已回填后桩网条件下桩基施工工艺与质量控制

齐志QI Zhi；许凌峰XU Ling-feng；吴瑞旭WU Rui-xu；董文辉DONG Wen-hui

（中铁建工集团有限公司南京分公司，南京 210000）

0 引言

随着我国建筑行业快速发展，为保障房屋建筑及道路基础安全，对基础的沉降要求越来越高。软土地基加固常采用预应力管桩桩网结构复合地基处理、CFG 桩地基处理等方式，但在采用了预应力管桩桩网结构复合地基处理加固的软土地基地质条件下，其管桩及桩网结构会作为地下障碍物被回填层隐蔽在地下，管桩将与后期桩基发生位置冲突，对后期桩基施工造成极大困难。

本文以无线谷科技园项目为例，提出一种针对已回填区无法采用挖机开挖探明管桩及桩帽位置的工程桩施工的新工艺。本工艺利用冲击钻与回旋钻在各土层钻进优势和对二次成孔质量的管控，实现了高效循环的施工流程，节约了施工成本，提高了成桩质量。

该工程位于南京市江宁区苏源大道东侧、秣周东路北侧，地面高-1.35～-0.85m，基底相对标高-11.45～-11.05m，基坑开挖深度10.00～10.60m。项目总建筑面积170623.1平方米，总用地面积61806.35 平方米。该项目已回填区无法采用挖机开挖探明管桩及桩帽位置的工程桩在施工过程中存在以下难点：

①工程桩与管桩、桩帽及桩帽间连接钢筋存在冲突现象，成桩困难，常规机械无法施工，必须先破除桩帽及连接钢筋。常规处理方案可采用人工挖孔桩挖至桩帽位置，再破除桩帽及连接钢筋，或采用冲击钻机直接冲击破除桩帽及连接钢筋两种方案，但因站前单位仍有土方机械车辆在路基上行走，人工挖孔桩安全隐患极大，不可采用，仅能选择冲击钻机冲孔方式破除桩帽及连接钢筋。

②路基回填60cm 高碎石层及土工格栅层，钻孔过程中会发生塌孔、漏浆及混凝土超方严重现象。

③工程桩施工与路基回填及附属工程存在交叉施工，影响大，工期紧，单独采用冲击钻机成孔，成孔耗时长、效率低，且用电负荷大，在电力满负荷运转下已无法通过增加桩机数量加快成桩速度，无法满足工期要求。

1 施工流程与工艺优势

本工艺包括钻孔施工和桩体施工两部分，施工流程如图1 所示。本工艺适用于经预应力管桩桩网结构处理的软土地基区域内超长桩基施工，具有以下技术优势：

图1 工艺流程图

图2 关键施工步骤

①利用冲击钻机可破除坚硬障碍物特点破除桩帽及连接钢筋[1]，为后续回旋钻机钻孔破除地下障碍物，引孔完成后可继续移至下一桩位，流水施工，缩短施工周期，提高工作效率[2]。引孔完成后再利用回旋钻在黏土等软弱土层钻进效率高优势进行钻进，加快成孔速度，节省工期。

②采用成品超长钢管成品超长钢护筒穿过碎石回填层并埋入黏性土层不小于1m，形成封闭不透水钢护壁解决塌孔[3]、泥浆外漏及混凝土超方严重问题。

2 施工要点与质量控制要求

2.1 钻孔施工流程与质量控制要求

钻孔施工过程与质量控制要点包括：

①场地平整。施工前应对场地进行平整压实，满足冲击钻机、回旋钻机操作空间及对场地承载力的要求，并保证桩机在正常工作中运行稳定。施工前应进行充分的地勘工作，并计算场地承载力。

②测量定位。依据桩基中心轴线坐标值，标出桩位，打入钢筋头并标明桩号。桩位中心点经测量放样确定后，中心点在埋设护筒时会被破坏，必须按照要求设置4 个保护桩。需严格校核护筒埋设中心、桩机钻头中心以及钢筋笼安装中心的准确性。

③护筒埋设。护筒埋设采用挖埋法，即用机械挖除所要埋护筒的土层后，将护筒放入其中，其底部埋置在地表下1.7m 中，护筒顶高出地面0.3m。护筒埋设需准确、水平、垂直、稳固，护筒中心与设计桩位中心的偏差不得大于20mm，钢护筒垂直度偏差不允许大于1.0%，保证钻机沿着桩位中心方向顺利工作。

④泥浆制备与循环。泥浆制备采用膨润土造浆，冲钻孔过程中及时合理调整泥浆性能，以保证钻进过程中不塌孔，将孔底渣样排出孔外。每台桩机设置1 个成品钢板泥浆池，尺寸3×8×2m，容积共48 方，约为单根桩容积1.5倍，泥浆池中部设置一道钢制隔板，顶部开设溢浆孔，加设过滤网，分隔成泥浆池与沉淀池，循环全部采用泥浆泵、泥浆管抽运循环。根据施工区域划分设置3 个成品废浆池，废浆池尺寸3×8×3m，容积共72 方，约为单根桩容积2 倍，混凝土浇筑过程中溢出泥浆全部排至废浆池，避免泥浆污染路基，影响路基质量。

⑤冲击钻机就位、钻进。冲击钻机钻头直径选用0.9m，与长护筒一致。钻机就位应采用护桩定位法进行，就位完成后由测量员采用全站仪对桩位进行复核，复核偏差需在允许范围内。正常冲孔过程中及时根据地层调整泥浆性能，勤取渣样，如取出渣样内存在钢筋碎屑及混凝土碎渣且冲孔进尺缓慢说明正在破除桩帽及连接钢筋，并及时量测孔深记录原始数据，推算孔底标高与桩帽底标高之间关系，一般引孔深度9m 即说明已破除桩帽及其连接钢筋，穿过碎石层及桩帽层。待达到引孔深度后即下放探笼。

⑥下放探笼。探笼对引孔进行下放以检测冲击钻引孔直径、垂直度以及有无塌孔现象。保证下道工序长护筒顺利下放，如引孔未达到要求，需反复提升冲击钻钻头上下冲孔直至满足要求为止。

⑦回旋钻机就位。单一冲击钻成孔施工工艺很难保证成桩效果，结合工程地质条件复杂、境外项目环境保护的苛刻要求，考虑到施工工期、施工质量、施工投入以及境外项目市场资源有限等因素，结合二者[4]，回旋钻钻机就位采用汽车吊吊至孔位再利用十字线法测定桩位利用自身动力装置微调精准就位，就位完成后需由测量员、监理工程师进行复测，合格后再进行护筒下放，钻孔工作。

⑧长护筒下放。回旋钻机的护筒采用由加工厂定制加工制作的成品钢护筒[5]，采用平板车运输至现场，再采用回旋钻机下放长护筒，待下放到引孔深度后再采用挖机配合将护筒压入黏土层不小于1m。

⑨钻孔与成孔检验。在钻进过程中，需检查钻斗尺寸，根据土层情况调整泥浆指标，排出孔口的循环泥浆的性能指标应符合表1 规定。钻进过程中应注意观察岩性变化，留取碴样，每个地层取两袋渣样，注明孔深、孔底标高等信息便于与设计地质勘探点核对地层情况，并做好施工记录，达到持力层后通知勘察单位及时鉴定。

表1 钻进过程中泥浆性能指标

成孔检验[6]内容包括孔深、孔径、孔身垂直度，有无塌孔、缩颈等。终孔时通知勘察、监理共同确认，孔深深度可用专用测绳进行量测，桩长既要满足桩端入持力层要求，又要满足设计桩长要求，为双控指标。孔径及孔身垂直度可用探笼检测，探笼直径为0.8m，长度为桩径4～6 倍，选为4m。待验收合格后即进行一次清孔。

2.2 桩体施工流程及质量控制要求

桩体施工的流程及质量控制措施如下：

①清孔。清孔[7]采用换浆法[8，9]清孔，清孔时注意保持孔内水位。清孔的目的是清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉渣而降低桩的承载力。清孔分两次进行，第一次清孔在钻孔深度达到设计深度后进行，第一次清孔就应满足规范要求，否则不应下放钢筋笼。

②钢筋笼运输及安装。钢筋笼在加工场制作，应对每节钢筋笼进行质量验收，合格后方可挂牌同意使用，钢筋笼采用平板车运输至桩孔旁，做好下垫上盖工作，避免被泥土污染。利用回旋钻机或吊车对加工好的钢筋笼分节吊装对焊，钢筋笼对焊满足搭接焊要求，并按规范要求现场取样送检。主筋焊完后，恢复螺旋箍，继续吊装焊接下一节。

③导管安装及二次清孔。采用的导管内壁必须光滑圆顺，内径一致，导管使用前应试拼，经过通球和压水试验，不得漏水。导管安装好后，应进行二次清孔，清孔采用反循环清孔方式，过程中勤测孔底沉渣厚度、测试泥浆性能。确认孔深、沉渣、泥浆性能等符合设计及规范要求，如表2 所示，报请监理工程师验收合格后，即可开始水下混凝土灌注。

表2 二次清孔后质量标准

④灌注准备。在清孔的同时，对各类设备进行检查，备足原材料；同时配备水泵、空压机及高压射水管等设备，以保证孔内水头和及时处理灌注故障。

通过现场技术人员计算导管的配置，安装导管，导管底部至孔底应有300～500mm 的空间，以利首批灌注混凝土顺利灌注；储料与导管相连，储料斗的容积按2.0m3设计。

⑤水下混凝土灌注。水下混凝土灌注开始时，首批灌注混凝土数量应满足导管初次埋置深度不小于1m 并不宜大于3m 的要求，通过现场技术人员计算，首盘封底混凝土的方量。在水下混凝土灌注过程中，由工程技术人员经常采用带重锤的测绳探测孔内混凝土面的标高，及时调整埋管深度。一般埋管深度控制在2～6m，以防导管提离混凝土面发生断桩。水下混凝土灌注应高出设计桩顶0.8m，以保证钻孔桩与上部结构之间的混凝土连接质量。钻孔桩高出设计桩顶的多余部分混凝土在承台施工前凿除，桩头无松散层。

3 安全与环保措施

3.1 安全措施

为保障施工人员与机械安全，应采取以下措施：①进场桩机需提前检修，验收合格后张挂四牌即桩机号码牌、安全操作规程、桩机验收标识牌、桩基信息牌方能允许作业。挖机司机、吊车司机、冲击钻、回旋钻操作工、焊工等特种操作人员都必须持证上岗，严格按照相应安全规程进行操作。②进场桩机需提前检修，验收合格后张挂四牌即桩机号码牌、安全操作规程、桩机验收标识牌、桩基信息牌方能允许作业。挖机司机、吊车司机、冲击钻、回旋钻操作工、焊工等特种操作人员都必须持证上岗，严格按照相应安全规程进行操作。③桩孔四周不得堆放土或其他杂物，以免引起塌方，冲击钻引孔完成后，回旋钻就位前需对桩孔进行立面及水平防护，并张挂安全警示牌，且不得随意私自拆除。

3.2 环保措施

为满足环保要求，需采取以下措施：①泥浆不得随意排放，由有资质泥浆外运单位采用专用泥浆车运至规定排放场地，不得乱倒。②施工场地离居民较近，要采取降噪措施，合理安排作业时间，尽量避开夜间施工，夜间施工过程时要有夜间施工审批手续，不得扰民。

4 结语

本工艺针对已回填区无法采用挖机开挖探明管桩及桩帽位置的工程桩在施工过程中存在的难点，充分利用冲击钻与回旋钻在各土层钻进优势，形成了预应力管桩桩网结构复合地基处理的软土路基地质条件下桩基施工工艺，并提出质量控制要点。本工艺具备钻引孔循环流水作业、钻进快的特点，在南京江宁开发区无线谷科技园和福州至平潭铁路站房工程中加以应用，平均节约工期10 日以上，节约施工成本百余万元，取得了优秀的工程效果。