钻孔灌注桩在加固地基中的应用

钟晓明

1 工程概况

某泵站项目时陆域输水枢纽泵站。泵房平面是矩形，东西向对称布设，运用地下连续墙为基坑围护。

基坑包括A1与A2区A1区是盾构工作井，基坑平面外包大小是28.1×28.4m，开挖深24.95m；A2区涵盖泵房配水渠、前池、吸水池，基坑同样是矩形，平面外包大小是89.2×135.2m，挖掘深度是21.2m。

基坑挖掘环节选择钢筋混凝土支撑系统发挥围护水平支撑的效果，钢格构柱则发挥竖向支撑的效果，立柱桩都借助主体架构的工程桩。规定钻孔灌注桩数量是858根，而A1区盾构工作井下部架构配置了24根；A2区泵房下部架构设定了834根。泵房架构自重、地下连续墙和抗拔桩能发挥泵房抗浮的效果。

2 工程地质

上部土层：①基岩是中风化灰岩，颜色是灰黑色，岩芯形状是柱状；②粉质是粘土，颜色是浅黄、土黄色，相对而言较纯，形成的原因是冲积导致；③素填土，颜色是黄、土黄色，状态是松散，主要是人工新近堆积而成；下部基本上是冲洪积物，主要为碎石粉质粘土，颜色呈浅黄、红黄色，状态是可塑-硬塑，形成的原因是冲洪积导致；④卵石，颜色是浅黄色，状态较为湿-饱和，稍-中密，形成原因是冲积导致。

3 复合地基设计规划

3.1 设计总体思路

首先，借助载荷板实验明确地基土③含碎石粉质粘土的实际承载性能，之后借助科学的布桩，使置换率得到强化，最终要借助复合地基测定实验进行结果的分析与处理。因为拟建场地面积相对较大，并且四周并未存在对地基基础建设产生影响的建筑物与地上、地下障碍物，因此建设环境相对理想，建设也相对简单[1]。

3.2 地基土载荷板实验

在施工现场中选择5个点为试验点，并且从S1到S5进行标号，实验的极限荷载是800kN，在此条件下累计沉降量是：27.76mm、21.64mm、23.14mm、27.11mm、29.12mm，P-S曲线的变形趋势相对较缓，S-lgt曲线尾部并没有产生显著的向下弯曲状态或趋势，都选择s/b=0.O1的相应负载当成试验点承载性能特征值，可是并不能大于试验值的一半，因此S1至S5的地基承载性能特征值最终分别是：361kPa、400kPa、378kPa、358kPa、351kPa。全方面分析后得知，③含碎石粉质粘土的承载性能特征值是350kPa。

3.3 钻孔灌注桩设计方案

结束载荷板实验后，获得精确的③存在碎石粉质粘土的承载性能情况，由于此土层具备相对较厚的特点，因此下卧层同样具备良好的力学优势，鉴于此，在钻孔灌注桩阶段就可以运用③存在碎石粉质粘土为桩端持力层。因为要实现最大限度使用桩间土的承载性能，并且选择科学的置换率进行桩位的布设工作，进而使桩和土所构成的复合土体中桩土能以科学得到比重进行布设，进而使桩所承担的负载比重得到提升，减小土所承担的负载比重，防止出现土体过度承载的现象与问题。在提升地基承载性能时，应重视桩密度的减小，如此方能实现经济性目标，还能符合承载性能与变形的实际需求，因此本研究案例中运用有效桩民时25m的正方形，布桩的均匀性非常理想，并且将间距控制在2.4mx2.4m。

3.4 垫层厚度

通常来说，桩土复合地基均应设定合适厚度的褥垫层，并将其厚度控制在10～30cm，建材通常运用级配砂石等散体建材。并基于此，配置柔性垫层，不但能使桩间土负担负载比重得到提升，还能使桩间土的承载性能得到强化；此外，能使桩体上端受力得到优化与改善，使桩与桩间土的应力承担与变形能更好地进行协调。分析大量实验与经验能得出，倘若褥垫层厚度值越大，桩土负载承担比重就会越低，即桩体负担的负载比重就会越小，否则就会越大。就本项目来说，应使桩体与土体所负担的负载比重分布的均匀性得到强化，进而使负载能科学地分布，进而使桩间土的承载性能能被充分地挖掘出来，有助于复合地基实现变形。鉴于此，文章研究案例运用20cm的褥垫层。

4 钻孔灌注桩施工

4.1 对钻孔灌注桩的要求

（1）业主方认为钻孔灌注桩直径应满足1.6m、高度满足2m，桩身垂直度≤1/200桩长。

（2）本项目选择扩底钻孔灌注桩桩身混凝土规定强度是C30，钢筋混凝土保护层的实际厚度、桩身直径分别控制在70mm、0.8m；桩体内进行注浆管的预埋施工，数量总共是2根，使用材料是通用钢管，规格是厚3.5mm、φ48mm，当桩体达到设计强度，就要及时展开桩底注浆作业[2]，并且各个桩注浆量控制在2m3；桩底扩大端的位置是粉砂土层，两桩之间间距最小值均＜3m，桩长范围是49～56m。

4.2 施工器械选择

（1）选择新型玻璃钢双套管技术能使超过桩顶标高的桩体摩阻力被弱化；玻璃钢双套管技术运用碳纤维修复强化工艺展开接头对接工作，进而高效掌控表层光滑度、同心度与垂直度效果；玻璃钢双套管设备自重相对较小、吊装简便、潜在风险相对较小。

（2）选取MR5800型扩底钻头其实是依照本项目地质条件、扩底需求设定的，并且综合对比与优化后，最后选择钻头扩底角是250的规格，并且收敛高度与张开高度分别是2.1m、1.65m；直径段高度的最大值是0.2m，斜翼长度是1.4m；底是平面。

（3）本桩基项目运用GPS-12钻孔桩机，选择采取正循环钻进技术，如此就能在浅层软土地基中发挥最佳效果，钻进的稳定性也相对较好，对四周土体不会产生较大的扰动影响，能避免出现坍方事故。

4.3 泥桨护壁，防范塌孔

在钻进施工时，泥浆灌进时增加孔壁静压力，还会在孔壁表层构成3～5mm泥皮，进而对孔壁形成一种保护，防止出现坍塌事故，此外，悬浮钻渣，如此钻进施工的效率与进度才能得到保障。试孔数据显示，钻孔时泥浆的制备存在较大难度，本项目主要采取人工造浆的方式，作业现场挖掘50m3泥浆池与沉淀池，发挥储存与调节泥浆的作用，泥浆比例是1.1～1.3。

4.4 二次清孔，控制沉渣

钻头几乎达到设计标高时，就应减小转速，如此孔底沉渣方能更好地排净，还能有效调节泥浆各项性能，进而使沉渣保持在最好的状态。此外，第一次清孔换浆同样要落实，进而保障泥浆性能，泥浆比例应＜1.15，粘度控制在18～20s，孔底沉渣＜100mm，清孔操作完成，提钻后将钻杆提出，混凝土导管还要展开第二次清孔施工，借助导管将符合标准的泥浆灌入，如此便能使孔底沉渣被迫排出，而孔底沉渣厚度应≤50mm。

5 结束语

综上所述，得出以下结论：

（1）在复合地基中，桩间土应能负担上部荷载，所以桩间土的承载力应具备良好的准确性，本项目运用载荷板实验深入检测桩间土承载性能，进而使桩设计时具备更加精确的数据基础。

（2）在钻孔灌注桩设计时，运用科学的置换率，进而使桩间土的承载性能得到充分体现，而桩体所负担的荷载同样得到提升，因此桩间土所承担的负载就能减轻，复合地基的结构模式能使土受力削弱，而变形相对较大，因此就能实现提升地基承载性能、降低地基沉降的目标，项目的经济效益与社会效益也得到提升。