超長鉆孔灌注樁施工技術(shù)

【摘要】天津高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)高銀117大廈樁基礎(chǔ)設(shè)計為超大長徑比超長鉆孔灌注樁，質(zhì)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(jīng)驗(yàn)可供同類工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；質(zhì)量控制

1 工程概況

高銀117大廈位于天津市濱海高新區(qū)中央商務(wù)區(qū)，地下3層、地上117層，建筑高度597m，本工程主塔樓樁基礎(chǔ)設(shè)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(qiáng)度等級C50，樁側(cè)、樁底均進(jìn)行后注漿，共941根。場地為海相與陸相交互沉積地層，樁基礎(chǔ)穿越5個承壓水層。

2 技術(shù)難點(diǎn)

2.1 超深鉆孔泥漿質(zhì)量控制

場地地層以粉砂、粉土和粉質(zhì)粘土為主，工程樁成孔深度達(dá)98.25m，設(shè)計要求樁底沉渣厚度100mm，鉆孔持續(xù)時間長，成孔質(zhì)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(shè)計要求樁孔垂直度偏差小于1/200，高于國家和行業(yè)規(guī)范要求的1/100，對于超長鉆孔樁，一旦由于地質(zhì)條件或者施工控制不當(dāng)造成塌孔、樁孔偏斜等事故，很難進(jìn)行處理，從而影響到成樁的質(zhì)量，形成了安全隱患。

2.3超深水下混凝土灌注質(zhì)量控制

根據(jù)設(shè)計要求，本工程采用C50水下混凝土進(jìn)行澆注。混凝土工作性能應(yīng)適應(yīng)孔深達(dá)98.25m灌注要求和狹小空間內(nèi)超長混凝土導(dǎo)管施工風(fēng)險是關(guān)注與控制的重點(diǎn)。

2.4 后注漿質(zhì)量控制

類似場地超長樁后注漿缺乏成熟、可靠經(jīng)驗(yàn)，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(hù)等是此超長樁后注漿技術(shù)難點(diǎn)。

3 試成孔

為更好的檢驗(yàn)擬選用的設(shè)備是否適應(yīng)場區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件，同時為獲得相關(guān)施工參數(shù)，保證工程樁施工的順利進(jìn)行，在進(jìn)行工程樁施工前進(jìn)行試成孔的施工。

3.1 試成孔時詳細(xì)記錄地層在變化情況，不同地層施工時的鉆壓、轉(zhuǎn)速、進(jìn)尺等鉆進(jìn)參數(shù)，出口及入口處泥漿密度 、粘度、含砂率、pH值等性能指標(biāo)。

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

3.3 根據(jù)試成孔的測試結(jié)果分析總結(jié)，確定工程樁施工時的鉆進(jìn)工藝參數(shù)、泥漿性能指標(biāo)等，并對試成孔過程中與到在問題制定相應(yīng)的預(yù)防及處理措施。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 埋設(shè)孔口護(hù)筒

孔口護(hù)筒具有導(dǎo)正鉆具、控制樁位、保護(hù)孔口、隔離地表水滲漏、防止地表坍塌、保持孔內(nèi)水頭高度及固定鋼筋籠等作用。本工程護(hù)筒采用壁厚4mm鋼護(hù)筒，護(hù)筒長度大于1.5m，護(hù)筒直徑1.2m，采用挖埋法設(shè)置，調(diào)整護(hù)筒中心與垂直度偏差滿足要求后，護(hù)筒外側(cè)采用粘性土振搗密實(shí)。為防止鉆進(jìn)過程中泥漿外溢污染場地，護(hù)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(zhì)量控制

鉆孔灌注樁施工中，泥漿具有攜帶鉆渣、穩(wěn)固孔壁、冷卻和潤滑鉆具等作用，因此泥漿性能指標(biāo)選取的合理與否直接關(guān)系到鉆孔質(zhì)量和鉆進(jìn)效率。

通過分析場地地質(zhì)條件，117大廈場地內(nèi)主要地層為可塑～硬塑的粉質(zhì)粘土和密實(shí)的粉土層，原地層造漿能力較強(qiáng)，孔壁也較穩(wěn)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(wěn)定，又提高了鉆進(jìn)效率。鉆孔過程中泥漿指標(biāo)控制為粘度17～20s，密度1.07～1.15g/cm3。

鉆孔過程中根據(jù)土層條件調(diào)整鉆進(jìn)泥漿性能指標(biāo)，排出的泥漿通過凈化、調(diào)節(jié)后循環(huán)使用。當(dāng)鉆至設(shè)計標(biāo)高時，將鉆具提離孔底，繼續(xù)轉(zhuǎn)動鉆具，維持泥漿循環(huán)狀態(tài)，調(diào)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(dá)98.25m，設(shè)計要求樁孔垂直度偏差小于1/200，為達(dá)到設(shè)計要求，采取以下措施：

（1）對樁基施工場地地表進(jìn)行硬化處理，確保鉆機(jī)底座平穩(wěn)和作業(yè)期間穩(wěn)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(dá)到1.3m，以增加鉆頭的防斜效果。

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

（4）開鉆時慢速鉆進(jìn)，待導(dǎo)向部分全部進(jìn)入地層方可加速。在鉆進(jìn)的時候，必須針對不同的地層，不同的鉆進(jìn)阻力，來調(diào)整鉆進(jìn)的速度和轉(zhuǎn)速，以便使鉆進(jìn)的過程平穩(wěn)，不致產(chǎn)生過大的偏斜。遇到軟硬地層交界處，采取減壓鉆進(jìn)，降低轉(zhuǎn)速，鉆壓控制在10～15kPa，轉(zhuǎn)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(shè)計要求，鉆孔施工過程中采取二次清孔工藝，嚴(yán)格控制一次清孔后的泥漿性能指標(biāo)，在混凝土澆筑前再次清孔。

第一次清孔是在終孔后進(jìn)行，經(jīng)過安放鋼筋籠、焊接、下放導(dǎo)管等過程，一般需要4h，在這段時間內(nèi)，由于孔內(nèi)泥漿處于靜止姿態(tài)，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(dǎo)管時也會擦碰孔壁，而使泥砂落孔內(nèi)，為此，在混凝土灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。二次清孔應(yīng)做到邊循環(huán)清孔邊測孔底沉渣，當(dāng)孔底沉渣厚度符合設(shè)計及規(guī)范要求時，再在循環(huán)中調(diào)整泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，終止清孔泥漿指標(biāo)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(dāng)測得泥漿各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下混凝土的灌注工作。

4.5超深水下混凝土灌注質(zhì)量控制

（1）混凝土配合比設(shè)計

原材料選用質(zhì)地堅硬、無堿活性、級配合理、粒形良好的優(yōu)質(zhì)粗、細(xì)骨料，選用優(yōu)質(zhì)減水劑降低混凝土單位用水量，經(jīng)持續(xù)試配、調(diào)整優(yōu)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(shù)量、時間和標(biāo)高的對應(yīng)關(guān)系，以指導(dǎo)混凝土的供應(yīng)、澆灌和導(dǎo)管提升作業(yè)的控制。導(dǎo)管下放前進(jìn)行密閉性檢驗(yàn)，確認(rèn)接頭順直、通暢、嚴(yán)密。混凝土澆灌應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，初灌量保證導(dǎo)管埋入混凝土頂面1m，澆灌過程中持續(xù)探測混凝土頂面標(biāo)高，適時提升和逐段拆卸導(dǎo)管，保持導(dǎo)管在混凝土內(nèi)埋深2～6m。

4.6 后注漿質(zhì)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(hù)層等影響因素，樁端注漿管設(shè)置在鋼筋籠內(nèi)側(cè)，樁側(cè)豎向注漿管設(shè)置在鋼筋籠外側(cè)，與鋼筋籠主筋綁扎固定，隨鋼筋籠分節(jié)采用套管焊接連接。樁側(cè)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(diǎn)控制樁孔垂直度、孔徑、孔深和鋼筋籠下放底標(biāo)高，使鋼筋籠側(cè)、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(jié)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(zhì)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(fā)現(xiàn)縮徑和垂直度不滿足設(shè)計要求的情況，從而驗(yàn)證了所采用質(zhì)量控制方法和措施的合理性，為保證整個工程的質(zhì)量安全打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

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