浙江外经贸广场综合楼钻孔灌注桩施工技术

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钻孔灌注桩具有施工方便，设备简单，施工噪音低，无振动，无挤压，对相邻建筑物影响小等优点，且能适应各种地质条件，因而在土木建筑，水利水地以及港口，交通等各种工程中被广泛利用，但因钻孔灌注桩往往需要穿越多层地层及复杂地层，成孔时间较长，且都需要采用泥浆护壁成孔，又是地下工程，对桩基的垂直度，对钢筋笼的制安，沉渣沉淀，灌注砼高度的测定，都有较高需求，施工难度相对较大，本文结合浙江外经贸广场综合楼桩基工程实例，介绍钻孔灌注桩的施工技术。
　　1.工程概况：
　　浙江外经贸广场综合楼是集购物，娱乐，办公于一体的综合建筑，工程位于杭州市凤起路以北，外运大楼及皇亲苑社区以西，西北为市府综合楼，总用地面积为11820m2，总建筑面积47000m2，地上主楼高18层，高度69m，裙房为3层和4层，地下3层，开挖地下室最深为14.5m.
　　本工程基础采用钻孔灌注桩，桩径分别为Φ600，Φ700，Φ800mm，孔深44—47m，单桩竖向承载力特征值分别为2500KN，3200KN，3800KN，持力层为⑩—C中等风化角砾安山玢岩进入5N（原设计持力层为⑩—C中等风化泥灰质粉砂岩）。基坑支护采用Φ1000mm钻孔灌注桩作挡土，外侧Φ600mm双排水泥搅拌桩作为水中位幕及三道水平支持的支护体系。
　　2.工程地质条件：
　　该场地地层自上而下分述如下：
　　①—1杂填土：褐灰色、灰黑色、杂色，松散，主要由碎石、碎砖、砂砾等建筑垃圾组成，含生活垃圾和溏渣，该层原有旧基础有一层20~40cm不等的混凝土地坪，其下大多有50~100cm厚的碎石垫层。
　　①—2素填土：灰黑色、灰色，松散，含有机质和少量砂粒、碎石，以粉质粘土为主。
　　①—3淤填土：灰黑色、黑色，流塑，以淤泥质土为主，含植物根茎腐蚀物、有机质及砖瓦碎片。
　　②粉质粘土：灰褐色、灰黄色，软塑~可塑，局部夹少量粉土，含铁锰质斑点和云母碎片；切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。
　　③粉土：黄灰色、灰色，很湿，稍密，含铁锰质斑点和云母碎片，局部夹粉质粘土；稍有摇振反应，无光泽反应，干强度低，韧性低。
　　④—1淤泥质粘土：灰色，流塑，含云母碎片、少量贝壳碎屑、腐植质和未完全分解的植物残骸，局部为淤泥质粉质粘土和淤泥；切面光滑，干强度中等，韧性中等。
　　④—2淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含云母片，腐植质和未完全分解的植物残骸；切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。
　　⑤粉土：灰色、深灰色，很湿，稍密，含云母片和氧化铁，局部夹淤泥质粉质粘土，呈薄层状；无光泽反应，摇振反应较迅速，干强度低，韧性低。
　　⑥淤泥质粘土：灰色，流塑，含云母碎片、少量贝壳碎屑、腐植质和未完全分解的植物残骸，局部为淤泥质粉质粘土和淤泥；切面光滑，干强度中等，韧性中等。
　　⑦—1粉质粘土：灰黄色、青灰色，可塑，局部软塑，含高岭土团块和氧化铁斑点及少量腐植质，局部夹有少量粉土；切面稍光滑，干强度高，韧性中等。
　　⑦—2粉质粘土：黄褐色、灰黄色，硬可塑~硬塑，含高岭土团块和氧化铁斑点，局部夹有粘土；切面稍光滑，干强度高，韧性中等。
　　⑦—3粉质粘土：黄褐色、浅黄色、灰黄色，硬可塑，含高岭土团块和氧化铁斑点及少量腐植质；切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。
　　⑧粉质粘土：浅黄色，灰褐色、灰黄色，可塑，局部为软塑，含氧化铁和高岭土团块；切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。
　　⑨粉质粘土：灰黄色、浅灰绿色、灰绿色，硬可塑~硬塑，含氧化铁和高岭土团块，局部为粘土；切面稍光滑，干强度高，韧性中等。
　　⑨—1灰黄色、灰绿色，可塑，含氧化铁和高岭土团块；切面稍光滑，干强度高，韧性中等。
　　⑩—a全风化角砾安山玢岩：灰绿色、灰黄色、紫红色，硬可塑~硬塑，风化后呈粘土状，原岩结构已破坏。
　　⑩—b强风化角砾安山玢岩：紫红色、灰绿色、灰黄色，颜色多样，岩石风化强烈，呈颗粒和碎块状，裂隙发育，手掰易碎，岩母成分已强烈风化，但其结构可见，夹中等风化岩块。
　　⑩—b—c强~中等风化角砾安山玢岩：紫红色，灰绿色、灰黄色，颜色多样，呈颗粒和碎块状，裂隙发育，手掰易碎，原岩结构明显，夹大量中等风化岩石，中等风化岩芯最长达50cm.
　　⑩—c中等风化角砾安山玢岩：紫红色、红褐、灰黄、灰白色，岩芯呈柱状，局部呈块状，裂隙一般发育，岩石部分具角砾结构，无定向构造，由大小不等的安山玢岩角砾组成，角砾多呈尖棱角状，锤击声脆、易碎，属软岩，Ⅳ类。
　　（11）—b强风化泥灰质粉砂岩：砖红色、紫红色、暗红，风化后呈碎块状为主，裂隙发育，手掰可碎，母岩成份已强烈风化，但其原岩结构可见，偶夹中等风化岩块。
　　（11）—c中等风化泥灰质粉砂岩：紫红色，砖红色、暗红，灰黑色，岩芯呈柱状，发育有微裂隙，由大量正常沉积分散碎屑物质组成，以粉砂级碎屑为主，充填铁质氧化物，岩石结构较均一，锤击易碎，泥质胶结，属软岩，Ⅳ类。
　　3.施工技术
　　3.1施工准备
　　3.1.1图纸会审
　　本工程开工前我们认真仔细的对图纸进行熟识，特别是对地质勘察报告进行了认真研究，发现地质报告有疑问，然后查阅大量资料后基本认定该疑问的存在，该问题在图纸会审时作为一个重点向勘察，建设，设计，监理等单位提出，建设单位对此相当重视，马上研究后进行补勘，最后设计单位采纳了我方的意见，将原持力层（11）—c中风化泥灰粉砂岩更改为⑩—c中风化角砾安山玢岩，具体以试桩报告为准。
　　3.1.2场地平整及施工机械
　　现场做好“三近一平”，四周挖好排水沟，截面为1m×1m，大门口出口处修建洗车台和沉淀池，整个场地一周修建施工道路，道路宽4m，砼厚度为30cm，场地纵横修建若干条施工主干道与场地一周道路相通，便于施工车辆随意进出，整个场地进行“硬地化”，厚为10cm，根据现场桩位布置情况，设量泥浆循环系统9套，每套系统含泥浆池一个，容积为2m×4m×2m.沉淀池一个，容积为3.5m×6m×2m，现场另设储浆池3个，容积为300m2，用于存积废浆以利外运。
　　由于该桩基工程工期紧迫，且周边情况复杂（夜间不能连续施工），为此，根据工程地质条件和施工条件，参照设计要求和桩孔深度，选用的主要设备如下：GPS—10型钻机9台，3PNI型泥浆泵10台，6BS砂石泵12台，QY—25型25T汽车吊1台，HP—750WCN型空压机2台，BX—300—1型电焊机12台，J2经纬仪2台，DS—3型水准仪1台，PC—200型挖土机1台。
　　3.2施工工艺
　　根据本工程地质特点，采用泥浆护壁反循环回转钻进成孔、二次正循环清孔排渣、导管法灌注水下砼的施工工艺。其工艺流程为：测定桩位→埋设钢护筒（包括挖泥浆沟槽）→复测桩位→安装钻机就位→（包括接通电源）→钻进成孔（包括供给泥浆护壁）→冲孔（第一次清孔）吊接钢筋笼→下放导管→清孔（第二次清孔）→水下导管法灌注砼→清洗机具→移至新桩位。
　　钻机安装就位后，用水平尺校正水平，保证钻机、天车、转盘和桩位中心在同一铅垂线上，钻机在开钻前必须空载运转，以检查机械性能。根据试桩时地层情况，选用单腰带三翼硬质合金钻头钻进。开孔后先用正循环轻压慢转的钻进参数钻进，缓慢注水，使冲洗液达到密度为1.15~1.25Kg/L，粘度为20~22s时，开始正常钻进，正常钻进中，泥浆性能保持不变，采用中等转速（23r/min），较大泵量，，保持适当钻速进行钻进。在淤泥层中，采用中压慢转小泵量。钻进至强风化基岩后，随时注意钻机运行情况及返出钻渣岩性，准确判断中风化残留体情况。钻进至设计要求的桩底标高，用测量绳准确测量孔深，符合要求后，停止加压，采用慢转速、大泵量进行最后一次清孔，清孔持续时间20~30min，并检测泥浆中含砂率指标（≤8%），合格后结束该道工序。
　　钢筋笼主筋连接采用搭接电焊连接，下放钢筋笼时应对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，若遇阻应正反旋转，不得猛放，防止钢筋笼上浮下窜。
　　本工程采用商品砼，塌落度20~22cm，砼登记为水下C30，采用砼车直接运至孔口进行水下灌注。灌注前要检测砼的塌落度，并取样做好砼试块，试块制取按规定要求进行，做好灌注施工记录。为确保初灌质量，保证砼初灌埋深在0.8m以上，采用大漏斗初灌方法，大漏斗直接灌注方量为6m3，初灌后用小漏斗直接灌注。砼灌注必须连续进行，要求商品砼供应时间间隔不得超过30min，灌注中及时测量管内外砼面高度，并做好灌注记录。
　　4.施工中出现的问题及解决措施
　　4.1糊钻、埋钻
　　在粘土层钻进时，因泥浆太稠，进尺太慢，造成钻头糊粘。
　　处理方法是提高转速，加大泵量，稀泥浆钻进，选择合理的钻进参数。在钻头的结构设计上，要减少钻头构件；采用腰带翼板间不加焊肋板，确保液流畅通；保证翼板表面光滑，上边缘薄，呈锋刃状，有利于土屑成条移动与折断；提高钻进速度。
　　4.2断钻杆
　　钻杆折断主要集中在钻杆加强筋根部，造成钻杆脱落，原因一是钻杆壁厚度太薄，强度不够；二是部分钻杆本身及焊接质量不合格，造成应力过于集中形成裂纹；三是地层复杂，钻杆在孔内的受力状态变化大。钻杆在回转过程中，当钻头冲切不平整孔底岩石时，钻头及钻杆的重力作用迫使钻头中心线偏离钻孔轴线，钻杆带动钻头回转使钻杆环截面产生周期性拉压交变应力，且应力集中在钻具最大过渡断面，在回转扭矩的同时作用下造成疲劳折断。
　　解决办法主要有：将原来的壁厚12mm钻杆换成16mm钻杆；选择合理的钻进工艺参数；掉入孔内应及时打捞。可采用2块厚20mm以上的钢板（长度一般为20~25cm，宽10~15cm，割成像立式电扇风叶的形状，一般稍尖一点，另一端割成与钻杆半径相同的圆弧），把2块钢板制成弯钩，下入孔内打捞钻杆。
　　4.3浮笼
　　浮笼现象主要是砼灌注过程中速度过快或导管埋深太深造成，个别也因导管挂住钢笼提升时造成的上浮。
　　防止措施是商品砼一次性下砼方量较大，应适应控制砼关注速度，减小砼面对笼底的冲击；堪深砼面高度，及时拔除导管。
　　发现导管挂笼可转动导管使之脱离钢筋笼。
　　4.4灌注砼面高度确定
　　根据设计要求，采用地下连续墙的基坑（深12.5m），砼超灌1.5m，仍还有1m左右的上部钻孔为空灌段，用传统的探绳探测存在较大的误差。因此怎样确定砼的灌注深度，是一个必须解决的问题。我们采用打捞砼骨料的方法确定砼面的高度。
　　4.5商品砼的质量控制
　　砼质量直接影响到成根质量，现场专设一名质检员检查砼质量。做到测量砼塌落度，发现不合格则马上退货。同时砼灌注时检查砼中是否含有砼块等较大固体物，防止堵管。
　　5.桩基检测
　　本工程共设2根Φ700mm的试桩，进行单桩竖向抗压，静荷载实验。通过试验，2根桩单桩竖向抗压极限承载力均大于7000KN，满足设计需求。本工程工程桩全部做低应变检测，共检测1236根桩，一类桩217根，占92%，二类桩19根，占8%，均满足设计要求，试桩检测见表1.

表1静荷载试验表

桩号
S1
S2
桩长
46.12m
46.65m
桩径
700mm
700mm
荷载
7000KN
7000KN
沉降
15.07mm
14.34mm
　　6.结束语　　（1）认真熟悉施工图纸，熟悉地质情况，便于施工控制。
　　（2）尽可能的减少第二次清孔至水下砼灌注的时间间隔，有利于孔壁稳定，降低孔底沉渣厚度。
　　（3）在施工中取舍，缩短各道工序的作业时间，各施工段平行作业等措施，取得了良好的经济和社会效益。