南京河西漫滩地区钻孔灌注桩施工技术

何永寿 林大帅 徐泽友

(南京南大岩土工程技术有限公司，江苏南京 210024)

1 地质和工程概况

南京秦淮河以西(现称河西地区)属于近代长江退移后形成，地层沉积时间较短，软土层厚度大，厚度通常可达50 m～65 m，漫滩地貌特征非常明显。土层主要为粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉土、粉砂、细砂等，该类土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、强度低等特点，其中粘性土还具有明显的结构性和流变性。近年来南京河西发展迅猛，大量多层和高层建筑在建，这类建筑荷载大，天然地基和人工地基不能满足要求，需要采用深基础。对于高层建筑，更是需要采用桩长超长的钻孔灌注桩。而在这样的地质条件下进行钻孔灌注桩施工，容易发生缩径，夹层，断桩等，严重影响单桩承载力，因此施工要求高，成桩难度较大。

拟建工程位于河西清凉门大街，为一栋56层的办公塔楼(高约300 m)，带6层商业裙房，两层地下室，剪力墙结构。场地揭示的地层为:①层杂填土;②层～④层为软塑、流塑状粉质粘土或淤泥质粉质粘土，局部夹薄层稍～中密粉土、粉砂，层底埋深45.0 m～51.5 m;⑤层为密实细砂，层底埋深:54.0 m ～59.8 m;⑥层为粗砾砂混卵砾石，卵砾石含量约15%～30%，粒径约3 cm～10 cm不等，层底埋深:58.5 m～64.9 m。⑦层，⑧层为强风化和中风化基岩，基岩类型有两种:泥岩、泥质粉砂岩，属较完整软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

2 桩型及持力层选择

按照地区经验，南京河西地区常用的桩型为混凝土预制桩和钻孔灌注桩。预制桩通常以中下部粉砂、细砂作为桩端持力层，钻孔灌注桩以底部中风化基岩作为桩端持力层。混凝土预制桩的优点是工期短，成桩质量有保证。但桩基施工中的挤土效应容易造成相邻桩的位移和抬升，造成邻近道路地基变形和地下管线受损。此外，在荷载很大的情况下，预制桩因难以穿越密实砂层，桩长受限，无法取得较高的单桩承载力，这时就必须选择钻孔灌注桩。由于本工程拟建建筑荷载大，通过估算桩长大于60 m，宜采用钻孔嵌岩灌注桩。其中6层商业裙房及56层办公塔楼以中风化泥岩或中风化泥质粉砂岩为桩端持力层，设计桩径为0.8 m;基坑支护桩及地下室抗拔桩以⑤层细砂为桩端持力层。

3 桩基施工技术

3.1 护筒制作与埋设

在南京河西漫滩地区施工，应制作专用的钢护筒，其作用是固定住桩位，引导钻进方向，同时还能起到预防上部松软土体塌陷、使护筒内水位比施工水位高出一定高度以使孔壁保持稳定等作用。因孔口附近土体软弱，设计时采用了双层钢护筒，其中内护筒用薄钢板卷制而成，内径80 cm;外护筒采用稍厚钢板卷制而成，内径96 cm。外护筒的焊接接头加设10 mm厚、15 cm宽的钢带以加强钢护筒的整体刚度。

护筒埋设的步骤是，先通过测量放出桩位，在桩位中心安放护筒导向设施。摆放好护筒，借助外力使其下沉。通常是使用吊机将第一节护筒吊放到准确位置，采用振动或其他方法让其下沉;下沉到位后，将护筒内的土柱挖除，再把第二节护筒吊入接合严密并用相同的方法使之下沉到位。护筒埋设到位后，其四周地面以下的脱空范围应用粘性土回填并压密。本场地局部区域分布有杂填土，埋设护筒之前，应将对应位置的碎砖、混凝土块等清除。

3.2 钻进施工

3.2.1 泥浆制作与应用

在南京河西深厚软土层中钻孔，泥浆的配制十分重要。本工程地质条件差，极易出现坍孔和缩径，尤其在54.0 m～64.0 m深度范围内分布粗砾砂混卵砾石，更需要合适的泥浆来保持孔壁稳定，提高钻进速度。为适应本工程特殊的地层特点，采用了粘土复合泥浆，事先进行若干次配合比试验，最终确定最优配合比，泥浆密度为1.3 g/cm3左右。施工时需要定期对泥浆指标进行检测，主要控制要点是泥浆的比重、粘度、含砂率等必须在合理的范围内。

3.2.2 成孔施工工艺

1)合理布置打桩顺序。本场地分布着较厚的淤泥质粉质粘土，该类土具有明显的结构性和流变性，为防止钻孔桩施工对附近已施工桩产生不良影响，事先规划好打桩顺序，采用跳打施工法。2)桩身垂直度控制。深长钻孔灌注桩对成孔的垂直度要求很高，为了保证高的成孔垂直度，在桩机支承面上增加附加设备，增大增重桩机本体，使桩机更易保持稳定。同时在钻进时随时检查钻架钻杆是否垂直，必须确保垂直度在验收标准要求的范围之内。3)成孔深度的控制。桩架就位后先校核钻具的各自长度，认真记录，钻进过程中根据所加钻具长度及测量机杆余尺以计算成孔实际深度。4)施工桩径的控制。河西漫滩地区超长桩的施工，成孔孔径很关键，将影响到成桩质量及钢筋笼能否顺利下放，在施工过程中必须采取可靠措施避免任何缩径现象的发生，还要随时对钻头直径进行复核，要确保钻头的有效直径符合设计要求。

3.3 清孔

对于超长摩擦桩，有的技术人员可能觉得桩端阻力相对桩侧阻力太微不足道，所以容易忽视清孔的作用。实际上，尽管桩端阻力在桩承载力计算中所占比例很小，但良好的桩端土有利于桩身轴力的传递，可确保桩身的压缩变形，有助于桩侧摩阻力的发挥，因此施工过程中对沉渣的控制是十分重要的。在本次河西工地桩基施工中，尝试采用正反循环钻进法和反循环清孔法，具体说来即先采用正循环方法钻进，钻入一定深度并进入预定土层后，改为反循环钻进。两种循环方式交替使用的优点是能保证较快的钻进速度，而且通过泥浆的正反向流动可将较大体积的沉渣排出;而采用反循环清孔则能保证泥渣的外排通道畅通，可以清得比较彻底，清孔速度也快，以尽可能避免坍孔事故的发生。

3.4 钢筋笼加工安放

在河西超长桩施工中，部分桩需要7截以上的钢筋笼焊为一体。尽量减少钢筋笼安放、焊接时间以节约孔口作业时间对防止坍孔意义重大。

3.5 二次清孔

漫滩地区土质松软，且孔深很深，在下放钢筋笼和下放导管时都不可避免的将导致孔壁浮土再次沉到孔底，如果最终成为永久性沉渣，将大大影响成桩质量。因此终孔前必须严格的作二次清孔工作，二次清孔在钢筋笼、导管安放完毕后、混凝土浇筑前进行，主要通过导管将泥浆送入孔底，将沉渣带出。

3.6 灌注混凝土

为避免水下深水混凝土灌注时出现冒浆、跑浆、导管脱落、弯曲等异常现象，灌注混凝土前应对所有导管做检查，分别进行水密封性、承压能力、接头和关键部位抗拉抗扭能力等试验。导管通常采用外径30 cm的无缝轧制钢管。

灌注深长桩混凝土必须连续紧凑进行，通过计算，本工程中混凝土的浇筑需要5 h～7 h的时间，由于混凝土方量较大，均事先计划好混凝土运输车的连贯性，保证每一根桩混凝土浇筑都在规定的时间内完成。

4 结语

钻孔灌注桩应用日益广泛，在南京河西软土地区，因地质条件较差，桩长较长，施工中可能发生缩径、夹层、离析、断桩等缺陷，使桩承载力偏低，影响建筑物使用安全。本工程的深长钻孔灌注桩施工在钢护筒设计、泥浆制作、钢筋笼安装加工及水下混凝土灌注等关键工艺方面积累了经验，供类似工程施工参考。

[1]蔡志勇.深长钻孔灌注桩在软土地基中的应用[J］.建筑技术开发，2002(6):87-88.

[2]《工程地质手册》编委会.工程地质手册[M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.