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摘要：近年来，在工程基础中钻孔灌注桩已被广泛应用，尤其是房屋建筑、水工建筑、桥墩基础施工，具有施工简单、易操作、速度快、承载力大等优点。但在施工过程中工艺环节较多，有测量、机械操作、钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，技术含量高、影响因素多。本文结合笔者多年的工作实践及案例对全套管灌注桩关键施工技术进行了分析探讨。
关键词：全套管灌注桩；技术难题；解决方案
本工程结构型式为钢筋混凝土框架—剪力墙结构，地下两层、地上六层，建筑高度58.6m。建筑规划总用地面积为15314㎡，主体工程总建筑面积59443㎡，其中地上建筑面积44029㎡，地下建筑面积15414㎡。本项目采用旋挖钻机全套管施工，既保证了砂卵石地基条件下的施工安全及效率，又可达到针对场地狭小，建筑物密集，变形要求小，噪声控制严的要求。下文针对全套管灌注桩施工过程中遇到来的技术难题进行了介绍，并提出了解决方案。
1、地质条件
现场地势较平坦，地面标高在504.4 ～ 504.7之间，场地以下各层地层情况如下：
①填土：杂色，结构松散，干，钻孔揭露层厚为0.3 ～ 1.5m；②粉质粘土：灰褐色，软塑，钻孔揭露层厚0.8 ～ 3.4m；③粉土：灰褐色，湿-很湿，断续分布，钻孔揭露层厚0.4 ～ 2.5m；④细砂：深灰色，灰褐色，饱和，松散～中密，钻孔揭露层厚0.3 ～ 2.3m；⑤卵石：黄、灰黄、青灰色等，饱和，松散～密实，卵石层顶面埋深2.3 ～ 6.3m，卵石层厚度较大，下伏灌口组强风化泥岩；⑥泥岩：暗紫红色，泥质结构，泥质胶结，薄～中厚层状构造，属软质岩，岩体完整性好，为易软化岩。根据城市水文地质工程地质综合勘察资料，场地卵石含水层渗透系数k取值22m/d，为强透水层。泥岩渗透系数一般为0.027～2.01m/d，平均0.44m/d，与卵石相比，属于极弱透水层。勘察期间测得稳定地下水位埋深为3.2 ～ 3.6m，地下水位高程500.23 ～ 501.31m。
2、桩基设计
本工程钻孔灌注桩成孔采用全回转套管钻机钻进配合冲抓斗取土，钢筋笼钢筋连接采用直螺纹套筒连接，吊装采用双机四吊点抬吊，混凝土浇注采用混凝土导管灌注C30水下混凝土。围护桩桩径1.2m、间距2m，共200根，其中A桩184根、桩长21.15m，B桩6根、桩长22.15m，C桩10根、桩长24.15m。桩顶设冠梁，冠梁高度1m，冠梁顶标高为绝对标高504.500m。混凝土支撑的混凝土等级为C30水下灌注，冠梁、角撑混凝土等级为C30。
3、施工过程技术难题及解决方案
本工程基坑支护中的全套管灌注桩施工采用360度全回转套管机钻孔，25C旋挖钻机可由显示屏看到钻进过程中是否垂直及钻进深度，方便及时调整。施工工艺流程如下图1所示。部分施工过程示意图见图2所示，以下针对施工过程中的技术问题进行探讨。
在成孔过程中出现偏差，将直接影响后续桩身的垂直度，因此在成孔过程中应进行监测并及时进行纠偏。
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用线锤进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
纠偏：成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，利用桩机油缸进行纠偏：如果套管入土不深（5m以下），可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。
3.2钢筋笼加工
全套管钻机钻孔成桩工艺要求拔管与混凝土浇筑配合进行，如果钢筋笼加工精度不够，截面误差较大或者保护层垫块设置不当极易出现钢筋笼截面尺寸过大导致钢筋笼无法正常放入套管或着拔出套管时出现钢筋笼上浮情况，如垫块设置不当会出现套管拔出时钢筋笼与套管壁摩擦力较大带动钢筋笼上浮的情况。
（1）筋笼尺寸控制情况
全套管灌注桩施工的钢套管壁厚为60mm，钢筋笼外径一般比钢套管内径少60mm，因此对于本工程Φ1200mm的灌注桩，外径过大在混凝土灌注后起拔钢套管容易将钢筋笼带上，造成质量事故，本工程钢筋笼外径为960mm。实际施工过程中，严格控制钢筋笼外径尺寸，钢筋笼尺寸误差为-10mm，严禁出现正误差。
（2）制作钢筋笼限位垫块
本工程灌注桩采用全套管成孔施工，钢筋笼安装在钢套管内，为确保钢筋笼定位准确，特别是对基坑围护结构桩支撑预埋件位置精确要求，因此钢筋笼安装定位必须有可靠的措施。圆笼定位采用四周4块定位轮对称定位，钢筋笼主筋保护层厚度120mm，采用钢筋保护层垫块作为限位钢筋保护层，如右图。沿钢筋笼周围水平均布4个，纵向间距2m，限位支架焊在主筋上，如图3所示。保护块采用滚轮式的高强度水泥砂浆保护块，防止起拔钢套管时将钢筋笼带上。
（3）设置抗浮钢板
为了确保钢筋笼不上浮，在钢筋笼底部设置350×350×5mm抗浮钢板，在起拔钢套管实时监测钢筋笼的上浮情况。
由于全套管会钻钻机成孔套管在浇注混凝土时要根据浇注高度逐根拔出套管，所以钢筋笼不能像泥浆护壁一样采用铁扁担担在槽边，钢筋笼底部的抗浮钢板还可以起到调节钢筋笼标高的功能，每次清孔完成后，测量孔深，根据孔深计算钢筋笼低距离槽底的距离，在钢筋笼底部加焊钢筋，加焊钢筋下固定抗浮钢板，使抗浮钢板支撑在孔底，确保钢筋笼标高准确。实际施工发现，由于清孔时孔内有大量地下水存在，较易清除的卵石清除干净了，但砂在水的作用下不能完全清理干净，测孔深时砂沉淀导致孔深测量偏小，实际施工中将钢筋笼底部与抗浮钢板连接钢筋在计算长度上加100 ～ 150mm即可解决此问题。
3.3孔底涌砂
围护桩在施工至西侧48号桩时发生了孔底管涌现象，成孔安放完钢筋笼后，再重新测量孔深，发现孔深减少1m，采用吊车将钢筋笼重新吊出，实施了之前预防塌孔做的应急预案：向钢套管中注入新制备的泥浆，平衡地下水压力，采用旋挖钻机重新清孔，清孔过程中及时补充泥浆，使泥浆液面始终保持在低于地面0.5m。为了确保后续桩的施工中，根据地勘报告，分析原因为：由于全套管回转钻机成桩不使用泥浆，孔内外地下水存在着压差，护筒在穿越埋深较浅砂层时，由于地下水压力小且穿越时间短，不会出现涌砂现象，但如砂层位于桩底部，由于成孔后还有清孔、放钢筋笼、放导管等工序，桩底部砂层在地下水的压力下发生涌砂的几率就大。根据地勘报告对桩底部可能存在砂层的桩位进行标识，成孔过程中采用向孔内灌注水泥浆的预防措施，此问题后续施工中未再次发生。
3.4拔管困难
从工程地质情况简表中可以看到，桩嵌固在中密卵石内，在此地质条件下，成孔后如不尽快拔出套管，易发生套管不易拔出的情况：31号桩混凝土浇注时拔第一节护筒顶拔压力达到3000KN。综合施工数据分析，此桩存在成孔时间长（成孔后静置10小时），成孔工序与下一工序之间时间间隔长的情况。后续桩的施工采取了加快成孔速度、减少工序间歇时间成孔后尽快浇注混凝土等措施，较好的解决了拔管难的问题，后续施工未发生同类现象。
3.5冲抓斗取土困难
由于城市地区地下水位较高，取土深度达到17m左右由于地下水渗入孔内深度较深，在地下水浮力的作用下冲抓斗取土困难，开挖至17m以下必须采用旋挖机取土，采用旋挖机取土比冲抓斗取土噪音大。由于施工现场距离居民区及铁路局办公楼较近，施工时采用冲抓斗与旋挖钻机相结合的方式最大限度减少噪音，在17m以上用冲抓斗取土，17m以下采用旋挖钻机取土。
3.6钢筋笼上浮
基坑南侧38号桩施工时出现钢筋笼上浮的情况，分析原因为：浇注间隔时间过长易发生钢筋笼因与套管壁卡住造成钢筋笼上浮的情况。应对措施：拔管过程中发现钢筋笼卡住套管壁后，应立即停止拔管，采用吊车缓缓吊动钢筋笼，使套管壁与钢筋笼分离，待钢筋笼稳定后重新拔套管，拔套管时注意检查钢筋笼情况，直到钢筋笼与套管分离后再重新上拔套管。
3.7开挖后桩身遇孔洞
土方开挖后发现基坑南侧两根桩出现漏筋的情况，此种情况在泥浆护壁成桩中未发现，出现漏筋的部位为距地面1.5 ～ 3m位置，采取将孔洞处混凝土进行剔凿，剔凿完成后重新浇注高一标号细石混凝土。
4、结束语
本文针对工程全套管灌注桩的实际施工情况，详细的介绍了全套管灌注桩施工工程中的技术难题，主要包括：砂石层灌注桩成孔过程中垂直度、孔底涌砂、拔管困难、冲抓斗取土困难、钢筋笼上浮、开挖后桩身遇孔洞、桩身标高确定等技术难题，针对这些技术难题提出了具体的施工解决方案。并且提出的解决方案能够很好的解决实际工程的具体问题，提高了施工效率，保证了成桩质量，更节省了施工成本，为今后类似工程的施工提供了参考依据。
参考文献
[1]李忠等.斯托克曼商业中心流塑状软土地层灌注桩施工技术[J].北京：施工技术，2010年第1期.
[2]黄强等.深基坑支护过程实例集[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
论文作者:张倩
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/25
标签：钢筋论文; 套管论文; 混凝土论文; 钻机论文; 抓斗论文; 卵石论文; 情况论文; 《建筑学研究前沿》2018年第16期论文;