科研楼非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩施工与控制

摘要：技术成熟的非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩已在基础工程中广泛采用，本文介绍了其在某科研生产建设基地的基础工程中的施工工艺，优化设计，加强综合管理，确保工程质量。

关键词：非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制；

中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

近年来由于技术的成熟，泥浆护壁钻孔灌注桩已在建筑行业中广泛应用，其通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，然后采用钢筋混凝土材料完成构造，对周围建筑可起到较强的保护作用；并具有适应性强、成本适中、施工简便成桩后承载力高等优点。

1.工程概况

某科研生产建设基地为L型地块，基地总面积17036平方米，总建筑面积为76351平方米，分二期开发建设，地块西面沿丽园南路为一期建设用地，东面为二期建设用地。一期由1幢20层办公主楼和1幢附属楼组成，裙房相连，设置2层地下室，主要用途平时为车库及设备用房，战时为人防。地上建筑面积为41835平方米，地下建筑面积为14530平方米,为一类高层综合楼。

2.地质情况

建设场地基地自然地形基本平整，无明显高差，基地内场地原始最低标高为1.8米，最高为2.1米。根据浙江省工程勘察院提供的《浙江省水文地质工程地质大队科研生产基地（一期工程）岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）》，本工程勘探范围内的地基土划分为11个工程地质层，并细分为21个工程地质亚层。

①1层杂填土，杂色，以灰黄色为主，松散~稍密。

①2层粘土，灰黄色，可塑，干强度高。

①3层淤泥质粘土，灰色，流塑，干强度高，具高压缩性。

②2层淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，干强度中等，具高压缩性。

③1层粘质粉土，灰色，稍~中密，干强度低。

④层淤泥质粉质粘土，灰色，流塑，干强度中等，具高压缩性。

⑤1层粉质粘土，褐黄色，可塑，干强度中等，具中等压缩性。

⑤4层粉质粘土，灰色，软塑，干强度中等，具中等偏高压缩性。

⑥1T层粉质粘土，灰绿色，可塑，干强度中等，具中等压缩性。

⑥2层粘土，灰色，软~可塑，干强度高，具中等偏高压缩性。

⑥3层粘土，灰色，可塑，干强度高，具中等压缩性。

⑧1层粉砂，灰色，中密，具中等偏低压缩性。

⑨1层粉质粘土，灰兰色，可塑，具中等压缩性。

⑨1a层中砂，灰兰色，中密~密实，具中等偏低压缩性。

⑨2层中砂，浅灰色，密实，具中等偏低压缩性。

⑨2a层粉质粘土，浅灰色，可塑，干强度中等，具中等压缩性。

⑨3层砾砂，灰紫色，密实，具低压缩性。

⑨3T层粉质粘土，浅灰色，可塑，干强度中等，具中等压缩性。

⑩2层圆砾，灰黄色，密实，具低压缩性。

1层强风化粉砂岩，灰黄色，岩石风化强烈。

2层中风化粉砂岩，灰紫色，细粒结构。

经过多个基础方案比较分析，拟采用非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩。桩主径600~750，有效桩长48~68米，单桩承载力特征值为2100~5000KN。

3.非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺

非挤土泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺流程为：平整场地泥浆制备埋设护筒铺设工作平台安装钻机并定位钻进成孔清孔并检查成孔质量下放钢筋笼灌注水下混凝土拔出护筒检查质量。

(1)设置护筒。护筒设置前，要对施工现场进行清理、平整等处理，再将泥浆设备运输至场地。目前，泥浆护壁的护筒多数选择钢筒下埋式，实际操作中应按照标准规范作业。例如护筒桩位的确定应符合图纸要求，将误差控制在最小范围内。为了保证桩位的准确性，同时要结合十字交汇法限定位置，经过多次测量计算选择最佳点位。

(2)安装钻机。采用成孔钻机取代人工开挖、钻进等操作，提高了成孔尺寸的精度。操作人员安装钻机时需保证每个零部件的安装质量，潜水电钻、卷扬机等需与配电箱连接，为后期的作业操控创造条件。钻机安装结束，要仔细检查电缆有无破损、线路是否漏电、开关电源等，检查无误后方能正式操作。

(3)选用钻头。钻头是泥浆护壁钻孔的主要工具，选用钻头应从材质、直径、硬度3项指标考虑，以保证最终的灌注桩成孔满足施工工艺的要求。一般情况下，泥浆护壁常用三翼单腰带钻头，施工人员可对钻头进行改造以增强其性能。例如在钻头中心管底端加焊一尖形铲头，可改善钻机进给时的稳定性；钻头直径的选择应适当增大，以便后期成孔的清理。

(4)成孔操作。成孔是整套工艺的核心环节，成孔质量不合格会影响混凝土灌注效果并导致返工返修问题，增加了施工单位的作业成本。速度控制是钻孔的关键，操作时要参照地层结构、供水量、电流等严格调控进给速度，及时将碎屑带出孔外。适宜的钻进速度对孔径大小、孔壁圆滑、孔形垂直等均有保护作用。

(5)循环系统。灌注桩施工期间需保证泥浆的持续供应，若泥浆供应不畅会影响其凝固效果。现场人员需根据钻孔灌注桩的结构设计泥浆循环系统，以维持泥浆的正常供应。常用的循环系统组成包括: 泥浆池、泥浆循环槽、沉淀池、泥浆泵等，作业人员应定期检查系统的沉积物及畅通情况。可根据灌注桩的工艺要求，增加循环槽的长度或泥浆的沉淀时间。

(6)清孔、灌浆。结束钻孔后，现场人员需及时进行清孔处理。一般是先检查孔深、孔位、孔形、孔径等是否合格，再对孔底进行彻底清理，以免泥浆沉淀或钻孔坍塌，维持孔内的稳定状态。完成孔内清理即可把制作好的钢筋笼放置于孔内开始灌浆，混凝土灌注需控制好材料用量及灌注速度。根据地层条件，现常用聚合物泥浆代替膨润土泥浆，泥浆黏度≮30s，以确保混凝土在预期时间内凝固，防止断桩事故的发生。

4.成孔质量控制措施

钻孔是泥浆护壁施工的重点环节，灌注桩钻孔质量对下道工序的操作有很大的影响，若钻孔质量与图纸要求不符会破坏整套工艺的施工效果。应对泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺进行优化设计，施工严把质量关。

(1)工序。掌握良好的施工工序是成孔质量的保证，作业人员对泥浆护壁钻孔灌注桩的工艺流程应熟练掌握。钻孔灌注桩的总工序为“先成孔、后成桩”，这样可以避免土体压力对桩身造成的不利影响，维持土层与桩孔之间的受力均衡，使每一道工序符合质量标准，防止坍塌、沉降等问题。

(2)垂直。垂直度是灌注桩成孔的考核指标之一，成孔质量控制需将垂直度的误差限定在最小范围内，以免对钢筋笼、导管的吊放造成阻碍。垂直度的调整需扩大桩机的支承面积，以保证桩机的稳定性，操作人员要定期检查钻架、钻杆的垂直度与标准是否一致，及时调整钻机的垂直水平。一般垂直度倾斜≤1%的孔深，即是桩长的1%的允许倾斜偏差。

(3)钢筋笼。钢筋笼是钻孔灌注桩的支撑结构，其与混凝土粘合后对成孔具有较强的稳固作用，控制钢筋笼质量有助于成孔质量的提高。具体控制方法是: 选择高质量的钢材制作钢筋笼，控制内容包括钢材的直径、长度、数量、位置等。钢筋笼的吊放应满足设计图纸的要求，存在质量问题时需进行处理。

(4)泥浆。配制泥浆要控制好水泥、水等原材料的比例，使泥浆的凝固性能与预期状态相符。灌注时应注意控制泥浆的用量及凝固时间，以增强泥浆的承载能力，具体指标见表1。清孔也是影响成孔质量的一大因素，孔底清理需保证孔内四壁的干净，必要时设置相应的支架结构，以维持成孔的尺寸、形态与设计相符。

表1 泥浆的性能指标要求

5.成桩质量控制

泥浆护壁钻孔灌注桩成桩质量的控制相对简单，现场负责人应从材料质量、混凝土配制与搅拌、施工工序等方面加强管理。

(1)运输至施工现场的材料必须经过质量检查，对材料的种类、型号、性能等抽样审查，合格之后方能用于灌注桩施工。

(2)混凝土搅拌需控制时间、速度、用量等，检测混凝土的强度、易和性等。

(3)成桩施工工序可按照工程标准的规定，由监理单位安排人员现场指导施工，确保每道工序合格后再进行下道工序操作。

6.结语

泥浆护壁钻孔灌注桩在建筑施工中的运用越来越广泛，但该技术的施工工艺较为复杂，若不采取有效的质量控制措施会影响到整体施工质量。施工单位必须加强对现场作业秩序及施工质量的综合管理，确保每一项操作均符合设计要求。