论文部分内容阅读
摘要：本文针对超高层建筑基础中旋挖钻孔灌注桩长度大、空桩段长、地质条件软弱、地下水位高等特点，详细介绍了桩基成桩施工工艺、质量控制及空桩处理措施。
关键词：较长空桩；旋挖钻孔灌注桩；施工技术
一、工程概况
云投集团总部和富滇银行总行办公楼工程由两栋双子塔楼及五层裙房组成，地下三层，地上35层，总高度168m，其工程桩基采用旋挖钻孔灌注桩，共1029根，桩径为Φ800mm，主楼区有效桩长为46m～53m。工程位于滇池湖积盆地边缘地带，属断陷湖积盆地地貌，该场地自然地面以下40m深度范围内的地基岩土以填土、粘土、粉质粘土、粉砂、有机质土为主。
二、主要技术难点
1、因本工程深基坑支护、土方开挖与工程桩施工在一个施工标段，如果在土方开挖完成后再进行桩基施工，现场工序无法衔接，施工工期过长，通过参建各方商讨决定，土方从现有自然地面施工工程桩，空桩长度达12.15m～18.7m，不易控制桩基施工质量。而且空成孔段若处理不及时或处理不到位，极易造成上部空桩段塌孔和周边工程桩施工时串孔等严重情况。
2、桩基有效桩长加上部空孔段桩基成孔最深达67.1m，且桩径较小，桩基垂直度控制难度大，若控制不好将直接影响钢筋笼下放、导管安装及水下混凝土浇筑，甚至直接影响成桩质量。
3、根据地质情况，地层有易塌孔的三个粉砂、粉土层，场地稳定的地下水位在0.7-4.2m之间，地下水位高，诸多因素影响成桩质量。
三、主要施工工艺及质量控制方法
1、旋挖机选择及施工场地处理
根据工程特点，现场采用三台三一重工SR220C旋挖钻机施工，桩机作业前在场地满铺1m厚砖渣并碾压密实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷，雨季施工时，桩机及挖掘机底部加铺20mm厚钢板路基箱。
3、护筒埋设
对桩位进行双向控制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。护筒由厚度10mm钢板制成，直径1m，长4m。护筒埋设至少高出地面30cm，以防止杂物、泥水流入孔内。先用旋挖钻机的螺旋钻头破除表面地层，因部分桩基护筒底土层不是黏土，对其进行换土回填夯实后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方。护筒埋设利用旋挖机的钻头挤压做相应的调整，避免位置偏移及倾斜。
3、泥浆制备
每台旋挖机配备泥浆池一个，移动式布置，容积为单桩灌注量的2倍以上，所有桩的施工均采用泥浆泵泵送回收泥浆。制备泥浆采用优质粘土、钠基膨润土及外加剂（CMC悬浮增稠剂及工业纯碱），泥浆比重1.15～1.25，其配比为水：钠基膨润土：粘土：CMC：纯碱：CMC=1000：200：60：3：3，采用圆筒式搅拌机在搅拌池内拌制。
4、钻孔施工
1）旋挖钻机就位后，调整钻杆垂直度，对准桩心点进行钻孔，确保孔身的垂直度小于1%。钻进前将泥浆倒入护筒内，初钻时在护筒底部低压慢速钻进，钻至护筒底下1m左右以后，可按正常速度钻进。钻进过程中严格控制钻速，进尺控制在 50cm～80cm，粉砂及粉土等易塌孔地层采用少进尺、慢进尺，采用轻压、低档慢速、稠泥浆的钻进方法。粘土层等可塑地层可适当增加进尺。
2）钻进时钻机司机应掌握好升降机钢丝绳的松紧度，以减少钻杆晃动。钻斗的升降速度一般控制在0.75～0.8m/s，在粉砂层中，升降速度应该更加缓慢，控制在0.4～0.65 m/s。在下放和提升钻头时速度要平稳，以免强烈的撞击造成孔壁坍塌，而且在钻进过程中要经常检查钻头通气孔，必须保证钻头通气孔的畅通无阻。旋挖机钻斗挖好土提升后打开钻头底板，将钻筒中的土倾卸到孔的一侧，并及时用挖掘机、铲车将挖出的土转运到场内堆土区。
3）钻进施工时随着孔深的增加应及时、连续地向孔内补充制备好的泥浆，维持护筒内的水头压力，防止孔壁坍孔。钻进过程中应保证泥浆面始终高于最高水位1.5m以上。当钻进至较深位置时尤其注意孔内的水头高度和提钻速度，水头高度必须能平衡孔内水压力，提钻速度应该降低，控制在0.3m/s左右。
4）垂直度控制：本钻机采用先进的电子调平装置，保持桅杆在施工作业中的铅垂状态，操作人员可通过显示屏观察钻进参数，以成孔桩的超声波检孔情况来控制钻杆的垂直度，施工管理人员随时对数据进行监测，并定期用测量仪器校正钻杆垂直度，有效地确保了桩孔垂直度要求。
5）清孔：成孔达到设计深度后用捞渣钻头清除孔底沉渣，沉渣厚度不应大于100mm。清孔应分两次进行，第一次在成孔后立即进行，第二次清孔在灌注混凝土导管安装过完成后进行，第二次清孔后的平均孔底沉淤厚度不应大于50mm。
6、钢筋笼制作与安装
钢筋笼桩分三段焊接，在现场加工成型后运到孔边进行焊接，用汽车吊吊起下放。为确保钢筋笼起吊时不变形，采用两点起吊，第一吊点设在钢筋笼的上部起吊加强筋位置，第二吊点设在钢筋笼的中点到三分之一长范围内，同时起吊两个吊点，使钢筋笼离开地面2米左右。第二吊点停用，继续起吊第一点，使钢筋垂直，然后解除第二吊点，将钢筋笼徐徐放入钻孔中，当第一节钢筋笼顶与平台顶距约1米时，临时支撑护筒上，并解除起吊钢丝绳。用同样的方法吊起第二节钢筋笼并按搭接焊连接，钢筋搭接接头必须满足规范要求，焊接完毕解除托卡继续下放，直到把整个钢筋笼下放完成，下放过程中应小心，不得碰撞孔壁，以免坍孔。在钢筋笼顶均匀焊接二～三根Φ16或Φ18的钢筋，上端设弯钩固定在护筒顶浇筑压板上，以防在砼浇注过程中的上浮。钢筋笼安放时必须使其垂直度及保护层达到设计要求。
7、水下砼的灌注
1）水下混凝土采用商品混凝土，罐车运至现场后，泵车泵送。
2）水下混凝土灌注导管直径为300mm，标准节长2.65m，底节长4m，分节段安放、连接，并使其位置居于孔中，轴线顺直，稳定沉放，防止卡挂钢筋笼。并用型钢制作浇注架，用于支撑悬吊导管。下导管前，预先对导管进行打压，以确定导管的密闭性。
3）导管埋深为2～4m，混凝土灌注过程中严禁将导管拔出砼面，派专人测量导管埋深，在灌注时用吊车带动导管上下起落把砼密实，起落时控制好高度，避免提管过高造成断桩。提拔导管时要经过测算，防止导管脱离混凝土面。
3）混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握，不使钢筋骨架倾斜、移位，如发现骨架上升时，应立即停止提升导管，使导管降落，并轻轻摇动使之与骨架脱开。混凝土灌注到桩孔上部6.0m以内时，可不再提升导管，直到灌注至设计标高后一次拔出。
8、空桩段处理措施
1）为避免上部空桩段塌孔，在成桩后及时用泥浆泵抽出空桩段泥浆并采用不易沉降的碎石回填。
2）空桩段过长，用目测无法观察到桩顶标高，采用测绳控制时由于桩顶浮浆影响，测锤容易坠入浮浆中，相当不易控制混凝土的浇筑高度，因此采取比桩顶标高超灌1.5m深混凝土，通过测孔深测绳来控制，待土方挖至基坑底时凿除超灌混凝土。
3）空桩段加焊钢筋笼吊筋、压筋，钢筋笼吊筋采用3根φ16三级钢，为保证注浆管在空桩段的垂直度，避免由于注浆管弯曲导致浇筑混凝土导管下不去，因此在注浆空桩段底部及上口用φ22加强箍固定。
四、结束语
本工程采用在现有地面空灌施工工程桩，较原计划土方开挖完后再施工旋挖桩的施工工序安排，提前了近四个月的施工工期，如期移交了主楼的施工场地。且在旋挖桩施工过程中未发生一起坍孔、埋钻、掉钻、卡钻等事故，桩基施工质量得到有效控制，其施工经验值得推广。
参考文献：
[1]宋孝森，张天许，朱光华.海上超长钻孔灌注桩旋挖机成孔施工技术.施工技术，2012.NO.4
[2]邝立生.旋挖钻孔灌注桩在地铁围护结构施工中的应用.西部探矿工程，2010.10
关键词：较长空桩；旋挖钻孔灌注桩；施工技术
一、工程概况
云投集团总部和富滇银行总行办公楼工程由两栋双子塔楼及五层裙房组成，地下三层，地上35层，总高度168m，其工程桩基采用旋挖钻孔灌注桩，共1029根，桩径为Φ800mm，主楼区有效桩长为46m～53m。工程位于滇池湖积盆地边缘地带，属断陷湖积盆地地貌，该场地自然地面以下40m深度范围内的地基岩土以填土、粘土、粉质粘土、粉砂、有机质土为主。
二、主要技术难点
1、因本工程深基坑支护、土方开挖与工程桩施工在一个施工标段，如果在土方开挖完成后再进行桩基施工，现场工序无法衔接，施工工期过长，通过参建各方商讨决定，土方从现有自然地面施工工程桩，空桩长度达12.15m～18.7m，不易控制桩基施工质量。而且空成孔段若处理不及时或处理不到位，极易造成上部空桩段塌孔和周边工程桩施工时串孔等严重情况。
2、桩基有效桩长加上部空孔段桩基成孔最深达67.1m，且桩径较小，桩基垂直度控制难度大，若控制不好将直接影响钢筋笼下放、导管安装及水下混凝土浇筑，甚至直接影响成桩质量。
3、根据地质情况，地层有易塌孔的三个粉砂、粉土层，场地稳定的地下水位在0.7-4.2m之间，地下水位高，诸多因素影响成桩质量。
三、主要施工工艺及质量控制方法
1、旋挖机选择及施工场地处理
根据工程特点，现场采用三台三一重工SR220C旋挖钻机施工，桩机作业前在场地满铺1m厚砖渣并碾压密实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷，雨季施工时，桩机及挖掘机底部加铺20mm厚钢板路基箱。
3、护筒埋设
对桩位进行双向控制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。护筒由厚度10mm钢板制成，直径1m，长4m。护筒埋设至少高出地面30cm，以防止杂物、泥水流入孔内。先用旋挖钻机的螺旋钻头破除表面地层，因部分桩基护筒底土层不是黏土，对其进行换土回填夯实后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方。护筒埋设利用旋挖机的钻头挤压做相应的调整，避免位置偏移及倾斜。
3、泥浆制备
每台旋挖机配备泥浆池一个，移动式布置，容积为单桩灌注量的2倍以上，所有桩的施工均采用泥浆泵泵送回收泥浆。制备泥浆采用优质粘土、钠基膨润土及外加剂（CMC悬浮增稠剂及工业纯碱），泥浆比重1.15～1.25，其配比为水：钠基膨润土：粘土：CMC：纯碱：CMC=1000：200：60：3：3，采用圆筒式搅拌机在搅拌池内拌制。
4、钻孔施工
1）旋挖钻机就位后，调整钻杆垂直度，对准桩心点进行钻孔，确保孔身的垂直度小于1%。钻进前将泥浆倒入护筒内，初钻时在护筒底部低压慢速钻进，钻至护筒底下1m左右以后，可按正常速度钻进。钻进过程中严格控制钻速，进尺控制在 50cm～80cm，粉砂及粉土等易塌孔地层采用少进尺、慢进尺，采用轻压、低档慢速、稠泥浆的钻进方法。粘土层等可塑地层可适当增加进尺。
2）钻进时钻机司机应掌握好升降机钢丝绳的松紧度，以减少钻杆晃动。钻斗的升降速度一般控制在0.75～0.8m/s，在粉砂层中，升降速度应该更加缓慢，控制在0.4～0.65 m/s。在下放和提升钻头时速度要平稳，以免强烈的撞击造成孔壁坍塌，而且在钻进过程中要经常检查钻头通气孔，必须保证钻头通气孔的畅通无阻。旋挖机钻斗挖好土提升后打开钻头底板，将钻筒中的土倾卸到孔的一侧，并及时用挖掘机、铲车将挖出的土转运到场内堆土区。
3）钻进施工时随着孔深的增加应及时、连续地向孔内补充制备好的泥浆，维持护筒内的水头压力，防止孔壁坍孔。钻进过程中应保证泥浆面始终高于最高水位1.5m以上。当钻进至较深位置时尤其注意孔内的水头高度和提钻速度，水头高度必须能平衡孔内水压力，提钻速度应该降低，控制在0.3m/s左右。
4）垂直度控制：本钻机采用先进的电子调平装置，保持桅杆在施工作业中的铅垂状态，操作人员可通过显示屏观察钻进参数，以成孔桩的超声波检孔情况来控制钻杆的垂直度，施工管理人员随时对数据进行监测，并定期用测量仪器校正钻杆垂直度，有效地确保了桩孔垂直度要求。
5）清孔：成孔达到设计深度后用捞渣钻头清除孔底沉渣，沉渣厚度不应大于100mm。清孔应分两次进行，第一次在成孔后立即进行，第二次清孔在灌注混凝土导管安装过完成后进行，第二次清孔后的平均孔底沉淤厚度不应大于50mm。
6、钢筋笼制作与安装
钢筋笼桩分三段焊接，在现场加工成型后运到孔边进行焊接，用汽车吊吊起下放。为确保钢筋笼起吊时不变形，采用两点起吊，第一吊点设在钢筋笼的上部起吊加强筋位置，第二吊点设在钢筋笼的中点到三分之一长范围内，同时起吊两个吊点，使钢筋笼离开地面2米左右。第二吊点停用，继续起吊第一点，使钢筋垂直，然后解除第二吊点，将钢筋笼徐徐放入钻孔中，当第一节钢筋笼顶与平台顶距约1米时，临时支撑护筒上，并解除起吊钢丝绳。用同样的方法吊起第二节钢筋笼并按搭接焊连接，钢筋搭接接头必须满足规范要求，焊接完毕解除托卡继续下放，直到把整个钢筋笼下放完成，下放过程中应小心，不得碰撞孔壁，以免坍孔。在钢筋笼顶均匀焊接二～三根Φ16或Φ18的钢筋，上端设弯钩固定在护筒顶浇筑压板上，以防在砼浇注过程中的上浮。钢筋笼安放时必须使其垂直度及保护层达到设计要求。
7、水下砼的灌注
1）水下混凝土采用商品混凝土，罐车运至现场后，泵车泵送。
2）水下混凝土灌注导管直径为300mm，标准节长2.65m，底节长4m，分节段安放、连接，并使其位置居于孔中，轴线顺直，稳定沉放，防止卡挂钢筋笼。并用型钢制作浇注架，用于支撑悬吊导管。下导管前，预先对导管进行打压，以确定导管的密闭性。
3）导管埋深为2～4m，混凝土灌注过程中严禁将导管拔出砼面，派专人测量导管埋深，在灌注时用吊车带动导管上下起落把砼密实，起落时控制好高度，避免提管过高造成断桩。提拔导管时要经过测算，防止导管脱离混凝土面。
3）混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握，不使钢筋骨架倾斜、移位，如发现骨架上升时，应立即停止提升导管，使导管降落，并轻轻摇动使之与骨架脱开。混凝土灌注到桩孔上部6.0m以内时，可不再提升导管，直到灌注至设计标高后一次拔出。
8、空桩段处理措施
1）为避免上部空桩段塌孔，在成桩后及时用泥浆泵抽出空桩段泥浆并采用不易沉降的碎石回填。
2）空桩段过长，用目测无法观察到桩顶标高，采用测绳控制时由于桩顶浮浆影响，测锤容易坠入浮浆中，相当不易控制混凝土的浇筑高度，因此采取比桩顶标高超灌1.5m深混凝土，通过测孔深测绳来控制，待土方挖至基坑底时凿除超灌混凝土。
3）空桩段加焊钢筋笼吊筋、压筋，钢筋笼吊筋采用3根φ16三级钢，为保证注浆管在空桩段的垂直度，避免由于注浆管弯曲导致浇筑混凝土导管下不去，因此在注浆空桩段底部及上口用φ22加强箍固定。
四、结束语
本工程采用在现有地面空灌施工工程桩，较原计划土方开挖完后再施工旋挖桩的施工工序安排，提前了近四个月的施工工期，如期移交了主楼的施工场地。且在旋挖桩施工过程中未发生一起坍孔、埋钻、掉钻、卡钻等事故，桩基施工质量得到有效控制，其施工经验值得推广。
参考文献：
[1]宋孝森，张天许，朱光华.海上超长钻孔灌注桩旋挖机成孔施工技术.施工技术，2012.NO.4
[2]邝立生.旋挖钻孔灌注桩在地铁围护结构施工中的应用.西部探矿工程，2010.10