狭小空间后补钻孔灌注桩施工技术的应用.docx

狭小空间后补钻孔灌注桩施工技术的应用 摘 要：以中国石油装备产业基地国际交流中心主体馆工程为例，介绍了小空间后补钻孔灌注桩施工技术，提出了该施工技术的实施要点，为今后小空间桩基施工提供依据关键词：狭小空间；桩基；施工技术一、工程案例中国石油装备产业基地国际交流中心主体馆工程，是一政府投资项目，建筑高度37.5m，主楼地下一层，地上5层，东西跨度153m，南北跨度为74m，结构形式复杂，如图1所示该工程因使用功能变更，设计重新进行了加固设计，需在地下室增加18棵灌注桩，桩径700mm，桩深33m，对已完主体进行加固二、施工难点因桩基施工空间狭小，施工空间高度3.75m，周围空间狭小，通常灌注桩钻孔机械无法使用，施工難度较大初步制定方案为人工挖孔灌注桩，（因需要护壁，人工挖孔桩的桩径需增大至1200mm）后经研究，采用小空间后补钻孔灌注桩施工技术三、施工原理小空间后补钻孔灌注桩施工是指将泥浆护壁成孔混凝土灌注桩设备进行特殊改造，可以用于建筑物地基加固，小空间补桩加固等施工，有效的解决了已完成建筑物内部小空间地基基础加固施工的难题1.工艺流程钻孔灌注桩施工工艺主要包括桩位测放、护筒埋设、桩机定位、钻孔、清孔、钢筋笼制作、钢筋笼下放、安放导管、二次清孔、灌注混凝土成桩、后注浆等，具体工艺流程图如图2所示。

2.施工设备（1）成孔设备小空间的灌注桩施工，主要特点是施工空间狭小无法满足正常成孔钻机的要求，钻机设备正常高度约7m，根据钻机钻杆的施工要求将所有钻杆进行最小尺寸改造：主钻杆（钻铤）的长度调整为1.6m，副钻杆长度设置2根0.8m的接替钻杆，其余副钻杆均为2m一节使用时从地面到成孔动力磨盘顶部约0.9m，主机杆的实际成孔深度为0.7m，所以必须再换用2次0.8m的副钻杆才能保证成孔深度大于2m，接着将2根0.8m副钻杆拆下，再换接2m钻杆，周而复始的循环换接钻杆成孔，直至成孔深度达到设计深度根据以上改造后钻杆的最小长度，在保证机械正常操作使用空间的情况下，采用龙门架式的回旋钻机，如图3所示2）灌注设备采用经过改装后的三脚架式灌注设备，如图4所示：设备高度3.6米，其它动力设备不变，灌注用混凝土导料管单节长度2.5m3.护筒埋设护筒起保护孔位、维持孔内水头防止孔口坍塌的作用每根桩在钻孔成孔前埋设护筒采用4-8mm钢板制作，内径比钻头直径大200mm，埋置深度不宜小于1m，上部开设1个溢水孔，护筒埋设应准确、稳定，埋设护筒时先根据测量给定的桩径，按十字交叉定位法钉引线桩，以十字交点（钻孔中心）为圆心以大于护筒半径50-100mm的长度为半径画圆破除混凝土，挖护筒坑，将护筒置于坑内，复测找正使其垂直、周正，深度不小于1.0米，护筒四周用粘土填充并夯实，保证护筒底部不漏水，同心度好，不易变形，起拔方便，并能重复使用。

护筒中心与设计桩中心的偏差不得大于50mm并使护筒保持垂直和水平，然后用粘土分层捣实，保证护筒牢固4.桩机定位开孔前对测放的桩位进行复测，保证就位准确无误钻机安装就位必须平正、稳固，确保施工中不倾斜、不移动天车、转盘、孔中心三点成一线，其中转盘中心与桩孔中心偏差≤20mm5.泥浆（1）泥浆的循环设置因为小空间施工现场的局限性，且小空间灌注桩施工的条件大多为已完成建筑物，施工场地为钢筋混凝土地面，因此需另外设置两个的泥浆池作为泥浆转运站，一个为人工造浆存储池一个为沉淀池（泥浆从此处装车外运）在存储池边放置造浆设备和材料，造浆用搅拌罐，里面加满清水，再倒入膨润土、和浆糊粉（CMC），用搅拌机搅匀看上去成黏糊状时，可停止搅拌，这样人工制造泥浆完成成孔及洗孔过程中均用人工造浆进行循环，使其形成较好的泥浆护壁效果循环系统设置具体规定：循环系统由泥浆沉淀循环池、泥浆存储循环槽、泥浆泵、泥浆输送管道等组成泥浆池的开挖位置选在桩位区外，数量2个，串联使用，单个容积应不小于15m?循环槽应设一定的坡度，槽的断面积应能保证冲冼液正常循环而不外露及时清除循环槽和沉淀池内沉淀的钻渣，并外运，控制泥浆比重和粘度变化，适量调整膨润土及CMC用量，调整泥浆性能，清出的钻渣及时运出现场，防止钻渣废浆污染施工现场。

钻进开始时泵入泥浆，可提高造浆粘稠度，提高泥浆质量，以保证孔壁的稳定性，具体循环图如图5所示2）泥浆的质量控制钻进过程中用泥浆比重计定期检测泥浆性能，当泥浆比重超过1.25时，必须捞渣、换浆沉渣池内沉渣厚度不能大于池深的1/3根据地层条件，该工程泥浆采用人工造浆的方法，选用优质膨润土造浆，泥浆性能指标要求：比重不大于1.15，粘度≤28S，含砂率≤8%易塌孔的层段要合理控制泥浆的性能，防止出现塌孔等事故，泥浆性能指标选用比重1.20～1.30，粘度19～22S，含砂率<8%，泥浆性能见表1待人工造好泥浆后，钻机开始进行成孔，在钻进过程中要求钻机吊打慢放钻杆，这样可以使孔壁泥浆护壁效果更好随着钻机的钻进，泥浆比重会越来越大，根据情况可以适当调整泥浆考虑到这次施工的特殊性，在钻进过程中用泥浆比重计定期检测泥浆性能为防止因地上建筑物承重力造成塌孔，应控制好泥浆比重特别是在焊接钢筋笼时，因焊接的时间过长，应随时注意观察泥浆情况，看情况进行补救直至下完混凝土导料管，进行二次清孔灌注混凝土前的泥浆比重不应大于1.156.成孔（1）垂直度的控制因为钻杆长度较短，钻杆连接口较多，易造成钻杆不垂直，所以成孔垂直度是本工法的一个难点。

成孔时垂直度应严格按以下几点控制：选择合理钻进参数，（一般的粘土层）压力10～30KN，转速30～60r/min，泵量1500～1800L/min 钻机在定位时要稳固，防止钻机在钻进过程中发生钻机移位成孔施工的全过程要求钻杆吊打，放慢钻进成孔速度由于钻杆的特殊性，更换钻杆频繁桩孔上部孔段钻进时轻压慢转，尽量减小桩孔超径在易塌孔的砂土層中，应适当增加泥浆比重和粘度，防止塌孔超径每次提钻后、下钻前检查钻头的磨损情况，发现问题及时处理根据地层情况，合理选择钻进技术参数是提高钻进效率的有效途径钻进砂层时，泥浆性能要相对保持稳定，要及时清理打捞泥浆中的沉淀物和补充泥浆，以保持泥浆的性能在钻进过程中随时检查钻机钻杆的垂直，遇有问题时能及时调整2）二次成孔为保证钻机成孔质量，避免塌孔情况的出现，本工法钻孔均采用二次清孔法，成孔后先进行第一次清孔，清孔时将钻具提离孔底100～150mm，继续回转，同时加大泵量，确保一次清孔后孔底无泥块待钢筋笼、导管下完后，进行二次清孔待孔底沉渣小于100mm，泥浆比重调至1.15，方能开始灌注孔底沉渣应用测绳测量，测绳读数一定要准确，每孔一校核，保证其偏差最小3）清孔。

钻孔达到设计终孔标高后，为保证灌注混凝土质量，必须清除孔内沉渣，更换孔内泥浆终孔后立即进行，以免沉渣多，增加清孔难度和时间；清孔方法采用正循环泥浆清孔的方法，即当钻头钻至设计深度后，先将钻头提离孔底80～100mm，注入泥浆进行循环，把孔内二次悬浮的大量残渣、泥浆替换出来，并清洗孔底，替换后的冲冼液比重应不小于1.15，同时保持一定水头高度，防止塌孔清孔过程中随时测试孔底沉渣厚度和冲冼液中的含砂量，当冲冼液含砂率小于4%，沉渣厚度不超过100mm时，清孔达到标准7.钢筋笼制作与安装控制（1）钢筋笼制作由于施工现场空间的限制，钢筋笼的单节制作长度不应大于3米，在孔口采用直螺纹套筒连接（正反丝套筒）进场钢筋经切割、弯曲，成为符合图纸设计要求的成型钢筋，按规格不同分别堆放，以备取用钢筋加工需在水平地面上进行，遵循以下程序：钢筋进场→钢筋原材、焊接试验→单根钢筋、箍筋加工→钢筋笼制作成型→钢筋笼验收→钢筋笼堆放主筋连接采用双面搭接焊，加劲箍的连接采用单面搭接焊形式，搭接长度不小于10d（d为钢筋直径），螺旋筋与主筋点焊焊牢主筋间距允许偏差为10mm，箍筋间距允许偏差为20mm，钢筋笼直径允许偏差为10mm，钢筋笼长度允许偏差为50mm。

2）钢筋笼安装钢筋笼起吊垂直后，检查是否垂直，如有弯曲应调直下放时对准孔位、扶稳、缓慢下放，避免碰撞孔壁，不得强行下放下放时技术人员、质量监察员应监督吊放过程，以确保工程质量待吊放完毕，标高符合要求后将吊筋固定牢固，桩顶标高误差应不大于50mm，并保证钢筋笼中心与桩孔中心偏差≤100mm8.下导管导管采用丝扣连接，其内径φ259mm，每节长度2.5m，导管数量应根据孔深进行配备，满足二次清孔及水下混凝土浇筑的需要，即二次清孔时能下至孔底浇筑时，导管底端距孔底0.3-0.5m左右，混凝土应能顺利从导管内灌至孔底导管在孔口连接处应牢固，设置密封圈，吊放时，应使位置居中，轴线顺直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和刮撞孔壁9.砼灌注因场地限制，商混车辆不能到达孔口灌注，采用30型铲车，铲斗焊接专用卸料槽，循环运料至孔口灌注保证灌注过程快速连续混凝土初灌应采用不小于1立方的上料料斗，保证初灌量及导管的埋深四、结语小空间灌注桩施工工法有效解决了狭窄空间内无法进行钻孔灌注桩施工的难题，在缩短工期、节约人工费方面也有一定的优势小空间灌注桩施工与人工挖孔桩施工在中国石油装备产业基地国际交流中心主体馆工程中的费用对比（单颗桩施工分析），如表2所示。

由此可见，人工挖孔桩施工方法安全性差，风险大，桩深较大还需增加通风设施等辅助设备，额外费用增加，并且其对已完工程结构的破坏面较大，后期加固恢复费用高于泥浆护壁钻孔桩而采用小空间后补钻孔灌注桩施工技术在有效提高人力、物力利用率的同时，还大大缩短了施工工期，从而降低工程管理成本，技术经济效果显著，具有较高的推广应用价值参考文献：[1]彭宏胜.在复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩的施工技术要点[J].中国新技术新产品，2011（17）.[2]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.北京：中国建筑工业出版社，2008年.[3]建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012年.[4]陈小川，周俐俐.土木工程专业-土力学与基础课程设计指南.中国水利水电出版社，2009. -全文完-。