摘要：以上海白玉兰广场的高承载力钻孔灌注桩为例，针对试桩施工过程中存在的一些问题如：如何保证单桩承载力、试桩垂直度、压浆质量、水下混凝土浇筑质量等；如何缩短钢筋笼下放时间等，提出合理的施工建议，为今后工程中高承载力钻孔灌注桩的施工提供技术支持和指导。
关键词：高承载力钻孔灌注桩；单桩承载力；垂直度；桩侧桩端联合后注浆
Construction technology of high bearing test
piles from a project in Shanghai Magnolia Palaza
（Technical Center，China Construction Third Engineering Division，Co.，Ltd.，Wuhan 430070，China）
Abstract：Taking the high bearing capacity of bored piles from a project in Beijing CBD as an example，suggestions for the problems that exist in the test piles construction process，such as：how to ensure capacity of a pile，vertical of test piles，grouting quality and quality of underwater concrete pouringand，how to reduce the decentralization time of steel cage，the reasonable construction scheme is proposed.The result can provide technical support and guidance for high bearing capacity of bored piles construction for other projects .
Key words：high bearing capacity of bored piles；capacity of a pile；vertical of test piles；pile toe grouting and pile shaft grouting
1 工程概况
上海白玉兰广场工程整体建筑面积超过40万平方米，塔楼结构高约300米，建筑高约320米。塔楼采用了正方形来完成其平面布局，选用了框架-钢筋混凝土剪力墙为塔楼结构，由位于楼层中央环绕竖向流通空间和大楼服务区的混凝土墙以及位于楼层周边的组合抗弯框架组成。本工程试桩桩身有效长度为56~61.00m，桩径为1000mm。从地面标高计算，试桩STZ1桩长为86.10m，STZ2及STZ3桩长为79.80m。试桩拟采用桩端、桩侧联合后注浆施工工艺，采用C50（STZ1）/C35（STZ2、3）水下混凝土灌注成桩，试验桩桩身标高见图1。
2 桩基施工难点
1）本工程单桩承载力高，根据设计要求STZ1单桩承载力特征值为9250kN，试桩最大试验荷载达20500 kN；
2）桩身较长，对垂直度要求高。本工程试桩钻孔垂直度不能大于1/100，因此，需从施工工艺角度进行改进确保成孔垂直度；
3）钢筋笼的连接时间较长，易导致缩径、塌孔，直接影响孔壁的稳定性；
4）桩身纵筋采用“双笼”布置形式，钢筋笼制作难度较大；
5）试桩混凝土采用水下C50商品混凝土，如何保证浇筑质量，将是本次试桩施工需要解决的难题之一；
6）本次试桩的桩身较长，如何控制孔底沉渣不大于100mm也是本次试桩施工的一大难题；
7）桩身长导致后注浆难度增大；
8）泥皮厚度的控制是本次钻孔灌注桩的施工重点，泥皮加厚虽有利于孔壁稳定性，但不利于桩侧摩阻的发挥；
9）本工程试桩直径较大、长度较长，导致混凝土浇筑时间较长，在长时间内如何保证混凝土浇筑的连续性，也将是本次施工面临的又一挑战。
3针对重难点的主要措施
3.1保证单桩承载力的措施
影响钻孔灌注桩承载力的因素很多，如：桩端与桩侧土的性质、桩身质量等。前者可以通过工程勘察查明，后者可以通过成桩后的桩身动力检测加以评价。但是对钻孔灌注桩承载力影响较大、不易检测且易被忽视的因素主要有：桩端沉渣厚度和桩侧泥皮厚度、孔壁形状、成桩时间、钻孔施工工艺与技术水平等。因此，在本工程钻孔施工中为减少泥皮厚度，控制孔底沉渣，提高钻孔施工进度，决定采取以下措施。
3.1.1采用泵吸反循环方式排渣清孔
1）钻机在开启之前，应当事先往孔中灌注泥浆。使得缓缓达到孔底，轻压慢转几分钟后，开始调大转速钻压，这样就进入正常钻进状态。
2）钻进时需要对进尺和排水出渣量进行全面的检查，如果排量少、出水含钻渣量大的话，就要对钻进速度进行调整。
3）每钻进4～5米就需要对孔进行验收，当满足预计的土层变化时，应当对其进行采样检查，并且记录好分析结果。
4）当孔内出现较大卵石等障碍物时，使得钻具发生跳动、蹩车等情况时，应当调整钻进速度，适当减慢转速，同时增加泵量，还需要来回轻扫。
5）钻杆需要加接时，需要将钻具与孔底进行隔开，当泥浆循环3至5分钟之后，然后将加接钻杆进行拆卸。
6）起钻过程中应当小心操作，避免钻头与孔壁出现拖挂现象，同时将一定量的泥浆灌注到孔内，使得孔内的水头高度保持稳定。
7）如果是对粘性土层进行原土造浆时，待钻至粉土、砂性土层时，需要通过制备泥浆来进行护壁处理。
3.1.2选用PHP低固相泥浆进行护壁
为减少孔壁的泥皮厚度和孔底沉渣厚度，本试桩工程宜采用PHP低固相泥浆进行护壁。为了减少桩底的沉渣厚度，还需采取以下措施进行控制：
1）采用机械除砂（振动筛+泥浆旋流除砂器）、静力沉淀等多手段结合，控制泥浆含砂量，确保终孔后、混凝土灌注前泥浆含砂量小于2%。
2）严格控制终孔清孔质量、压缩从终孔提钻到下笼灌注时间、灌注前采用二次清孔等手段将灌注前孔底沉渣控制到最小范围，沉渣厚度采用测绳测量沉渣厚度，分别在成孔后和浇筑混凝土前下放测绳测量孔深，尽量做到桩底无沉渣。
3.1.3 采用后注浆技术
后注浆分为桩端后注浆和桩侧后注浆两种，是指在钻孔灌注桩完成后，通过预埋在桩身的注浆管将能固化的浆液均匀的注入桩端或桩侧土层，这些浆液在利用诸多物理与化学作用后，对桩端及其桩侧土体进行了物理力学上的转变，从而增强了桩端与桩侧的阻力，使得桩的沉降量在缩小，最终强化了桩的承载力。
3.2 保证垂直度的措施
3.2.1保证钻孔垂直度的措施
1）实际钻进过程中要求钻孔的垂直度偏差控制在10‰以内，若发现孔斜应及时进行修孔。
2）钻孔时整套钻具的重量不小于25吨，同时在钻头上采用配重加压，使钻具重心尽量下移至钻头部位。钻进过程中采用减压钻进工艺，施加到孔底的压力应控制在钻具总重量的80%以下，利用钻具的重锤导正作用，确保钻孔轴线保持在重力铅直方向；同时，钻头的长径比不小于2，以确保钻头的定向导正作用。
3）钻机在就位过程中，需要使得底座牢实、平稳，同时确保钻塔始终是稳固垂直的状态。一旦就位后，并且开始钻进时，应当利用水平尺对钻机底座加以检查，倘若底座没有保持水平，需要立即加以处理。
4）钻进时，应当按照各地层的情况，对钻压与钻进速度加以有效的控制，特备是在变层位置应当借助低压慢转的方式，还应当进行多次扫孔。
3.2.2成孔阶段的垂直度控制
采取机台自控及仪器测试的方法进行垂直度量测，主要是根据回转、给进及提升时压力表或电流表数据的不规则震动以及钻具的非正常震动等现象判断钻孔垂直度是否存在异常。
由于成孔周期较短，成孔垂直度的量测数据须终孔提钻后由专门的仪器进行量测，如孔壁超声波测定仪，可以直观地按比例出打印出成孔图形，所有的成孔数据可以量化。
3.3 缩短钢筋笼下放时间的措施
因桩身长69.72m，钢筋笼分为2段，两段钢筋笼的连接若采用焊接连接则需用时约需2小时左右，极易导致塌孔；现采用直螺纹连接，连接用时可缩短至0.5小时左右。
3.4 钢筋笼的加工
试桩桩身纵筋采用“双笼”布置形式，其中外笼纵向
32钢筋净距80mm，内笼纵向
32钢筋净距70mm，内外笼之间钢筋净距95mm，同时还布有其他检测用管道，具体剖面详见图。
图1试桩剖面图
Fig. 1 Profile of test piles
3.5 保证注浆质量的措施
因桩身较长，要求的桩身承载力大，故需对桩端和桩侧采用后注浆，采用分段注浆措施，自上而下分别埋设导管进行注浆，并对注浆量和注浆压力进行严格控制。
3.5.1后注浆设计
1）本工程试桩采用桩端和桩侧联合后注浆。
2）注浆导管采用国标低压流体输送用焊接管。每桩设置三根φ50桩底注浆导管。注浆导管沿钢筋笼直径对称设置，下端至桩底与单向注浆阀连接。桩侧注浆导管为φ25，一共设置三道桩侧注浆管，最底下一道桩侧注浆管位于桩底标高以上15m，以后向上每12米一道，并用丝堵封口。
3.5.2后注浆施工技术要点
后注浆一般于成桩后2天开始，注浆水灰比为0.6～0.7后，应当通过控制注浆量和注浆压力，以便实现控制注浆质量的目的，侧重于掌控水泥注入量，同时注意较好地掌控泵送的终止压力。根据计算，本工程试桩每根桩注浆量为4.68t。注浆压力包括开塞压力、压注清水压力、压注稀浆压力和压注稠浆压力。由于开塞压力是克服密封注浆孔的保护装置，因此开塞压力无需控制，一般情况开塞所用的压力泵其压力应不小于20MPa；在注清水时压力控制在2.0MPa左右；压稀释浆时压力控制在2-5MPa左右；压注稠浆时压力可适当提高，控制在5.0MPa左右。
终止压浆条件为：
1）水泥注入量达到设计值的80％，泵送压力大于4.0MPa就要中断压浆；
2）水泥注入量满足设计值，即80％，泵送压力无法满足预定压力70％的话，应当及时减少水灰比，一至持续注浆，直至达到预定压力为止；
3）如果水泥浆自桩侧向外溢，应当及时减少水灰比，并且采用间歇注浆的方式。
3.6 保证水下混凝土浇灌质量的措施
为进一步控制水下混凝土的灌注质量，需要特别注意几个方面，如施工设备、混凝土的配制比例、灌注等。
1）全面控制好施工设备质量
混凝土灌注将运用的施工设备不得出现质量问题。从而保障灌注水下混凝土取得较好地质量。
2）严格控制混凝土质量
本次试桩混凝土强度等级C50，灌注深度69.72m，钢筋净距小且布有很多检测用管道，因此，对混凝土的匀质性和流动性的要求都非常高。
3）加强灌注桩施工工艺
第一批混凝土顺利完成灌注后，需要持续施工，禁止中途停顿。实际灌注过程中，还需要将测锤对混凝土面的上升高度进行探测，同时注意提升、按要求拆卸导管，需要控制好导管埋深的高度。在桩顶设计标高的地方再添加2m，这样可以较好地掌握桩顶质量，当桩顶混凝土强度满足设计要求的70％时，才可以将多余的除去。
3.7 保证连续灌注的措施
1）混凝土生产、运输及泵送设备组织
混凝土浇筑之前，需对现场材料组织情况进行全面检查校对，确保搅拌站及其他配套设施运转正常，如需泵送设备必须保证于施工前2小时进入施工场地并清洗干净。另外，还应合理布置车辆运输路线，保证混凝土运送通畅，在浇筑过程中根据车辆运输需要情况，结合相应调度系统，指挥现场车辆有条不紊的进行工作。
2）混凝土出站质量和现场质量控制
混凝土搅拌站配备专人负责现场混凝土质量控制，严格检查混凝土的坍落度及匀质性；混凝土配合比一经确定，非经技术负责人同意不得随意更改。只有经现场质检验收合格的混凝土方可浇筑，对于不符合要求的混凝土应退回搅拌站，不得强行浇筑。
3）生产任务组织、现场浇筑组织
施工计划应于试桩混凝土生产前48小时提出以便搅拌站进行材料以及生产、运输设备准备；现场调度必须随泵车进入现场指挥，确保现场组织顺畅。
4结语
本工程中的高承载力灌注试桩由于单桩承载力高、桩身长，存在钢筋笼制作难度大、试桩垂直度及承载力难以保证、混凝土浇筑及压浆质量如何保证等施工难题。文章针对施工中存在的各个问题从施工技术角度逐一进行了解决，对今后其他工程中高承载力灌注桩试桩的施工具有一定指导意义。
参考文献：
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[4]王震，汪浩，饶淇，高志林.武汉绿地中心高承载力嵌岩灌注桩施工技术[J].施工技术，2012，41（20）：15-17.
论文作者:王剑
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：混凝土论文; 承载力论文; 注浆论文; 钻孔论文; 压力论文; 沉渣论文; 钢筋论文; 《基层建设》2019年第17期论文;