砂性土中钻孔灌注桩施工质量控制要点

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1、砂性土中钻孔灌注桩施工质量控制要点引言灌注桩是指通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。依照成孔方法不同，灌注桩可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等多种。其中，钻孔灌注桩因其工艺特点，可不受桩径和桩深的限制，适用于粘性土、粉土、砂土、填土、碎石类，以及地质条件比较复杂、夹层多和风化不均、软硬变化较大的岩层，故广泛应用于高层、超高层的建筑物和重型构筑物中。但由于地下施工的不可预计因素，加之钻孔灌注桩的工序繁多，造成其质量离散性相对较大，容易出现塌孔、缩孔、孔斜、沉渣过大以及断桩、夹泥

2、等等质量问题，而这些问题之间往往存有很大的关联性和系统性，成孔质量为首要关键。数十年来，围绕钻孔灌注桩施工工艺改进和质量防范措施的研究较多，但对于超深钻孔灌注桩方面尚无针对性的实践经验成果，尤其在桩身进入砂性土层时的施工方面没有现行的规范和经验可依。通过在某超高层建筑桩基工程中的亲身实践，以及与各位同仁的研究认识到，采用泥浆护壁法成孔的超深钻孔灌注桩（工艺流程如图1所示），泥浆性能的好坏对于钻进成孔、清孔以及钢筋笼下放等工序环节上均起着重要的影响作用。无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是重要因素。本文即以该超高层建筑的桩基工

3、程实践为案例，通过改进泥浆循环系统、设置除砂设备和人工造浆等措施来调整控制泥浆比重、粘度指标，从而有效保证了超深钻孔灌注桩的一次成孔合格率和成桩质量。该控制措施和工艺方法可对类似钻孔灌注桩乃至地下连续墙施工提供实践经验。1.施工工艺与风险1.1工程概况该超高层建筑位于市区繁华区域，为超高层摩天大楼。主楼高度达600多米，地上121层，地下5层，基础埋深为30余米多。为降低对周边环境的影响，工程桩基形式选用了造价较高但施工噪音小、挤土效应低的钻孔灌注桩，在民用超高层建筑中属首次应用。主楼桩基直径1米，分为A、B两种桩型，成孔深度分别达86米和82米

4、，单桩承载力特征值均为10000KN。根据岩土勘察报告显示，工程场地地基土在150m深度范围内的土层主要由饱和粘性土、粉性土和砂土组成，自第⑦层起进入砂性土层，其中第⑧层粉质粘土层缺失，第⑦层和第⑨层为承压含水层，相为连通。1.2施工工艺经工程前期桩型试验，主楼钻孔灌注桩采用了泵吸反循环施工工艺，即在上部粘土层（25米深度）采用正循环，而下部砂土层进行泵吸反循环成孔。一清和二清均采用泵吸反循环的清孔方式。为了保证在砂层中钻进的稳定性和桩孔垂直度，桩基施工机械为GPS20型钻机，具有底盘稳、钻杆刚度大和钻头切削能力强等特点。等泥浆系统设计方面，除按

5、地方钻孔灌注桩施工规程中要求的设置循环池、废浆池等以外，特在施工现场安装ZX250型泥浆净化装置（除砂机），并采用专用膨润土和外加剂进行人工配制新浆，来适时调整和保证循环浆的性能。该工程主楼钻孔灌注桩施工泥浆系统如图3所示。1.3质量风险该工程主楼钻孔灌注桩成孔深度达80余米，桩径1米，在民用建筑工程中实属罕见，施工存在极大的难度，质量风险也较多。主要如下：（1）钻进困难。主楼钻孔灌注桩桩端进入⑨2层最多近10米，桩身在⑦层、⑨层两个砂性土层中的总长度约60米，如此长的砂层钻进深度给施工带了很大的难度。不仅单桩成孔时间增加，桩孔垂直度（该工程要求

6、为1/150～1/300）的控制也较为困难。图2地层与桩深示意图（2）清孔难。由于在砂层中钻进成孔，成孔循环泥浆的含砂量非常大，极易影响和破坏循环泥浆的粘度，泥浆握裹力下降，细砂沉积，导致清孔非常难。而孔底沉渣控制是保证桩基承载力和沉降的重要指标，故成为该工程施工质量的一大风险。同时，含砂量大，泥浆比重增加，其失水率也增加，泥皮则增厚，大大降低桩的侧摩阻力。（3）易缩径或坍孔。钻孔灌注桩钻进成孔时，若泥浆形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，孔壁的稳定性差，则易产生塌孔或缩颈。而一旦缩径或坍孔，都须进行重新扫孔和清孔，轻则影响施工进度，

7、重则影响到工程质量。对于该工程来说，较长深度含砂层的钻进，给孔壁稳定性带来很大的风险。2.控制措施与标准针对该超深桩基工程的特点及其风险，结合该地区以往钻孔灌注桩施工的经验和常见质量问题，参建各方认为，把成孔质量一次合格作为成桩质量控制的首要，而泥浆系统的稳定性则是保证成孔质量的关键，故在泥浆系统设置和泥浆性能保证方面采取了一系列措施。主要体现在以下四个方面：2.1人工造浆为了使泥浆能有效的起到护壁作用，开孔时使用人造新浆，选用优质纳基膨润土拌制并静置24小时后使用。经长时间循环使用，虽经除砂处理，但泥浆性能遭到一定破坏，如泥浆粘度指标降低，需适

8、当掺加新浆进行调整；再如粘度指标升高，可加入分散剂，经处理后仍达不到标准的必须废弃。同时，必须根据不同的土层，合理调整泥浆的配合比。2.