超長鉆孔灌注樁施工技術

【摘要】天津高新區中央商務區高銀117大廈樁基礎設計為超大長徑比超長鉆孔灌注樁，質量要求高，施工難度大。本文介紹了高銀117大廈超大長徑比超長鉆孔灌注樁工程的施工情況，其經驗可供同類工程借鑒。

【關鍵詞】鉆孔灌注樁；質量控制

1 工程概況

高銀117大廈位于天津市濱海高新區中央商務區，地下3層、地上117層，建筑高度597m，本工程主塔樓樁基礎設計為1000鉆孔灌注樁，成孔深度98.25m，有效樁長76.5m，混凝土要求強度等級C50，樁側、樁底均進行后注漿，共941根。場地為海相與陸相交互沉積地層，樁基礎穿越5個承壓水層。

2 技術難點

2.1 超深鉆孔泥漿質量控制

場地地層以粉砂、粉土和粉質粘土為主，工程樁成孔深度達98.25m，設計要求樁底沉渣厚度100mm，鉆孔持續時間長，成孔質量要求高，對泥漿性能提出較高要求。

2.2 超大長徑比超長鉆孔灌注樁鉆孔垂直度控制

工程樁設計要求樁孔垂直度偏差小于1/200，高于國家和行業規范要求的1/100，對于超長鉆孔樁，一旦由于地質條件或者施工控制不當造成塌孔、樁孔偏斜等事故，很難進行處理，從而影響到成樁的質量，形成了安全隱患。

2.3超深水下混凝土灌注質量控制

根據設計要求，本工程采用C50水下混凝土進行澆注?；炷凉ぷ餍阅軕m應孔深達98.25m灌注要求和狹小空間內超長混凝土導管施工風險是關注與控制的重點。

2.4 后注漿質量控制

類似場地超長樁后注漿缺乏成熟、可靠經驗，注漿閥的布置，注漿管、注漿閥的連接與固定，水泥漿性能確定與配置，施工過程中成品保護等是此超長樁后注漿技術難點。

3 試成孔

為更好的檢驗擬選用的設備是否適應場區內的地質條件，同時為獲得相關施工參數，保證工程樁施工的順利進行，在進行工程樁施工前進行試成孔的施工。

3.1 試成孔時詳細記錄地層在變化情況，不同地層施工時的鉆壓、轉速、進尺等鉆進參數，出口及入口處泥漿密度 、粘度、含砂率、pH值等性能指標。

3.2 按設計要求測定成孔后0、6、12、18、24、30、36h等不同時間點的孔徑和孔底沉渣，并觀察泥漿的滲漏情況。

3.3 根據試成孔的測試結果分析總結，確定工程樁施工時的鉆進工藝參數、泥漿性能指標等，并對試成孔過程中與到在問題制定相應的預防及處理措施。

4 關鍵施工技術

4.1 埋設孔口護筒

孔口護筒具有導正鉆具、控制樁位、保護孔口、隔離地表水滲漏、防止地表坍塌、保持孔內水頭高度及固定鋼筋籠等作用。本工程護筒采用壁厚4mm鋼護筒，護筒長度大于1.5m，護筒直徑1.2m，采用挖埋法設置，調整護筒中心與垂直度偏差滿足要求后，護筒外側采用粘性土振搗密實。為防止鉆進過程中泥漿外溢污染場地，護筒高出地面約20cm，并在周圍采用粘性土形成圍堰。

4.2 泥漿質量控制

鉆孔灌注樁施工中，泥漿具有攜帶鉆渣、穩固孔壁、冷卻和潤滑鉆具等作用，因此泥漿性能指標選取的合理與否直接關系到鉆孔質量和鉆進效率。

通過分析場地地質條件，117大廈場地內主要地層為可塑～硬塑的粉質粘土和密實的粉土層，原地層造漿能力較強，孔壁也較穩定。因此117大廈鉆孔施工時采用原地層造漿，采用較小的泥漿粘度和密度，既保證了孔壁的穩定，又提高了鉆進效率。鉆孔過程中泥漿指標控制為粘度17～20s，密度1.07～1.15g/cm3。

鉆孔過程中根據土層條件調整鉆進泥漿性能指標，排出的泥漿通過凈化、調節后循環使用。當鉆至設計標高時，將鉆具提離孔底，繼續轉動鉆具，維持泥漿循環狀態，調整泥漿性能。

4.3 鉆孔垂直度控制

117大廈鉆孔灌注樁孔成孔深度達98.25m，設計要求樁孔垂直度偏差小于1/200，為達到設計要求，采取以下措施：

（1）對樁基施工場地地表進行硬化處理，確保鉆機底座平穩和作業期間穩定。

（2）鉆頭采用籠式雙腰帶刮刀鉆頭，增加上、下腰帶之間的距離，使上、下腰帶高度達到1.3m，以增加鉆頭的防斜效果。

（3）鉆機就位時確保鉆機磨盤水平、鉆架垂直，在施工過程中經常檢查鉆機磨盤的水平度和鉆塔垂直度，在孔深15m、30m、60m時必須強制檢查。

（4）開鉆時慢速鉆進，待導向部分全部進入地層方可加速。在鉆進的時候，必須針對不同的地層，不同的鉆進阻力，來調整鉆進的速度和轉速，以便使鉆進的過程平穩，不致產生過大的偏斜。遇到軟硬地層交界處，采取減壓鉆進，降低轉速，鉆壓控制在10～15kPa，轉速20r/min。

4.4 孔底沉渣厚度控制

為滿足孔底沉渣厚度100mm的設計要求，鉆孔施工過程中采取二次清孔工藝，嚴格控制一次清孔后的泥漿性能指標，在混凝土澆筑前再次清孔。

第一次清孔是在終孔后進行，經過安放鋼筋籠、焊接、下放導管等過程，一般需要4h，在這段時間內，由于孔內泥漿處于靜止姿態，原來懸浮在泥漿中的泥、砂礫等會沉人孔底，同時，安放鋼筋籠和導管時也會擦碰孔壁，而使泥砂落孔內，為此，在混凝土灌注前利用導管進行第二次清孔。二次清孔應做到邊循環清孔邊測孔底沉渣，當孔底沉渣厚度符合設計及規范要求時，再在循環中調整泥漿各項指標，終止清孔泥漿指標一般控制在以下范圍：相對密度在1.05～1.10g/cm3之間，粘度為16～18s，含砂率1%。當測得泥漿各項指標均符合規范要求后，應立即進行水下混凝土的灌注工作。

4.5超深水下混凝土灌注質量控制

（1）混凝土配合比設計

原材料選用質地堅硬、無堿活性、級配合理、粒形良好的優質粗、細骨料，選用優質減水劑降低混凝土單位用水量，經持續試配、調整優化后，選定混凝土施工配合比（kg/m3）為：P.O42.5水泥：粉煤灰：礦渣：中砂：5～25mm碎石：聚羧酸外加劑：水=330：100：110：670：1010：6.4：173。

（2）混凝土灌注

通過計算分析，確定澆灌數量、時間和標高的對應關系，以指導混凝土的供應、澆灌和導管提升作業的控制。導管下放前進行密閉性檢驗，確認接頭順直、通暢、嚴密?；炷翝补鄳B續進行，初灌量保證導管埋入混凝土頂面1m，澆灌過程中持續探測混凝土頂面標高，適時提升和逐段拆卸導管，保持導管在混凝土內埋深2～6m。

4.6 后注漿質量控制

（1）注漿管安裝

注漿采用鍍鋅鋼管，綜合鋼筋籠凈空、保護層等影響因素，樁端注漿管設置在鋼筋籠內側，樁側豎向注漿管設置在鋼筋籠外側，與鋼筋籠主筋綁扎固定，隨鋼筋籠分節采用套管焊接連接。樁側注漿閥在鋼筋籠下放過程中綁扎安裝，注漿閥與豎向注漿管采用三通連接。

（2）開塞與注漿

為保證開塞與注漿效果，重點控制樁孔垂直度、孔徑、孔深和鋼筋籠下放底標高，使鋼筋籠側、底注漿閥不被混凝土包裹。注漿采用壓力與注漿量雙控，采用P.O42.5水泥，水灰比0.6～0.7，注漿流量75L/min。

5 結語

高銀117大廈超大長徑比超長鉆孔灌注樁工程的施工，采用上述各種質量控制方法和措施，使941根超長樁得以順利完成。通過第三方檢測單位對成孔和成樁檢測，沒有發現縮徑和垂直度不滿足設計要求的情況，從而驗證了所采用質量控制方法和措施的合理性，為保證整個工程的質量安全打下了堅實的基礎。

參考文獻

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