超长钻孔灌注桩的施工方法及质量控制.docx

超长钻孔灌注桩的施工方法及质量控制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为巾850mm X83m共556根，T2为巾8mmX80m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一泥皮，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钻泥浆配比泥浆性能指标机就位钻机基品名加量性能指标 台两端用平整的基台木膨润3。5%比重1.03垫平垫稳，调整天车中心、土1.08转盘中心、与桩位中心同Na2co30.03粘度（S）2327 为一垂线。安装完毕要用0。05%水平尺和测锤校验。CMC0o 1%失水量 V202。3钻(CC/30min)进在钻进泥皮厚度 2。5过程中针对不同的地层，（mm）根据试成孔施工情况及PH值710井径曲线分析，制定不同含砂量 3%的钻进技术参数。由于、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，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。层中层位复杂，其本身层位 替换及层与层的层位替换时，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1mm。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，还应观察孔返浆情况，如果孔不能自动 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导管埋深选择孔深段2020505080拆导管后的最小允许埋深(M)234拆导管前的最大允许埋深(M)69122。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 l0.75呈软塑状态和流塑状态的粘性土而在I l1。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.3。3钢筋笼上浮或下沉钢筋笼上浮或下沉系指钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象。 上浮较大时，降低了桩体抗水平剪切能力；下沉过多，给土建施工带来 麻烦和损失。原因分析：钢筋笼放置初始位置过高或过低;混凝土流动性过小, 导管在混凝土中埋置深度过大（6m以上）钢筋笼被混凝土顶托上浮；导 管掩埋过长，提升时，易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导 管提升过程，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼制作 质量不佳,或吊装不当而变形;或桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了 混凝土上升力；笼底钢筋向内弯折钩挂导管;钢筋笼与孔固定不变， 在自重及受压时将铁丝拉长下沉；或钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起.防治措施：钢筋笼旋转初始位置准确无误，并与孔固定牢固.为 防止铁丝拉长下沉或顶住上升力，可采用吊装加套管等方法顶住钢筋笼 上；加快灌注速度，缩短浇灌时间,或添加缓凝剂，防止混凝土顶层 进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼底时，控制导管埋深在1.5 2m,尽量减少穿插导管，改用转动导管密实混凝土；每浇灌一斗混凝土, 检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后，恢复正常埋置深 度，一般控制在2-4m，最大不超过6m,便于转动移位;钢筋笼上升时， 停止浇灌混凝土，检查埋管深度,拆除部分导管，保持埋管1.52m, 导管钩挂筋笼时，要下降导管，转动移位脱钩后上提。3.4断桩混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土充填的间 断桩。影响了桩本身的整体性，降低了桩体强度和承载力，以至不满足 设计要求。产生断桩的原因有:坍落度损失大的配方和浇灌过程不连续是造成 断桩的重要原因，灌注过程中发生埋管、卡管以及发生坍孔等其他一些 情况都将造成断桩。埋管：导管在混凝土中掩埋过长,钢筋笼变形，灌注时间过长，混凝 土已初凝，内阻力成倍增长，导管被卡死在混凝土内；法兰盘顶住钢筋笼 下端，由于孔斜大，笼与孔壁摩擦阻力过大，加上笼内已有一定高的混 凝土使导管无法提升。卡管:骨料级配不合理，含有大粒径的卵石、漂砾;混凝土出拌和待 机时间或运输路程过长，已产生离析局部初凝现象而直接用于灌注，导 管密封不良局部漏水。防治措施：按有关规范要求，通过计算机和试配，确定混凝土配合 比，混凝土应具良好的和易性和流动度，坍落度损失应满足灌注要求， 初凝时间应为正常灌注时间的2倍，要求灌注过程连续、快速，防止出 现上述埋管、卡管及其他情况。4结束语超长桩形似细长杆件，既要保证成孔安全，又保证桩孔垂直度，还 要保证成桩质量，以一般深度的钻孔灌注桩施工工艺难以满足上述要 求。为保证工程质量，除提高施工工艺外，还必须提高施工人员职业素 质，完善管理水平，以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理 制度和方法。港汇广场桩基工程经上海市建设工程质量监督总站核验为 优良工程。并且创造上海软土地基钻孔灌注桩单桩极限承载力达 140kN的纪录.