高层建筑旋挖钻孔灌注桩施工技术宋玉艳

高层建筑旋挖钻孔灌注桩施工技术宋玉艳

宋玉艳

滕州市房地产服务中心山东滕州277500

摘要：在建筑行业不断发展的同时，科学技术也在不断进步，建筑工程在逐渐向着高层与超高层方向发展，传统的人工挖孔桩正被旋挖钻孔灌注桩技术所取代；一幢幢摩天大楼平地而起的同时对于桩基承载性能的要求同样也不断提升；旋挖式钻孔灌注桩施工工艺可以很好的解决成孔过程中可能遇到的诸如塌孔、缩径、断桩、排浆等问题，能够更好的保障桩基施工质量下文简要阐述旋挖钻孔灌注桩技术的基本工作原理，以及实践旋挖钻孔灌注桩施工中的控制要点、重点、难点等问题进行总结，旨在为类似工程提供参考与借鉴。

关键词：高层建筑；旋挖钻孔灌注桩；施工技术

1工程概况

某住宅楼，11#楼为剪力墙结构体系，基础为桩承台加防水板，地下3层，地上30层。基础埋深约为10.950m，±0.000绝对标高为794.600m。工程桩总桩数为136根，其中包括3根试桩，12根锚桩。建筑桩基设计等级，甲级，桩身直径为700mm，混凝土等级工程桩及锚桩为C35，试桩均为C50。地下车库采用现浇钢筋混凝土框架结构，基础为桩承台加防水板，地下2层。±0.000绝对标高为794.500m。GCZ1总桩数为122根，其中包括3根抗压试桩，12根锚桩；3根抗拔试桩。GCZ2总桩数为338根，其中包括4根抗压试桩，16根锚桩，4根抗拔试桩。GCZ3总桩数为70根，其中包括3根抗压试桩，3根抗拔试桩。建筑桩基设计等级为甲级，桩身直径为700mm，混凝土等级工程桩及锚桩为C35，试桩均为C45。

2旋挖钻孔灌注桩的钻孔技术要点

2.1施工前准备

在复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩的钻孔技术应用质量要想得到保障，首先一定要做好施工前的准备工作，可以从以下两个方面着手，一方面，做好施工前的资料准备工作。施工之前需要对施工现场地质资料，水文地质资料，施工图等多方面资料进行准备。对地下构筑物，地下管线以及周边建筑做好调查资料，并委托有资质的试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验，做好桩基工程的施工组织设计或施工方案，有关载荷，施工工艺的试验参考资料。另一方面，则需要对施工机械与设备加强管理，像是全站仪，旋挖钻孔机，水准仪，电焊机等设备，需要具备相应的出厂合格证，并在有效检验期内使用。

2.2旋挖工法破岩钻进理论计算

根据施工实践，旋挖钻机穿越第四系土层时，旋挖钻机旋挖斗活门底板或短螺旋钻头上的切削刃用斗齿。当旋挖钻机穿越岩石单轴饱和抗压强度20MPa以内的岩层，活门底板或短螺旋钻头上的切削刃用截齿。旋挖钻机穿越岩石单轴饱和抗压强度20MPa以上岩层，旋挖斗的边缘加切削刃，俗称筒钻，此时，岩石单轴饱和抗压强度60MPa以内，切削刃用截齿；岩石单轴饱和抗压强度60MPa以上，切削刃用牙轮齿。

无论用截齿，还是牙轮齿，破岩前必须齿尖先楔入岩层内，此时，钻进压力P按下式确定。

其中，P为旋挖钻机提供的钻进压力；α为P1与水平面的夹角；P1为平行于截齿齿尖或牙轮齿齿尖的钻进压力分量；P2为垂直于截齿齿尖或牙轮齿齿尖的钻进压力分量；S为每个截齿或牙轮齿与混凝土接触的齿尖面积；fcu为岩石单轴饱和抗压强度。

当齿尖所受到的压强不小于岩石单轴饱和抗压强度时，齿尖楔入岩层表面进入岩层内部。因为岩石单轴饱和抗压强度大于岩石饱和抗剪强度，当齿尖随钻杆旋转时，在扭矩（MT）作用下，楔入岩层内部的齿尖在岩层内部进行切削作用，对岩层进行剪切破坏，把孔内岩层与孔外岩层分离开来。

由上式计算得到的钻进压力，减去钻杆重量，即为动力头装置所需要提供的加压力（FV）。

2.3钻进成孔

（1）钻机取上来的渣土应及时处理。倒渣时用人工浇水以控制扬尘。（2）钻机完活后根据机械仪表和机械施工记录检测成孔质量是否满足设计要求，扩孔深度在设计值上增加500mm，孔底沉渣厚度是否符合规范要求（<50mm）；以上工序完工后请及时从孔口撤出钻机，防止压塌桩孔。孔口要用铁箅子盖上，以防止有人及杂物坠落的危险。（3）旋挖钻机成孔后应及时的进行灌注混凝土以防止塌孔[2]。（4）成孔采用跳挖方式，钻头倒出的渣土距桩孔口最小距离应大于6m，并应及时清除外运。（5）钻进过程中，随时清理孔口积土，遇地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理，钻进过程中控制钻进速度。（6）按试成孔确定的参数进行施工，记录成孔过程参数。

2.4做好清孔工作

在应用钻孔技术进行施工时，还需要做好清孔工作，这也是确保灌注桩施工质量的重要环节，所以在实际施工过程中，相关人员一定要加强对清孔施工的环节把控。在实际施工过程中，桩孔终孔后先进行初次清孔，将钻头提出桩孔安装导管并将导管顶部接上大型泥浆泵，泵入性能指标符合要求的新泥浆循环施工，直到清除孔底沉渣，并在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔，这样就能就可以有效的实施清孔作业，有效保证混凝土成柱的质量。为此，在应用钻孔技术进行施工的时候，施工人员一定要结合施工现场需求来进行具体的分析与施工，这样才能将钻孔技术的价值发挥到最佳，让钻孔技术重点清孔工作质量得以有效提升。

2.5钢筋笼吊装

（1）钢筋笼应设置2—4个恰当的起吊点位置，且起吊点须加强。（2）钢筋笼全部入孔后，应检查、校正安放位置，并做好记录，定位钢筋笼。（3）桩身混凝土灌注完毕，待初凝后可解除钢筋笼的固定措施。

2.6灌注混凝土成桩

（1）导管吊放入孔，应将密封圈放正、压实，确保密封性能良好；导管在桩孔内应保持居中，并记录导管单节长度、总长度和导管底部位置。（2）混凝土输送到孔口时，应检查其坍落度及和易性。（3）混凝土初灌量确定：

混凝土初灌量计算公式：V≥1/4πd²h1+1/4πKD²h2rw/rc

式中：V-混凝土初灌量（m3）；h1-导管内混凝土高度，h1=（h-h2）（m）；h-桩孔深度（m）；h2-导管外混凝土面高度（m），取2-6m；rw-泥浆密度，11-12KN/m3；rc-混凝土密度，23-24KN/m3；d-导管内径（m）；K-混凝土充盈系数，取1.1；D-桩孔直径（m）。

2.7桩端后注浆要求

（1）注浆管为直径30mm无缝钢管，深入桩底0.3～0.5m，注浆口露出地面0.5m以上，注浆管扩散头应封闭牢靠，施工前应做好封堵，以防异物落入管中。与钢筋笼安放同时进行，每根桩预埋二根注浆管，与纵筋一起伸至桩底。（2）导管应根据桩径大小确定：≤1200mm桩，沿钢筋笼对称设置2根；1200～2500mm桩对称设置3根。（3）注浆采用42.5MPa级水泥，最终注浆压力不小于4MPa，水灰比为0.55，注浆流量不宜超过75L/min，单桩水泥用量不小于1.2t；后注浆作业前，进行注浆试验，优化并最终确定注浆参数。（4）注浆作业点和成孔作业点距离不宜小于8～10m。（5）混凝土桩体浇捣2天后，开始桩端压力注浆。（6）当满足下列条件时，可以终止注浆：A.注浆总量和注浆压力均达到设计要求；B.注浆总量已达到设计值75%，且注浆压力超过设计值；C.当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改间歇注浆，间歇时间为30～60min，或调低浆液水灰比。

结论

旋挖钻孔灌注桩成桩质量直接影响到建筑工程的整体效益。因此，施工人员必须加强对旋挖钻孔灌注桩施工技术的认识，严格按照相关规范规程进行施工操作，以确保旋挖钻孔灌注桩的施工质量。

参考文献：

[1]樊敬亮.机械回旋钻机穿越硬可塑黏性土层的关键施工工艺研究[J].河南科学，2017，35（9）：1483-1486.

[2]许明，刘先珊，周泽宏，等.旋挖钻机钻进入岩判定与地层识别方法[J].中南大学学报（自然科学版），2017，48（12）3344-3349.