超长钻孔灌注桩的施工方法及质量控制

超长钻孔灌注桩的施工方法及质量控制

吴君清（三明市工程建设监理公司 365001）

[提要] 介绍超长钻孔灌桩主要施工方法及质量控制。

[关键词] 超长钻孔灌注桩；施工方法；质量控制；

Application of the Overlong Drilling and Grouting Pile

and Some Quality Control Measures

Abstact:The paper rports on a method of the pile foundation construction using the overlong drilling and grouting pile and also presents some suggestions of its quality control.

Keywords:overlong drilling and grouting pile; construction; quality control.

1前言

随着我国经济的迅猛发展，大跨结构及高层建筑的修建对基础承载力的要求愈来愈高。为满足高层建筑的需要，钻孔灌注桩的入土深度已达到百米。上海港汇广场位于徐家汇，占地面积5万平方米，55层办公塔楼2幢，35层住宅楼2幢，其余为12层裙楼。基础采用钻孔灌注桩，桩基础工程总造价达2.23亿元。其中两幢55层办公楼桩T1为φ850mm×83m共556根，T2为φ800mm×80m共586根。本文以上海港汇广场桩基工程施工为例，介绍了超长钻孔灌桩成孔、成桩的主要施工技术及事故处理方法和防治措施。

2成孔、成桩施工要点

2.1泥浆的配制

泥浆是超长钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节。泥浆作用是护壁、排碴、冷却钻头。泥浆的护壁作用是因为泥浆液柱压力作用在孔壁上，除平衡土压力、水压力外，还给孔壁一个向外的作用力，部分水渗入地层，在孔壁表面形成一层固体颗粒的胶结物－泥皮，性能良好的泥浆失水量小，泥皮薄而密，具有较高的粘结力，对维护孔壁稳定、防止塌孔起很大作用。上海地层为软土层，一般使用原土造浆，对造浆能力不强，粘性差、含有腐植质层段添加膨润土或增加化学处理剂（纯碱和CMC）。

(1)纯碱（Na2CO3）。在泥浆中加入纯碱的目的，是除去粘土中部分钙离子，将钙质土转变为钠质土，使土颗粒水化作用加强，加速粘土的分散，提高粘土的造浆率。

(2)羧甲基纤维素（CMC）。CMC系大分子化合物，在处理泥浆中主要用作降失水剂和增粘剂。由于水分子的作用，使泥皮质密而坚韧，同时CMC容于水中能增加泥浆的粘度，促使泥浆失水量下降。泥浆配制及性能指标见表1。

表1泥浆配制及性能指标

2.2钻机就位

钻机基台两端用平整的基台木垫平垫稳，调整天车中心、转盘中心、与桩位中心同为一垂线。安装完毕要

用水平尺和测锤校验。

2.3钻进

在钻进过程中针对不同的地层，根据试成孔施工情况及井径曲线分析，制定不同的钻进技术参数。由于③、④层为淤泥质、流塑性土层，必须用3PNL泵回水以减少泵量钻进，防止泥浆冲刷孔壁而造成塌孔扩径。同时，由于其含有腐植质，粘性差，造浆能力不强，要求使用用有护壁好、易形成泥皮、粘度在26秒以上的浓泥浆，必要时还应添加膨润土或提粘化学处理剂。另外，⑤粉质粘土层状态为可塑性，钻进时，必须减慢进尺，使钻头有足够的回转时间，削除孔壁变形产生的塑性土，防止缩径；同时应提高泥浆粘度，增强护壁能力，并不断上、下窜动钻头，检测孔径形状。⑤层中层位复杂，其本身层位替换及④层与⑤层的层位替换时，防止钻头钻进时软硬不均，造成孔斜或形成台阶。

2.4清孔

桩终孔一次清孔时用3PNL和4PNL双泵并联正循环清孔，同时还应将钻具一下活动并慢速转动约5分钟破碎泥块，并可不断改变泥浆循环上返通道，确保各断面的泥块返出，排出泥屑，时间不少于1.5小时，结束时，孔口应无泥块返出，泥浆密度应控制在1.30左右，粘度控制在22-25秒。二次清孔利用双泵正循环、导管反复活动替浆，逐渐替换掉浓泥浆，砼灌注前的泥浆密度控制在1.20左右，粘度在19-21秒之间，保证沉渣厚度小于100mm。

2.5灌注导管埋入砼面的深度

水下砼灌注过程中，导管应始终埋在砼中，严禁将导管提出砼面。埋入深度除按规范执行外，还应观察孔口返浆情况，如果孔口不能自动返浆，说明导管已埋入太深，应适当拔除导管。导管埋深选择见表2。卸导管前，应用重锤测绳测量砼面位置，并根据砼灌注量计算复核无误后方可卸管。砼面位置大于40米时，每次宜卸一节。

表2导管埋深选择

2.6导管捣插方法

拔管时，用上拔1m，下插0.5m的方法逐渐升降导管捣插砼，使桩身砼密实和桩周砼饱满。

3事故分析及质量控制措施

3.1孔斜

造成孔斜的原因有：钻机安装时，支撑不好、地层软硬不均匀，操作时在易斜孔段不适当加压钻进、转速过高造成晃动等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏孔。

为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要开慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻头都是有效的方法。

3.2缩径和扩径

液性指数 I L＞0.75呈软塑状态和流塑状态的粘性土而在 I L＞1.0 呈流塑状态的淤泥质软土层中成孔易造成缩孔现象。

防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。

扩径有些人认为有利无害，桩身有几处大肚子是好事，其实不然。

经过多年的实践，一些桩身混凝土质量没问题而承载力大大低于设计预计值的试桩，除了沉渣可能较大外，孔径实测和动测资料都显示有强烈扩径现象，通过再次复压也提高不多。可以认为是扩径影响了整桩的共同工作和侧摩阻力的整体发挥。