钻孔灌注桩技术在高层建筑基础中的应用

罗瑞忠

[摘要]首先,简要介绍应用钻孔灌注桩的高层建筑工程;然后,阐述钻孔灌注桩的关键施工技术;最后,对施工中常见质量问题进行分析,并提出相应的处理措施。

[关键词]钻孔灌注桩 施工技术 高层建筑

中图分类号:TU97文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0920103-01

一、工程概况

某工程为商品房住宅小区,框剪结构,由2幢20层主楼组成,设计2层地下室。根据地质勘察报告,该场地岩土层自上而下可划分为:

1.素填土,成分以粘性土为主;2.粉质粘土,系风化残积土;3. 中风化钙质页岩,成分主要为泥质,次为钙质,风化裂隙发育;4.硬塑粘土夹碎石,以粘土为主,碎石成分为中风化钙质页岩、中风化炭质页岩,该层呈透镜体;5.中风化炭质页岩,主要成分为方解石、次为炭质。

分析场地的地层情况,确定该高层住宅楼桩基础形式采用钻孔灌注桩,第五层中风化炭质页岩作为桩基础持力层,工程桩总数为128根,桩径为φ1000mm～φ2000mm,设计桩长为15～20m,桩身砼设计强度为C40,承载力设计值为7400～29000KN。

二、钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩施工工艺流程:排除障碍物、平整场地～泥浆制备～埋设护筒～放样定位、搭设钻机平台～检验垂直度、安装钻机并定位～钻孔～清孔并检查成孔质量～钢筋笼制作及安装～二次清孔～安设导管～灌注砼～拔出护筒～养护(检查质量)。下面介绍钻孔灌注桩施工中的关键技术。

(一)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。1.钻具联结要牢固,铅直,初期钻进速度不要太快;2.钻进过程中,经常测试泥浆指标变化情况,并注意调整钻孔内泥浆浓度;3.经常检查机具运转情况,发现异常情况立即查清原因,及时处理;4.经常注意观察钻孔内附近地面有无开裂或护筒、桩架是否倾斜。

(二)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。1.钻孔到设计深度后,应对孔径,孔偏斜度、孔深等进行验收,在检查完全符合设计要求时,应立即进行清孔,避免隔时过长以致泥浆沉淀,引起钻孔坍塌;2.清孔方法是随着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;3.清孔时应保持钻孔内泥浆面高于地下水位1.5-2.0m防止塌孔;4. 清孔达到要求,由监理工程师再次验收孔深,泥浆和沉渣厚度。

(三)钢筋笼制作与安装。1.钢骨架采用现场绑扎,钢筋的进料、除锈、下料、弯制等均符合设计及规范要求;2.在下吊时注意骨架不得变形,因此绑扎或焊接点的密度要多;3.为确保保护层厚度可用预制砼垫块绑扎与钢架四周,预制砼垫块厚度为容许的最小保护层厚度;4.钢骨架放入时利用钻孔机架缓慢放下,并控制好标高,当最后的砼初凝时,应割断钢骨架的吊环,使钢骨架不影响砼收缩,避免钢筋和砼分离;5.钢筋骨架制作和吊放的允许偏差:主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;骨架倾斜度±0.5%;骨架外径±10mm;骨架中心平面位置20mm;骨架保护层厚度±20mm;骨架顶端高程±20mm。

(四)灌注砼。1.灌注砼前,应进行终孔检测。砼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。2.桩采用导管法输入灌浇,导管为钢管,直径25cm,每节长为2M,导管入孔时丝扣接头接长下放,当导管底部离浇捣处30～50公分时,停止接管,然后安装漏斗,准备灌注砼。3. 在整个灌注时间内,出料口应伸入先前灌注的砼内至少2m,以防止泥浆及水冲入管内,且不得大于6m。4.砼应连续灌注,中断时间不超过30分钟,浇灌砼需每根桩一次浇捣完成。5.灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般为0.5-1.0m。6.砼灌制完成后,立即拔出护筒,拔出的护筒应清洗干净,移至下一桩位埋设。

三、钻孔灌注桩易发主要质量问题及对策

仅对本工程地质条件桩基施工造成的孔壁坍塌、桩身缩颈、钻孔偏斜问题进行分析并给出防治措施。

(一)孔壁坍塌

1.原因分析。(1)泥浆比重不够,未形成坚实可靠的护壁;(2)孔内水头高度不够,或孔内出现承压水,降低了静水压力;(3)护筒埋置太浅,下端孔口坍塌;(4)在松砂层中钻进时,进尺太快;(5)提住钻头钻进时,回转速度过快,空转时间太长。

2.预防措施。(1)在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺,选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆;(2)小心轻放钢筋笼保护孔壁;(3)加强护筒固定措施;(4)严格控制冲程高度和炸药用量。

3.处理方法。(1)如发生孔口坍塌,可回填,重新埋设护筒再钻;(2)如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘土混合物到坍孔位置以上1-2米,如孔壁坍塌严重应全部回填,待回填物沉积密实后再行钻进。

(二)桩身缩颈

1.原因分析。灌注砼过程中孔壁坍塌内挤:地层条件差,流砂、淤泥层厚;钢筋笼外砼离析,充填不紧密;砼浇注中断,导管上拔时管口脱离砼面,泥土挤入桩位。

2.预防措施。改变施工工艺,加速浇注砼进程;缩短成孔与浇注砼之间的停孔时间:改变砼塌落度。掺外加剂;严防导管管口超出砼面高程。

3.处理方法。不严重者核算其实际承载力;严重者补桩,以两根较小直径者代着原来一根直径较大者,等代补桩;补锚杆静压桩。

(三)钻孔偏斜

1.原因分析。(1)钻孔中遇较大的孤石或探石头;(2)扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;(3)钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷;(4)钻杆弯曲,接头不直。

2.预防措施。(1)安装钻机时要使转盘、底座水平,起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上,并经常检查校正;(2)由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大。必须在钻架上增添导向架,使其沿导向架向下钻进;(3)钻杆、接头应逐个检查,及时调正。主动钻杆弯曲,要用千斤顶及时调直;(4)在有倾斜的软、硬地层钻进时,应吊住钻杆控制进尺,低速钻进。或回填片石、卵石冲平后再钻进。

3.处理方法。查明钻孔偏斜的位置和程度。一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔,使钻孔正直。偏斜严重时,应回填砂粘土到偏斜处,待沉积密实后再钻。冲击钻进时,应回填砂砾石和黄土待沉积密实后再钻进。

四、工程检测

对工程的钻孔灌注桩主要采用了如下几种检测手段:1.成孔质量检测,检测数量300个。2.试桩载荷试验,检测试桩数量10根。3.高应变动力检测,检测数量20根。4.低应变动力检测,检测数量40根。

检测结果:本工程的钻孔灌注桩的检测参数均满足设计要求。

参考文献:

[1]张忠亭等著,钻孔灌注桩设计与施工,中国建筑工业出版社,2007年02月.

[2]张忠苗主编,桩基工程,中国建筑工业出版社,2007年12月.

[3]刘金波主编,建筑桩基技术规范理解与应用,中国建筑工业出版社,2008年09月.