鉆孔灌注樁施工技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

黃 龍 中國水利水電第八工程局有限公司

1 前言

隨著現(xiàn)代高層建筑的普及，房屋建筑工程建設(shè)對(duì)基礎(chǔ)施工提出更高的要求。為了能夠保證工程的施工質(zhì)量和整體效果，做好房屋建筑地基處理十分關(guān)鍵，鉆孔灌注樁作為一種有效且成熟的施工技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，其施工靈活性相對(duì)較強(qiáng)，且可壓縮基坑開挖面積，不會(huì)對(duì)基礎(chǔ)土體的承載力產(chǎn)生不利影響，受到了各大施工單位的青睞，本文主要圍繞鉆孔灌注樁施工技術(shù)展開詳細(xì)分析。

2 鉆孔灌注樁概述

樁基技術(shù)是地基加固技術(shù)，為建筑工程提供良好地基基礎(chǔ)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型建筑對(duì)于地基的要求越來越高，樁基技術(shù)也隨之發(fā)展。早期使用木材作為樁基，現(xiàn)在用鋼材、混凝土等材料制作樁基結(jié)構(gòu)，且樁基施工技術(shù)也越來越多，為建筑施工提供了良好的基礎(chǔ)支撐。

鉆孔灌注樁是通過機(jī)械鉆孔的方式，將鋼筋籠放置于樁孔內(nèi)，然后再灌注成為樁基的技術(shù)，鉆孔灌注樁技術(shù)適用性廣，既可以用于防止土體滑坡，也能夠做好邊坡支護(hù)，因此，被廣泛地應(yīng)用于建筑工程的樁基工程中。依照成孔方法的差異，可將灌注樁分為幾種不同的類型，分別是：鉆孔灌注樁、沉管灌注樁和挖孔灌注樁等。鉆孔灌注樁具有直徑大、承載力高等特點(diǎn)，施工優(yōu)勢可歸納如下。

（1）地基壓實(shí)效果好，能夠減小土顆粒之間孔隙，提高地基土體的密實(shí)度以及穩(wěn)定性，承載力較大，可很好地承受來自建筑上部結(jié)構(gòu)的荷載；

（2）鉆孔灌注樁有良好的適用性，可適應(yīng)大部分地質(zhì)環(huán)境，且施工過程十分靈活，可根據(jù)項(xiàng)目具體需求對(duì)施工方法進(jìn)行調(diào)整；

（3）安全性好，鉆孔灌注樁可實(shí)現(xiàn)樁體和土體的協(xié)調(diào)共存，提升基礎(chǔ)承載能力的同時(shí)，為房屋建筑工程的使用安全奠定基礎(chǔ)；

（4）成本相對(duì)較低，經(jīng)過長期實(shí)踐鉆孔灌注樁技術(shù)得到了優(yōu)化和完善，整體工藝成本不斷下降，整體經(jīng)濟(jì)效益提升。

3 房屋建筑工程中鉆孔灌注樁施工技術(shù)要點(diǎn)

從鉆孔灌注樁的施工來看，主要包括樁基測放、護(hù)筒埋設(shè)、樁位復(fù)核以及鉆機(jī)就位、鉆進(jìn)成孔、鋼筋籠放置、灌注混凝土、成樁等流程。在施工過程中，需要選擇合適的鉆進(jìn)成孔技術(shù)，加強(qiáng)施工控制，確保樁基質(zhì)量符合要求。

3.1 鉆進(jìn)成孔技術(shù)選擇

鉆孔灌注樁可以選用反循環(huán)、正循環(huán)、沖擊反循環(huán)等鉆進(jìn)成孔方式，具體如下。

（1）反循環(huán)鉆進(jìn)成孔。反循環(huán)鉆進(jìn)是利用沖洗液流到孔底，以冷卻鉆頭，并且在鉆進(jìn)的同時(shí)將鉆渣帶到地面，該方法具有功率消耗低、鉆進(jìn)效率高等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于多種地質(zhì)的鉆進(jìn)成孔中，反循環(huán)鉆進(jìn)成孔質(zhì)量較高，而且能夠穩(wěn)定孔壁，減少施工風(fēng)險(xiǎn)。且鉆進(jìn)成孔中，孔底沉渣較少，灌注較為順暢。

（2）正循環(huán)鉆進(jìn)成孔技術(shù)。該技術(shù)主要是利用鉆機(jī)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行切割，并且在鉆井泥漿墻時(shí)排除沉渣，正循環(huán)鉆進(jìn)成孔的技術(shù)特點(diǎn)是設(shè)備簡單、施工成本較低，而且設(shè)備不易出現(xiàn)故障，適用于多種地質(zhì)，但是鉆進(jìn)效率不如反循環(huán)鉆進(jìn)成孔，而且正循環(huán)鉆進(jìn)成孔無法有效地消除底部沉積物，鉆進(jìn)效率和灌注效率都會(huì)受到一定的影響。

（3）沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)成孔。該技術(shù)是利用沖擊鉆平衡提引機(jī)，牽引鋼絲繩，并且在鉆頭中心孔的作用下進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中吸收沖擊和渣場，相比于反循環(huán)鉆進(jìn)施工技術(shù)，沖擊反循環(huán)鉆進(jìn)成孔在赫土、壤土和粉土等地質(zhì)環(huán)境下成本較低，而且運(yùn)輸成本低，具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。

3.2 施工過程技術(shù)要點(diǎn)

鉆孔灌注樁施工過程中需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）施工準(zhǔn)備。在鉆孔灌注樁施工前，需做好施工準(zhǔn)備工作，做好設(shè)備準(zhǔn)備、現(xiàn)場準(zhǔn)備以及材料準(zhǔn)備，測量現(xiàn)場環(huán)境，調(diào)試施工設(shè)備，確保設(shè)備的狀態(tài)良好，再根據(jù)施工需求選擇合適的鉆孔機(jī)，確定施工條件。

（2）測量放樣。測量放樣主要是針對(duì)鉆孔灌注樁施工中樁孔的空間位置以及鉆機(jī)的軌道位置進(jìn)行測定，確保鉆孔的準(zhǔn)確性。測量放樣環(huán)節(jié)，工程技術(shù)人員應(yīng)在區(qū)域內(nèi)設(shè)置相應(yīng)的控制點(diǎn)，數(shù)量不能少于3個(gè)，同時(shí)，還需要通過埋設(shè)測量物的方式對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記和放樣，嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)圖中的樁體放樣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作。另外，應(yīng)在施工現(xiàn)場引入相應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，并進(jìn)行區(qū)域施工標(biāo)高設(shè)置，確定鉆機(jī)軌道面的標(biāo)高，保證測量放樣結(jié)果的有效性。

（3）護(hù)筒埋設(shè)。護(hù)筒埋設(shè)是鉆孔灌注樁施工的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，埋設(shè)的質(zhì)量會(huì)對(duì)最終施工效果產(chǎn)生直接影響。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)，可借助全站儀進(jìn)行放樣，確定護(hù)筒具體位置，以保證施工質(zhì)量。技術(shù)人員可以根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況出發(fā)，對(duì)護(hù)筒埋設(shè)的方法進(jìn)行選擇，比較常見的方法有循環(huán)鉆孔法、挖坑埋設(shè)法等，并對(duì)護(hù)筒的厚度和直徑等參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格管控，更好適應(yīng)工程的實(shí)際需要，護(hù)筒埋設(shè)完成后，必須做好回填工作，回填厚度≥35cm。護(hù)筒埋設(shè)過程中，工程技術(shù)人員必須對(duì)其水平度和垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，利用專業(yè)的工具設(shè)備輔助施工，以達(dá)到預(yù)期效果。

（4）泥漿制備。泥漿在鉆孔灌注樁施工中發(fā)揮著多樣化的作用，如潤滑鉆具、護(hù)壁防塌、冷卻鉆頭等，關(guān)系著鉆孔灌注樁施工的質(zhì)量和安全，因此，在對(duì)泥漿進(jìn)行制備的過程中，需要做好原材料質(zhì)量和比例的控制，從工程的實(shí)際情況出發(fā)，做好全面分析論證和數(shù)據(jù)計(jì)算，得到最佳的配比方案，提升泥漿制備的質(zhì)量。

（5）鉆孔與清孔。施工期間需要根據(jù)地質(zhì)情況，調(diào)整鉆進(jìn)速度和轉(zhuǎn)速，嚴(yán)格控制鉆孔參數(shù)，以防發(fā)生坍塌等事故。鉆孔施工前，工程技術(shù)人員應(yīng)對(duì)每一層土層的施工情況進(jìn)行記錄，孔位鉆進(jìn)過程中，應(yīng)確保施工樁徑不小于設(shè)計(jì)樁徑。在一些復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行鉆孔，可能會(huì)導(dǎo)致泥漿密度大而黏度小，需要做好施工管理，必要時(shí)使用泥漿比重儀做好測定，以保證成孔的質(zhì)量。鉆孔完成后，需要做好清孔工作，一般會(huì)進(jìn)行二次清孔，在每一次清孔完成后，都要做好驗(yàn)收工作，對(duì)清孔的效果進(jìn)行確認(rèn)。清孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)具體施工情況確定，通常約為40min，二次清孔在鋼筋籠安裝完成后進(jìn)行，清孔結(jié)束后需要盡快進(jìn)行混凝土澆筑工作。

（6）混凝土灌注?；炷凉嘧⑶靶鑷?yán)格控制原料質(zhì)量，加強(qiáng)混凝土配合比控制，確保混凝土符合工程需求?；炷凉嘧⑹┕ぶ?，需要將注漿導(dǎo)管平順地插入灌注孔內(nèi)，避免出現(xiàn)漿體泄漏、變形等問題、導(dǎo)管中心線位置應(yīng)與鉆孔中心線保持一致，不能存在明顯偏差，同時(shí)避免與鋼筋籠的碰撞。另外，還應(yīng)對(duì)儲(chǔ)料斗進(jìn)行固定，依照相應(yīng)的技術(shù)要求，確定儲(chǔ)料斗的容積。對(duì)混凝土導(dǎo)管進(jìn)行防水測試，確?？刂茋?yán)格后開始試驗(yàn)，澆灌期間需要注意防水開關(guān)，為了防止導(dǎo)管堵塞，需要嚴(yán)格控制混凝土攪拌時(shí)間和坍落度。

混凝土灌注的速度可以根據(jù)實(shí)際情況確定，當(dāng)混凝土灌注高度超過鋼筋籠約1m時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提升導(dǎo)管，距離鋼筋籠頂部高度約2m時(shí)，需要適當(dāng)減緩混凝土灌注的速度，確保樁身混凝土質(zhì)量。

4 實(shí)例探析鉆孔灌注樁施工技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

4.1 工程概況

本項(xiàng)目為某超高層住宅建筑，共計(jì)10棟住宅，采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地下4層（其中含一層設(shè)備層），地上46層，建筑高度約139.0m。超高層住宅的基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)條件，可滿足設(shè)計(jì)要求。但因其中兩棟超高層住宅附近有規(guī)劃即建地鐵線，為避免后期地鐵開挖施工對(duì)高層住宅基礎(chǔ)產(chǎn)生不利影響，經(jīng)方案論證及專家評(píng)審，改用直徑800mm的泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，采用樁端樁側(cè)后注漿工藝。

4.2 鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)

項(xiàng)目場地地形平坦，地貌形態(tài)為沖積平原，地層結(jié)構(gòu)為沉積韻律，成層條件穩(wěn)定，各巖土層分布較均勻。場地地面絕對(duì)標(biāo)高46.36m～48.32m，地層共劃分為12個(gè)大類土層，泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中第5.3.1規(guī)定，建筑樁基的承載力應(yīng)通過單樁靜載試驗(yàn)確定。樁徑為800mm，有效樁長24m，樁身采用C50的混凝土，注漿閥六個(gè)：樁端注漿閥兩個(gè)，樁側(cè)注漿閥四個(gè)，注漿閥分三組埋置于樁頂下8m（樁側(cè)注漿閥），16m（樁側(cè)注漿閥），24m（樁端注漿閥），樁身斷面見圖1所示。

圖1樁身斷面圖

4.3 鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)

4.3.1 成樁要點(diǎn)

（1）施工期間，護(hù)筒內(nèi)泥漿面高出地下水位≥1.0m，受水位漲落影響時(shí)，泥漿面需高出最高水位≥1.5m；

（2）清孔過程中，不斷的置換泥漿，直至灌注水下混凝土；

（3）混凝土灌注前，鉆孔深度需達(dá)設(shè)計(jì)要求，落實(shí)清孔工作，孔底500mm內(nèi)泥漿相對(duì)密度＜1.25，含砂率≤8%，黏度≤28s；

（4）易產(chǎn)生泥漿滲漏土層中，需采用維持孔壁穩(wěn)定的措施；

（5）鉆孔達(dá)設(shè)計(jì)深度，灌注混凝土前需清孔，孔底沉渣厚度≤50mm。

4.3.2 后注漿要點(diǎn)

本工程后注漿導(dǎo)管采用的是Q235BΦ42×3.5mm無縫鋼管，在施工時(shí)與鋼筋籠加勁筋綁扎牢固。通過試樁確定漿液配比、終止注漿壓力、流量、注漿量，具體如下。

（1）本工程注漿水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥；

（2）漿液水灰比根據(jù)本場地土的飽和度及滲透性確定為0.55；

（3）樁端終止注漿壓力為2.8MPa；

（4）注漿流量≤75L/min；

（5）單樁注漿量（以水泥質(zhì)量計(jì)）為3.05t。

4.4 鉆孔灌注樁施工效果

本工程采用樁端、樁側(cè)后注漿技術(shù)后，通過試樁試驗(yàn)驗(yàn)證可知，單樁承載力對(duì)比如表2所示。因樁周土為礫砂、圓礫土，采用樁端、樁側(cè)后注漿技術(shù)能夠顯著提高灌注樁的單樁承載力，單樁承載力特征值提高幅值為116.7%～131.3%，比以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)幅值要高。

表2單樁豎向承載力特征值對(duì)比表

5 結(jié)束語

綜上所述，鉆孔灌注樁采用機(jī)械鉆孔以及現(xiàn)場澆灌的方式完成灌注樁，該技術(shù)能夠解決鉆進(jìn)過程中樁底沉渣的問題，有效地提升施工效率。在不良地質(zhì)的鉆進(jìn)成孔中，鉆孔灌注樁具有明顯的優(yōu)越性，而且施工受氣候因素、外界環(huán)境因素的影響較小，施工的適用性廣。

為了加強(qiáng)鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制，需要從施工準(zhǔn)備階段開始，選擇合適工程的鉆進(jìn)成孔技術(shù)，做好施工過程質(zhì)量控制，確保施工質(zhì)量符合工程需求，真正為后續(xù)施工夯實(shí)基礎(chǔ)，推動(dòng)我國建筑工程健康的、持續(xù)發(fā)展。