高层建筑钻孔灌注桩的施工技术探讨

摘要：现代城市建设与发展中，高层建筑技术的应用为缓解城市用地紧张、提高城市土地利用率奠定了良好的技术支持。作为高层建筑施工技术的重要组成部分，高层建筑桩基工程是关系到建筑结构安全、建筑使用寿命的关键。在现代高层建筑桩基工程中，钻孔灌注桩以其独特的优势有着广泛的应用。现就高层建筑钻孔灌注桩施工技术要点等进行了简要论述。

关键词：高层建筑；钻孔灌注桩；施工技术

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

引言：

高层建筑是我国现代城市建设中的重要结构形式，其以自身独特的优势在我国城建过程中得到了广泛的应用。在高层建筑的建设过程中，桩基结构施工技术关系到高层建筑的结构安全、关系到楼体抗震性能以及结构的稳定性。随着现代桩基工程施工技术的不断发展，钻孔灌注桩施工技术在高层建筑施工中有着重要的影响。近年来我国高层建筑钻孔灌注桩的应用为施工企业以及相关技术研究人员积累了丰富的经验，同时也为我国高层建筑钻孔灌注桩施工质量控制以及质量通病的防治奠定了基础。

1.施工准备

施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。

1.1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。对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,再垫上钢板或枕木加固。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同一垂直线,以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2 cm。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拉上缆风绳。

1.2埋设护筒

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时,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,同时好有隔离地表水、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20 cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40 cm),每节长度约2 m~3 m。一般常用钢护筒。

1.3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、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。

1.4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,为此必须对好中点及垂直度,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。所以钻好的孔应及时清孔,下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应事先规划好,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,一般可采用从中央向两边施钻,以减少甚至避免钻桩振动挤土隆起以致桩身上抬。

1.5清孔

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。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30 cm;当孔壁不易坍塌时,不大于20 cm。对于柱桩,要求在射水或射风前,沉渣厚度不大于5 cm。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。为风管吸泥清孔示意图。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。

2.水下混凝土的灌注

灌注混凝土前,应进行终孔检测。混凝土拌和物运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度,如不符合的要求,应进行第二次拌和,二次拌和仍达不到要求,不得使用。灌注水下混凝土的搅拌机能力,应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕。灌注时间不得长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,则应掺入缓凝剂。孔身及孔底检查值得到监理工程师认可和钢筋骨架安放后,应立即开始灌注混凝土,并应连续进行,不得中断。当气温低于0e时,灌注混凝土应采取保温措施。强度未达到设计等级50%的桩顶混凝土不得受冻。

混凝土一般用钢导管灌注。导管管径视桩径大小而定,由内径200 mm~350 mm的管子组成,用装用垫圈的法兰盘连接管节。导管应进行水密、承压和接头抗拉试验。在灌注混凝土开始时,导管底部至孔底应有250 mm~400 mm的空间。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度\110 m)和填充导管底部间隙的需要。在整个灌注时间内,出料口应伸入先前灌注的混凝土内至少2m,以防止泥浆及水冲入管内,且不得大于6 m。应经常量测孔内混凝土面层的高程,及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置,并始终予以严密监视,导管应在无水进入的状态下填充。如为泵送混凝土,泵管应设底阀或其它装置,以防水和管中混凝土混合。泵管应在桩内混凝土升高时,慢慢提起。管底在任何时候,应在混凝土顶面以下2 m。输送到桩中的混凝土,应一次连续操作。初凝前,任何受污染的混凝土应从桩顶清除。

灌注混凝土时,溢出的泥浆应引流至适当地点处理,以防止污染环境或堵塞河道和交通。处于地面或桩顶以下的井口整体或刚性护筒,应在灌注混凝土后立即拨出;处于地面以上能拆除的护筒部分,须待混凝土抗压强度达到5MPa后拆除。当使用合护筒灌注混凝土时,应逐步提升护筒,护筒底面应保持在混凝土顶面以下1 m~2 m。混凝土应连续灌注,直至灌注的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇筑,以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般为015 m~110 m,以保证混凝土强度,多余部分应在接桩前必须凿除,桩头应无松散层。混凝土灌注过程中,如发生故障应及时查明原因,并提出补救措施,报请监理工程师经研究后进行处理。

3.钻孔桩的质量控制

为了保证钻孔桩的质量,必须按以下措施操作:严格按设计要求及有关规范、标准进行施工;根据设计施工图测量放线,定桩位并做好标识,并在施工前应重新校核桩位。钻孔在终孔和清孔后,对孔径、孔形和倾斜度,应采用专用仪器测定;当缺乏上述仪器时,可采用外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加10 mm (但不得大于钻头直径),长度不小于4D~6D的钢筋检孔器吊入钻孔内检测,检测结果应报请监理工程师复查。如经检查发现有缺陷,例如中心线不符、超出垂直线、直径减小、椭圆截面、孔内有漂石等,应就这些缺陷书面报告监理工程师,并采取适当措施,予以改正;对于嵌岩桩,还应检查嵌岩深度和孔底岩石是否发生变化,承包人应将施工记录和收集的地质样品提交监理工程师检验。嵌岩桩必须满足图纸要求的嵌岩深度,桩底岩层强度应不低于图纸规定强度,经检验确认成孔满足要求时,应立即填写成孔检查单,并经监理工程师签认后,即可进行下道工序工作。

4.结语

针对钻孔灌注桩技术特点进行技术管理体系、质量管理体系的完善。以具有针对性的管理体系确保钻孔灌注桩施工过程中的施工技术能够得到控制与管理，确保高层建筑桩基工程的施工质量。

参考文献：

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[2] 马国宇.高层建筑钻孔灌注桩施工技术管理[J].桩基工程，2009，10.

[3] 范振鹏,殷志坚,汤旭明,水下钻孔灌注桩施工技术与质量控制,建筑施工.2010.3