混凝土灌注质量，导管埋置深度应及时调整（控制在2m～6m）。拆卸导管前，首先应测量混凝土面距导管上口的深度，根据导管埋深计算拆卸导管节数，保证导管埋置深度在2m以上。
混凝土灌注到桩顶高程后，为保证桩顶质量，继续浇灌至设计桩顶以上50cm，灌注结束后及时拔出护筒,在桩顶混凝土达到设计强度的70%后及时破除桩顶混凝土至桩顶高程，以不影响正常施工。
4、总结
钻孔灌注桩施工根据以上环节进行，注意成孔、清孔、沉淀量厚度、泥浆的各项指示、混凝土拌合物质量、灌注速度、导管的拆除以及导管的埋置深度，即可保证桩身的安全。其中清孔的质量、导管的埋深是确保混凝土灌注质量的大前提，而沉淀量的厚度、泥浆的质量是保证桩身承载力的关键。施工中必须严格按照施工规范要求，确保桩基质量对工程安全具有重要意义。
论文作者:曹晨曦
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/28
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