昆明恒隆广场项目超深灌注桩施工技术

丁德申

上海市机械施工集团有限公司 上海 200072

1 概况

1.1 工程概况

昆明恒隆广场工程拟建1栋349 m办公楼，1栋253 m公寓楼，6层的商场及4层地下室。基坑开挖面积约为52 672 m2，总延长米约为1 063 m，开挖深度在裙楼普通区域约20.7 m、裙楼卸货区约22.7 m、塔楼区域约24.7 m。

1.2 桩基概述

昆明恒隆广场裙楼区域采用φ600 mm灌注桩，成孔深度51 m；塔楼区域采用φ1 000 mm灌注桩，成孔深度逾90 m，属于超深灌注桩，单桩设计承载力13 500 kN，且塔楼区域桩基布置密集，桩间净距仅为2 m。

1.3 工程地质条件

拟建场区在地貌上位于昆明断陷湖积盆地边缘，属冲、洪积、滨湖积盆地地貌。工程位于原昆明市市政府旧址，为拆旧建新工程，勘察时旧建筑己全部拆除完毕，整平完成，拟建场地地形平坦、开阔，高差较小，绝对高程在1 890.51～1 892.41 m之间，总体呈东北高、西南低之势，地形坡度小于1%。

场地地基土从上自下分为浅部人工填土层（①层）、冲洪积地层（②～③层）、湖积-滨湖积地层（④～层）、残积层（层）、灰岩（层），其中，地层分布主要以（滨）湖积地层为主。在水平方向上，地层分布相对较稳定，各地层在场区均有揭露，在区域上，场地处于同一地质单元，场区地层成因同一；在垂直方向上，地层受多次沉积旋回作用，形成以黏性土、粉土（砂）互层状分布，其中表层为杂填土，③层为圆砾层，⑧2层为泥炭质黏土，桩基持力层为⑨层黏土。

1.4 水文地质条件

拟建场地地下水含水层主要分为3层，即③层圆砾、③2层粉砂及④1粉砂，⑤1层粉土为浅部地下水含水层，地下水属潜水类型，受大气降水、周边生产、生活用水及地表径流补给，不具承压性。勘察期间正值雨季，测得地下水初见水位埋深一般在地面以下1.2～2.5 m之间，稳定水位在现状地坪下1.6～2.7 m，水位埋深受含水层层面变化的影响，并受地形变化的影响。

自⑤1层以下⑥1、⑦1为第二含水层，属层间潜水层，微具承压性，⑥1地层分布不均，起伏、厚度较小，水位变化大，⑦1稳定水位45～60 m，地下水位受地层埋深、厚度影响较大，水头压力较小，主要为层间侧向径流补给。⑧l、⑨1层粉土（砂）为深部层间潜水含水层，微具承压性，⑧l、⑨1层粉土（砂）分布较连续、厚度较大，层面相对稳定，勘察中实测钻孔稳定水位在78.5～81.5 m之间，水位埋深受地层起伏变化影响（现场观测中无明显的水位变化），主要为层间侧向径流补给。

2 施工方法

2.1 当地常用工艺

在昆明当地，灌注桩多采用旋挖钻机成孔，主要原因如下：

1）相较于上海地区软土地质，昆明地区土质状况较好，硬度较高，采用旋挖钻机比回旋钻机的成孔效率高。

2）因土质较好，昆明地区较多基坑采用放坡或拉锚支护，通常先开挖基坑后桩基施工。

3）昆明地区超深桩应用较少，或采取先开挖后桩基施工的施工顺序，桩基成孔深度适中。

2.2 旋挖钻机施工遇到的问题

2.2.1 护壁效果不理想

灌注桩在成孔的过程中依靠泥浆护壁措施，使孔壁在一定时间内不出现坍塌和颈缩的现象，确保成孔质量。旋挖机施工时存在如下问题：钻头及钻杆进出时，泥浆液面上下起伏较大，对孔壁有一定的冲刷，不利于孔壁的稳定；在钻杆提升时，可能出现泥浆补给不及时，加大了不稳定土层坍塌的可能性；超深灌注桩成孔时，旋挖钻机取土、弃土的过程中，难免会有钻头碰触孔壁的情况，造成土层坍塌[1-2]。

2.2.2 成桩效率一般

超深灌注桩成孔时，效率大大降低，主要原因如下：

1）卸土困难。钻进取土时是利用钻机的下压力和钻头的旋转将土切挤进钻头里，在钻进至黏土时，由于黏土、粉土较为密实且摩擦力大，将钻头里面的土卸出来就非常困难。

2）成孔越深，钻机速度越低。随着成孔深度的加深，为了确保垂直度及泥浆护壁的效果，钻机提升及下杆的速度减慢，钻进效率下降。

3）场地条件恶化。由于坍孔，导致地表承载力下降，而旋挖钻机的自重达60 t以上，为了确保施工安全，常需进行加固措施，延误进度。另外，因为场地狭小，桩基布置密集，再加上坍孔导致的承载力不足等原因，所以无法满足多套设备同步施工，施工进度不能满足需求。

2.2.3 不满足文明施工要求

将钻头里面的土卸出来就非常困难，在实际操作中需花费较长时间利用钻头钻杆旋转的碰撞振动将土卸出来，产生的噪声大，特别是夜间施工，扰民严重，不满足文明施工要求。

2.3 回旋钻机施工

相较于上海软土地区，昆明回旋钻机应用较少，且因土质较硬，回旋钻机成孔效率较低。但GPS型钻机相较于旋挖钻机质量较轻、占地面积较小，比较适合桩基布置密集、场地狭小的区域施工，并且GPS型钻机在上海地区已有成功应用于超深灌注桩的案例。

3 措施及实施效果

3.1 工艺优化措施

3.1.1 设置深护筒

针对表层杂填土、③层圆砾层以及成孔上部坍孔现象，采取深护筒措施，护筒长度8～10 m。

3.1.2 旋挖钻机和回旋钻机结合施工

针对旋挖钻机在超深灌注桩施工效率和效果随着成孔深度的增加而降低、因施工场地条件无法多套设备同步施工及GPS钻机因土质等因素导致成孔效率低下等情况，分析上述2种设备的优缺点，为了满足施工质量及进度需求，采取了将2种设备相结合的施工措施：

1）上部30 m采用旋挖钻机成孔，可充分发挥旋挖钻机高效、高质量的优势，剩余约60 m采用GPS型钻机成孔。

2）2台旋挖钻机配合4～5台GPS钻机，旋挖钻机利用白天的时间进行先期成孔作业，待成孔至约30 m时换成GPS钻机继续钻进，通过旋挖钻机的配合弥补GPS钻机效率不足的问题，采用GPS钻机弥补旋挖钻机在布置密集、超深灌注桩施工时的不足。

3）根据场地情况和进度要求，合理布置多套GPS钻机以进行同步施工，确保施工进度满足要求。

3.1.3 钢筋笼焊接及吊放

桩基钢筋笼长65 m，分为8节制作，为了尽可能缩短施工时间，桩基钢筋笼在地面连接后再分3次吊放下孔，使孔口焊接由7个减少为2个。

3.2 实施效果

通过旋挖钻机与回旋钻机相结合，单桩完成时间相较于单独采用回旋钻机缩短0.5 d以上，在合同工期内圆满完成了塔楼桩基的施工。成孔垂直度、沉渣厚度、孔径等均满足规范及设计要求，经超声波检测、小应变、取芯、承载力检测等，桩基质量满足设计要求。

4 结语

通过实际应用，针对昆明恒隆广场超深灌注桩施工工艺总结如下：

1）旋挖钻机应用于桩基布置密集、超深的灌注桩施工时，施工效率和效果不理想。

2）GPS钻机可以适应昆明地区土质的灌注桩施工，但施工效率相较于上海等软土地区下降较多。

3）通过将旋挖钻机和GPS钻机结合施工，既能满足超深灌注桩的质量要求，又能弥补单个设备工艺的不足，大大提升施工效率，满足工期进度要求[3-5]。