关于水下灌注桩超灌量的控制分析

关于水下灌注桩超灌量的控制分析

薛宝海梁华站郑辉才郭思壮魏礼王凤然

中国建筑第八工程局有限公司海南省海口市570100

摘要：在我国经济高速发展的带动下，涌现出许多大型基础建筑。高层及超高层建筑的高速发展，使得各种桥梁、渡槽、深基坑支护和高层建筑等得到了快速发展。其中桩基础技术在建筑领域得到广泛的应用。在桩基类型中，灌注桩最为普遍，灌注桩施工中以钻孔灌注桩为主。尽管灌注桩施工技术成熟，但控制好灌注桩的浇灌质量任然是直接影响工程成本管控的一大难点。

关键词：水下灌注桩；超灌量；成本效益

引言

钻孔灌注桩具有低噪音、小振动、无挤土，对周围环境及临近建筑影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适用各种地质条件和不同规模建筑物等优点。这种施工方法，可以大大简化施工，缩短工期，降低工程造价，而且所需设备简单，操作方便。由于灌注桩大部分埋在地底下，无法直观检查验收，其施工难度也大，施工成本高并且易产生质量事故。因此在桩基施工阶段，灌注桩的浇灌质量管控能达到降本增效的作用。本文结合海口美兰国际机场二期扩建项目桩基施工技术分析，如何控制钻孔灌注桩成桩超灌量，确保灌注桩的施工质量及降低施工成本。

一．工程概况

美兰国际机场二期扩建项目，总建筑面积约29.6万m2，其中中心区建筑面积约23.7万m2。本项目主要由中心区主楼、东西向总进深约为405m，主楼进深196.75m。地上4层，地下1层，建筑高度33.74m。

二．桩基设计及工程量

本工程±0.00为绝对标高16.15m，抗浮设计水位绝对标高为16.00m。航站楼中心区总桩数约3088根，采用桩基独立承台+抗水板基础，承台厚2.0-3.0m，桩下布桩，桩径为0.8m，地下一层区域有效桩长不小于30.0m，单桩竖向抗压承载力特征值4000KN，其余区域有效桩长不小于35.0m，单桩竖向抗压承载力特征值4500KN；地下一层区域部分承台桩基一桩两用，即兼作抗拔桩，单桩竖向抗拔承载力特征值1800KN。所有桩基采用旋挖钻孔灌注施工工艺，桩端后注浆施工工艺。

三．场地主要水文地质地貌特征

工程场地附近除暗塘外未发现不利于工程建设的埋藏物及滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝等不良地质作用，而在粘土层中局部揭露中风化玄武岩孤石，采用天然地基时，易引起地基的不均匀沉降，采用桩基方案施工时，要穿透孤石，以下部稳定岩层为持力层，在南头水库范围分布有淤泥质粉质粘土，该层属于软弱土，属抗震不利地段，地基存在震陷影响，地基条件较差。根据场地地质情况分析，在钻孔灌注桩施工时，成孔易形成塌孔穿孔现象，从而影响钻孔灌注桩的浇筑量控制。

四．超灌量成因分析

水下灌注桩浇灌时，首批混凝土在导管底部与泥浆冲洗液相互掺合会形成一地厚度的浮浆稀释层。当混凝土与导管有一定埋深后，均速缓慢抬升导管浇筑时后续的混凝土会把浮浆稀释层抬升到最上层，最终在桩顶凝固成浮浆、泥渣等混杂层。而该杂质层及其下的低劣混凝土层强度低，不满足桩身设计规范要求应予以凿除。混杂浮浆层的厚度取决于孔内清洁程度。孔底沉渣多，则浮浆厚，成孔进行清孔时，冲洗的越干净则浮浆层越薄，最终在桩顶所形成的杂质层也就越薄。一般情况下桩顶所形成的杂质层有30-50cm。所以在保证设计桩顶标高的前提下又能保证桩本身的强度质量要求，根据«建筑桩基技术规范»JGJ94-2008中对于桩基超灌得规定灌注桩得超灌量应控制在0.8-1m。桩基超灌量一方面存在施工工艺的局限性，另一方面主要还是由于泥渣被压至桩顶与混凝土混为一体导致无法准确判断与砼的分层界线，因此无法确认泥渣与砼的混合物的厚度。往往施工管理人员为了保证桩基的质量宁可超灌2m甚至更多，这样却大大增加了施工成本。因此做好桩基施工前准备与技术交底以及加强现场施工过程管控尤为重要。

4.1施工组织设计的影响

项目的实施过程中，由于施工场地的局限性和施工进度的影响在桩基施工前的准备当中，对施工人员的技术交底以及施工场地的平整也比较关键。在海口美兰机场二期扩建工程航站楼项目中，为保证项目进度的顺利实施，在土方开挖至±0.00m时进行桩基钻孔施工。北侧浅基坑桩顶标高大部分为-3.95m～-4.55m，而南侧深基坑桩顶标高大部分为-9.95m～-10.55m，因此产生空桩厚度的增加，同时也提高了现场施工人员对桩基浇灌时标高的控制难度。

4.2成孔工艺的影响

钻孔应以控制桩端标高为主，（灌注桩多为端承桩，应以贯入度为主，标高控制为辅。摩擦桩是以标高控制为主）桩端全面进入持力层的深度，对于黏土、粉土不宜小于2d，沙土不小于1.5d，碎石类不小于1d，其中d为桩径。本工程桩径均为800mm桩长30m和35m，桩端持力层为粉质粘土，桩长20m桩端持力层为⑾-2贝壳碎屑石。局部地段有可能按设计桩长实际桩端达不到设计要求的土层，或者出现其他异常现象，施工单位应根据钻进情况及时通知设计人员及有关单位协商解决。钻孔施工前钻机就位要准确，旋挖过程中随时监控旋臂的垂直度，以保证成孔的垂直度，以及泥浆制备合格后即开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始要放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢钻，防止旋挖提升过快导致塌孔缩孔现象。孔深度达到要求后，进行第一次清孔，保证孔底沉渣厚度小于100mm。清孔的效果直接影响到后面混凝土浇筑的质量，另外钢筋笼在吊装入孔时，要均匀下落，保证钢筋笼居中，逐段放入孔内至设计标高。吊放过程中不允许左右旋转。若遇阻应停止下放，待查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。终孔后至灌注混凝土前，还应进行二次清孔。灌注桩混凝土的充盈系数不得小于1.03，也不宜大于1.3，如充盈系数过大，需查明原因，并采取相应措施。

4.3灌注工艺的影响

灌注水下混凝土之前测量孔底及标高，并探测沉渣厚度，如沉渣厚度超过规定，通过泵吸反循环清孔，满足要求后立即灌注水下混凝土。一定要把握好砼的质量，坍落度控制在180～220内。当下导管时，导管底部与孔底的距离以能放出混凝土为原则，一般为30～50cm。首批混凝土连续不断地灌注后，应有专人测量孔内混凝土面高度，并计算导管埋置深度，一般控制在2～6m，不得少于1m或大于6m。严禁导管提出混凝土面。应及时填写水下混凝土灌注记录。如发现导管内大量进水，应立即停止灌注，查明原因，处理后再灌注。水下灌注必须连续进行，严禁中途停灌。灌注中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位变化情况，及时测量孔内混凝土面上升高度和分段计算充盈系数（充盈系数应在1.03～1.3之间），不得小于1。导管提升时，不得挂住钢筋笼，可设置防护三角形加筋板或设置锥形法兰护罩。灌注将结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大。出现混凝土顶升困难时，可以小于300mm的幅度上下串动导管，但不许横向摆动，确保灌注顺利进行。施工时要严格控制桩长和桩顶标高，要做到既不多灌浪费混凝土，增加成本，又不少灌影响质量。

五．总结

由上述分析可知，确立超灌量应综合考虑地层条件、孔径大小、泥浆性能、成孔工艺以及灌注工艺等多方面因素，尤其是成孔工艺和灌注工艺。对于现场施工条件的局限性以及艰苦的作业环境，做到一次性成型实属不易，宁可超灌1m以上也要确保桩基质量符合规范要求，因此加强现场施工过程管控和责任管理是保证施工质量的重要直接手段，才能真正达到推进度降成本增效益。

施工技术规范是指导设计施工的依据，应源于实践又回归实践，接受实践的检验，地基基础工程中的设计和施工更是不可分割的整体。设计人员要深入施工现场，了解施工技术的革新和发展，并根据工程实际完善设计方案。施工单位也应在实践当中摸索寻求施工技术的不断创新，勇于尝试新技术新工艺的实施应用，并及时反馈实施效果，促进行业技术规范的不断完善。

参考文献：

[1]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）

[2]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

[3]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）