钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用

黄 龙 中国水利水电第八工程局有限公司

1 前言

随着现代高层建筑的普及，房屋建筑工程建设对基础施工提出更高的要求。为了能够保证工程的施工质量和整体效果，做好房屋建筑地基处理十分关键，钻孔灌注桩作为一种有效且成熟的施工技术得到了广泛应用，其施工灵活性相对较强，且可压缩基坑开挖面积，不会对基础土体的承载力产生不利影响，受到了各大施工单位的青睐，本文主要围绕钻孔灌注桩施工技术展开详细分析。

2 钻孔灌注桩概述

桩基技术是地基加固技术，为建筑工程提供良好地基基础。随着社会经济的快速发展，大型建筑对于地基的要求越来越高，桩基技术也随之发展。早期使用木材作为桩基，现在用钢材、混凝土等材料制作桩基结构，且桩基施工技术也越来越多，为建筑施工提供了良好的基础支撑。

钻孔灌注桩是通过机械钻孔的方式，将钢筋笼放置于桩孔内，然后再灌注成为桩基的技术，钻孔灌注桩技术适用性广，既可以用于防止土体滑坡，也能够做好边坡支护，因此，被广泛地应用于建筑工程的桩基工程中。依照成孔方法的差异，可将灌注桩分为几种不同的类型，分别是：钻孔灌注桩、沉管灌注桩和挖孔灌注桩等。钻孔灌注桩具有直径大、承载力高等特点，施工优势可归纳如下。

（1）地基压实效果好，能够减小土颗粒之间孔隙，提高地基土体的密实度以及稳定性，承载力较大，可很好地承受来自建筑上部结构的荷载；

（2）钻孔灌注桩有良好的适用性，可适应大部分地质环境，且施工过程十分灵活，可根据项目具体需求对施工方法进行调整；

（3）安全性好，钻孔灌注桩可实现桩体和土体的协调共存，提升基础承载能力的同时，为房屋建筑工程的使用安全奠定基础；

（4）成本相对较低，经过长期实践钻孔灌注桩技术得到了优化和完善，整体工艺成本不断下降，整体经济效益提升。

3 房屋建筑工程中钻孔灌注桩施工技术要点

从钻孔灌注桩的施工来看，主要包括桩基测放、护筒埋设、桩位复核以及钻机就位、钻进成孔、钢筋笼放置、灌注混凝土、成桩等流程。在施工过程中，需要选择合适的钻进成孔技术，加强施工控制，确保桩基质量符合要求。

3.1 钻进成孔技术选择

钻孔灌注桩可以选用反循环、正循环、冲击反循环等钻进成孔方式，具体如下。

（1）反循环钻进成孔。反循环钻进是利用冲洗液流到孔底，以冷却钻头，并且在钻进的同时将钻渣带到地面，该方法具有功率消耗低、钻进效率高等特点，可以广泛应用于多种地质的钻进成孔中，反循环钻进成孔质量较高，而且能够稳定孔壁，减少施工风险。且钻进成孔中，孔底沉渣较少，灌注较为顺畅。

（2）正循环钻进成孔技术。该技术主要是利用钻机回转驱动进行切割，并且在钻井泥浆墙时排除沉渣，正循环钻进成孔的技术特点是设备简单、施工成本较低，而且设备不易出现故障，适用于多种地质，但是钻进效率不如反循环钻进成孔，而且正循环钻进成孔无法有效地消除底部沉积物，钻进效率和灌注效率都会受到一定的影响。

（3）冲击反循环钻进成孔。该技术是利用冲击钻平衡提引机，牵引钢丝绳，并且在钻头中心孔的作用下进行钻进，钻进过程中吸收冲击和渣场，相比于反循环钻进施工技术，冲击反循环钻进成孔在赫土、壤土和粉土等地质环境下成本较低，而且运输成本低，具有一定的应用优势。

3.2 施工过程技术要点

钻孔灌注桩施工过程中需要注意以下几点。

（1）施工准备。在钻孔灌注桩施工前，需做好施工准备工作，做好设备准备、现场准备以及材料准备，测量现场环境，调试施工设备，确保设备的状态良好，再根据施工需求选择合适的钻孔机，确定施工条件。

（2）测量放样。测量放样主要是针对钻孔灌注桩施工中桩孔的空间位置以及钻机的轨道位置进行测定，确保钻孔的准确性。测量放样环节，工程技术人员应在区域内设置相应的控制点，数量不能少于3个，同时，还需要通过埋设测量物的方式对控制点进行标记和放样，严格依照设计图中的桩体放样标准进行操作。另外，应在施工现场引入相应的基准点，并进行区域施工标高设置，确定钻机轨道面的标高，保证测量放样结果的有效性。

（3）护筒埋设。护筒埋设是钻孔灌注桩施工的一个关键环节，埋设的质量会对最终施工效果产生直接影响。护筒埋设时，可借助全站仪进行放样，确定护筒具体位置，以保证施工质量。技术人员可以根据施工现场的地质状况出发，对护筒埋设的方法进行选择，比较常见的方法有循环钻孔法、挖坑埋设法等，并对护筒的厚度和直径等参数进行严格管控，更好适应工程的实际需要，护筒埋设完成后，必须做好回填工作，回填厚度≥35cm。护筒埋设过程中，工程技术人员必须对其水平度和垂直度进行严格控制，利用专业的工具设备辅助施工，以达到预期效果。

（4）泥浆制备。泥浆在钻孔灌注桩施工中发挥着多样化的作用，如润滑钻具、护壁防塌、冷却钻头等，关系着钻孔灌注桩施工的质量和安全，因此，在对泥浆进行制备的过程中，需要做好原材料质量和比例的控制，从工程的实际情况出发，做好全面分析论证和数据计算，得到最佳的配比方案，提升泥浆制备的质量。

（5）钻孔与清孔。施工期间需要根据地质情况，调整钻进速度和转速，严格控制钻孔参数，以防发生坍塌等事故。钻孔施工前，工程技术人员应对每一层土层的施工情况进行记录，孔位钻进过程中，应确保施工桩径不小于设计桩径。在一些复杂地质条件下进行钻孔，可能会导致泥浆密度大而黏度小，需要做好施工管理，必要时使用泥浆比重仪做好测定，以保证成孔的质量。钻孔完成后，需要做好清孔工作，一般会进行二次清孔，在每一次清孔完成后，都要做好验收工作，对清孔的效果进行确认。清孔时间应根据具体施工情况确定，通常约为40min，二次清孔在钢筋笼安装完成后进行，清孔结束后需要尽快进行混凝土浇筑工作。

（6）混凝土灌注。混凝土灌注前需严格控制原料质量，加强混凝土配合比控制，确保混凝土符合工程需求。混凝土灌注施工中，需要将注浆导管平顺地插入灌注孔内，避免出现浆体泄漏、变形等问题、导管中心线位置应与钻孔中心线保持一致，不能存在明显偏差，同时避免与钢筋笼的碰撞。另外，还应对储料斗进行固定，依照相应的技术要求，确定储料斗的容积。对混凝土导管进行防水测试，确保控制严格后开始试验，浇灌期间需要注意防水开关，为了防止导管堵塞，需要严格控制混凝土搅拌时间和坍落度。

混凝土灌注的速度可以根据实际情况确定，当混凝土灌注高度超过钢筋笼约1m时，应适当提升导管，距离钢筋笼顶部高度约2m时，需要适当减缓混凝土灌注的速度，确保桩身混凝土质量。

4 实例探析钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用

4.1 工程概况

本项目为某超高层住宅建筑，共计10栋住宅，采用钢筋混凝土剪力墙结构，地下4层（其中含一层设备层），地上46层，建筑高度约139.0m。超高层住宅的基础采用筏板基础，根据地质条件，可满足设计要求。但因其中两栋超高层住宅附近有规划即建地铁线，为避免后期地铁开挖施工对高层住宅基础产生不利影响，经方案论证及专家评审，改用直径800mm的泥浆护壁钻孔灌注桩基础，采用桩端桩侧后注浆工艺。

4.2 钻孔灌注桩设计参数

项目场地地形平坦，地貌形态为冲积平原，地层结构为沉积韵律，成层条件稳定，各岩土层分布较均匀。场地地面绝对标高46.36m～48.32m，地层共划分为12个大类土层，泥浆护壁钻孔灌注桩设计参数见表1。

表1钻孔灌注桩设计参数

根据JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中第5.3.1规定，建筑桩基的承载力应通过单桩静载试验确定。桩径为800mm，有效桩长24m，桩身采用C50的混凝土，注浆阀六个：桩端注浆阀两个，桩侧注浆阀四个，注浆阀分三组埋置于桩顶下8m（桩侧注浆阀），16m（桩侧注浆阀），24m（桩端注浆阀），桩身断面见图1所示。

图1桩身断面图

4.3 钻孔灌注桩施工要点

4.3.1 成桩要点

（1）施工期间，护筒内泥浆面高出地下水位≥1.0m，受水位涨落影响时，泥浆面需高出最高水位≥1.5m；

（2）清孔过程中，不断的置换泥浆，直至灌注水下混凝土；

（3）混凝土灌注前，钻孔深度需达设计要求，落实清孔工作，孔底500mm内泥浆相对密度＜1.25，含砂率≤8%，黏度≤28s；

（4）易产生泥浆渗漏土层中，需采用维持孔壁稳定的措施；

（5）钻孔达设计深度，灌注混凝土前需清孔，孔底沉渣厚度≤50mm。

4.3.2 后注浆要点

本工程后注浆导管采用的是Q235BΦ42×3.5mm无缝钢管，在施工时与钢筋笼加劲筋绑扎牢固。通过试桩确定浆液配比、终止注浆压力、流量、注浆量，具体如下。

（1）本工程注浆水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；

（2）浆液水灰比根据本场地土的饱和度及渗透性确定为0.55；

（3）桩端终止注浆压力为2.8MPa；

（4）注浆流量≤75L/min；

（5）单桩注浆量（以水泥质量计）为3.05t。

4.4 钻孔灌注桩施工效果

本工程采用桩端、桩侧后注浆技术后，通过试桩试验验证可知，单桩承载力对比如表2所示。因桩周土为砾砂、圆砾土，采用桩端、桩侧后注浆技术能够显著提高灌注桩的单桩承载力，单桩承载力特征值提高幅值为116.7%～131.3%，比以往的设计经验幅值要高。

表2单桩竖向承载力特征值对比表

5 结束语

综上所述，钻孔灌注桩采用机械钻孔以及现场浇灌的方式完成灌注桩，该技术能够解决钻进过程中桩底沉渣的问题，有效地提升施工效率。在不良地质的钻进成孔中，钻孔灌注桩具有明显的优越性，而且施工受气候因素、外界环境因素的影响较小，施工的适用性广。

为了加强钻孔灌注桩的质量控制，需要从施工准备阶段开始，选择合适工程的钻进成孔技术，做好施工过程质量控制，确保施工质量符合工程需求，真正为后续施工夯实基础，推动我国建筑工程健康的、持续发展。