复杂土质环境下反循环钻孔灌注桩施工技术

任亚莉

（山西一建集团有限公司，山西太原 030012）

0 引言

随着中国建设大发展时代的来临，我国在建筑施工领域的各项施工技术已逐渐发展至世界领先水平。灌注桩施工作为建筑基础部分施工中至关重要的一环，其新型施工工艺层出不穷，钻孔扩底灌注桩施工工艺、大直径灌注桩等，并且广泛运用于高层建筑和道路桥梁。建筑其饶筑混凝土前的钻孔施工方法常用的有正循环钻孔和反循环钻孔两种，主要根据钻孔过程中泥浆排渣方向的不同进行区分。相比于正循环方式，反循环钻孔方式的循环能力和排渣能力较强，成孔质量好，更节能环保。且现场施工过程中地质条件、外部条件、设计要求的不同，造成钻孔灌注桩施工技术的控制要点、技术创新和管理存在区别。如何在较为复杂的环境下保证灌注桩施工达到进度、质量、安全文明施工等要求，需要不断创新施工技术和实践积累[1-5]。

1 施工工艺原理及流程

鉴于反循环排渣方式较正循环方式有较大的优势，本文主要进行反循环钻孔方式下灌注桩施工技术的介绍和研究。反循环钻孔灌注桩施工内容主要包括定位钻孔、排渣、下钢筋笼、浇筑混凝土等。而反循环指的是排渣的方式，是反循环钻孔灌注桩施工的一部分，是泥浆由泥浆池流入土孔内下沉，通过钻杆内将土渣经过泵吸、气举、喷射等方式排到泥浆池中进行沉淀后循环使用的方式。反循环工作原理如图1 所示。

2 应用实例

反循环钻孔灌注桩技术近年来应用普遍，但是针对复杂环境下的反循环钻孔在实际施工中仍有很多需要重视的地方。某工程严格按照复杂环境下的反循环灌注桩施工技术施工，严格控制各工艺环节。本节从项目情况简介、施工工艺流程、过程控制要点等方面进行分析。

2.1 工程概况

图1 反循环工作原理

某项目由公寓、酒店和裙楼组成，地下两层，周边环境复杂，四周紧邻住宅、商业用房、市政道路、地铁站等。土质条件复杂，粉砂、圆砾层最厚达10m，地下水丰富，基础结构方案采用筏板基础且桩基设计长度超长。在进行基坑开挖和灌注桩施工时，存在较大的工程施工难度，综合考虑最终采用反循环钻孔灌注桩技术进行施工。

2.2 施工工艺流程

项目进行施工时流程包括桩位放线、泥浆池泥浆制备、护筒埋设、钢筋笼制作、钻孔、排渣、下放钢筋笼、二次清孔、混凝土浇筑等。施工时在关键节点加强检验和验收能有效控制施工的质量。

2.3 施工过程控制

该项目灌注桩施工的主要控制要点包括：材料与设备的选用、测量放线的准确与复核、护筒埋设垂直度的控制、泥浆参数的过程控制、废泥渣的处理、钻机位置及钻机钻孔操作控制、圆砾、粉砂层护壁的堵漏、超长桩基垂直度的控制、钢筋笼验收及下钢筋笼过程控制、浇筑混凝土以及整体上质量控制、安全文明施工控制。

2.3.1 测量放线

测量放线的准确是体现工程精细化的基础。使用水准仪将现场高程记录点引入施工场内，并根据设计图纸和定位控制轴线使用经纬仪放出桩孔中心线。为了避免施工过程中对控制点桩位的影响，对正常使用的桩点每半月定期复核一次，如点位变化超过允许误差，应对坐标或高程值进行调整。

2.3.2 护筒埋设

护筒埋设采用挖埋法。首先选用合适厚度的护筒，护筒上部需留有溢浆口并焊有吊环。护筒与定位桩进行垂直度校正定位后，在护筒与孔壁之间用素土进行穷实，同时注意护筒周围、底脚等是否紧密等。

2.3.3 泥浆参数选择、制备、循环及排渣

根据现场地质情况选定制备泥浆的参数，泥浆的相对密度为1.18～1.35，泥浆黏度为20～30Pa·s。同时泥浆池的设置考虑到场地狭小等因素，采用成品泥浆池与原地挖设泥浆池配合使用的方法，以提高超长反循环钻孔灌注桩施工效率。

2.3.4 钻进成孔

钻机就位后采用全站仪测量钻机回转盘的水平度，并采用液压千斤顶进行调平，调平后将钻机垫实保证稳固水平。机架吊点中心、钻机回转盘中心与护筒中心应在同一垂线上，钻机回转盘中心与护筒中心的允许偏差20mm。当地层分布主要为圆砾、粉砂及粉质黏土时，为保证成孔的垂直度，钻进过程中必须全程采用减压钻机方法。钻机就位后，开启泥浆泵循环2—3min，达到冲洗的作用。钻头应缓慢放置在护筒底，慢速钻进至刃脚下1m 后，逐步增大转速，进行正常钻进。钻孔过程应分班连续进行，避免中途长时间停止。在进行不同类别的土层施工时，需要控制进尺，每钻进一个回次后钻杆要及时进行扫孔。

2.3.5 圆砾、粉砂层堵漏护壁

由于该项目的地层分布主要为圆砾、粉砂及粉质黏土，松散地质层较厚。在进行钻孔排渣的过程中易发生泥浆漏失严重、孔壁不稳定等情况，为了防止坍塌垮孔，采取了双腰带刮刀钻头、添加堵漏材料的用量、动态调整泥浆参数等措施保证钻孔过程的顺利实施。其中动态监测是指成孔过程中每6h 进行泥浆指标的检测，包括泥浆密度、含砂率等，并根据检测的情况对泥浆指数进行调整，保证泥浆护壁的稳定和排渣过程的顺利。

2.3.6 超长钻孔质量控制

由于地层土质原因，加之超长灌注桩设计，在反循环钻孔过程中，项目采用减压钻进的方法。并从三个角度采取措施保证超长桩基钻井成孔垂直度的施工质量，包括机械设备改进措施、作业平台水平牢固改进措施和施工过程控制措施三个方面。具体钻孔施工过程质量控制内容包括：钻孔桩施工前探明和清除桩位处的地下障碍物；桩位允许偏差为：顺轴线方向±50mm，垂直轴线方向±50mm，每根灌注桩钻孔前应利用提前埋设的护桩复核桩位，围护桩垂直度控制在3%C 以内；成孔深度必须符合设计要求，其允许偏差为±100mm；钻孔桩原材料和混凝土强度必须符合设计要求，每桩制作安1 组混凝土抗压试件；浇筑水下混凝土前应清底，保证桩底沉渣允许厚度在50mm；成孔过程中泥浆比重应能保证不塌孔，清孔后泥浆比重控制在1.15～1.25；钻进过程中应经常检查钻头直径、磨损程度及钻杆垂直度；桩基混凝土浇筑采用的导管直径宜为200～250mm，导管使用前应严格清理干净，并进行导管密闭性及通球试验，导管底端距孔底应保持300～500mm；封底混凝土浇筑后导管埋深应不低于1m，混凝土浇筑过程中保持导管埋深2～3m，围护桩混凝土应该具有良好的和易性，配合比应通过实验确定，粗骨料宜采用粒径为40mm 的卵石或碎石，混凝土坍落度宜控制在180～220mm；混凝土浇筑应连续，整桩浇筑应在封底混凝土初凝前完成，以保证钢筋笼不上浮；桩身混凝土灌注完成后48h 内应避免重载车辆从桩附近经过，以保护成桩质量；混凝土充盈系数不得小于1.1，不宜大于1.15；现场用于质量控制的测量设备需齐备，测绳、泥浆比重计、坍落度筒灯等；现场浇筑混凝土过程中如发现混凝土外观质量不符合要求，立刻向主管领导及拌合站报告，及时解决问题。

2.3.7 安全文明施工控制

现场对安全施工、环保措施和文明施工都有高标准、制度化的施工要求。在安全文明施工过程中，项目对施工前安全设施准备、危险区域警示标识、施工过程注意事项等都作出明确规定。对于环保施工方面，考虑施工现场为市中心闹市区，需对施工废渣、污水、施工粉尘、噪声等进行现场处理、降污、防治，以达到较高的安全文明施工标准。

3 结语

当外部环境比较复杂时，如设计桩长较长、地下水位较高的软、硬土层施工时，反循环钻孔灌注桩施工技术具有较强的适应性，能较好的完成钻孔任务和灌注桩浇筑。本文从反循环钴孔灌注桩施工技术过程控制要点进行研究，从测量放线、护筒埋设、泥浆制备、钻井成孔、护壁泥浆控制、圆砾、粉砂层堵漏护壁、超长桩基垂直度控制及安全文明施工控制等要点多角度进行施工技术说明和质量过程控制，为复杂情况下反循环钻孔灌注桩施工过程控制、安全文明施工提供依据。