张国强

摘要：随着城市化的进一步发展，大直径基础灌注桩的应用越来越广泛，特别是在东南沿海地区，由于普遍分布有较厚的淤泥层及淤泥质土层，桩基础承载能力以嵌岩端承为主，大直径灌注桩桩身截面积大，更能发挥其端承能力，单桩承载力高，可以减少桩基数量，一定程度上降低工程造价，具有广阔的发展前景。

关键词：淤泥层、大直径、灌注桩

1、序言

我国东南沿海地区地质分布复杂，尤其是淤泥层分布广泛且厚度较大，大直径冲孔灌注桩施工时容易发生塌孔、缩颈等一系列质量问题，通过研究、归纳总结出一套适用于穿越深厚淤泥层的大直径冲孔灌注桩施工工艺，具有推动城市建设快速、安全发展的重大意义。

本文依托于珠海保税区红酒中心项目，对深厚淤泥层中大直径灌注桩施工技术与控制要点进行研究与探讨。

2、工程概况

珠海保税区红酒中心项目，工程地址位于珠海市保税区内，拟建塔楼54层，高246.8m，建筑物基础采用混凝土灌注桩，桩径1800mm、2500mm，桩端要求入中风化不少于2m。。

施工场地地层分布自上而下分别为填土、淤泥、淤泥质土、粘土、强风化、中风化，其中淤泥层最大厚度达到8.4m。

3、基本原理

3.1 孔壁穩定静力分析

大直径冲孔灌注桩成孔施工过程中，为了避免塌孔，使孔内保持一定径向压力以控制最大剪切应力，冲孔过程采用泥浆进行护壁。

由此可见，泥浆的静水压力总体上缓解了各个剪切面上的最大剪应力，进而可以减少冲孔过程中的塌孔现象。而泥浆的静水压力主要通过调整泥浆比重来控制。

3.2 孔壁稳定动力分析

由上式可知，大直径冲孔灌注桩成孔施工过程中，孔壁受到的剪切应力，随泥浆粘度的增加而增大，随冲锤起落速度的增加而增大，在选用特定泥浆参数的情况下，应尽量降低冲锤的起落速度。

3.3 清渣理论分析

受泥浆泵功率限制，排浆流量为一固定值，由上式可知，随着桩孔直径的增加，孔内泥浆流速逐渐降低，当泥浆流速降低至沙粒启动流速Uc以下时，孔底沉渣将无法清出。此时，可采用用反循环法清渣，由于出浆管直径d远小于桩孔直径，可有效增加泥浆流速。

4、施工工艺与方法

4.1 施工工艺

4.2 施工方法

4.2.1 桩位测放

根据甲方移交的测量控制点，采用全站仪运用极座标的方法放出桩位，插入30～40cmФ8钢筋或竹签作为桩位标记，并在其上面涂上醒目的红油漆或红色胶带。

4.2.2 护筒埋设

泥浆护壁成孔时，需采用孔口护筒，护筒埋设应符合下列规定：

1）护筒埋设应准确牢固，护筒中心与桩位中心的偏差不应大于50mm。

2）护筒用4-8mm钢板制作，内径大于钻头直径100mm，上部开设1个溢浆孔。

3）护筒埋设深度不小于1.5m，高度应满足孔内泥浆面高度的要求。

4.2.3 泥浆制备：

在冲孔桩施工中，主要利用泥浆护壁及排碴作用，另外泥浆亦起到冷却钻具的作用。在冲桩施工初期，会出现泥浆量不够的现象，此时可在冲孔中加入优质粘土以造浆；随后即可重复使用回流到泥浆池中的经过沉淀处理的优质泥浆。

4.2.4 成孔

准备工作就绪后，将桩机就位，桩机就位后要对桩机机架和底盘进行垂直度及水平度检查，确保机架的垂直度。在开孔阶段应特别注意；孔壁和护筒的稳定，先投足够的粘土或较浓泥浆用低冲程控制进尺。为达到泥浆的护壁及出碴作用，应严格控制好泥浆的质量，泥浆的比重控制在1.1-1.4之间。

4.2.5 清碴

桩孔冲成后，为确保桩身混凝土的质量，需对桩孔进行清洗，降低泥浆比重。清孔后浇捣水下混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.20；含砂率≤8%；粘度≤28S。

4.2.6 钢筋笼制作及吊装

钢筋笼使用履带吊进行吊装就位，吊装时要注意钢筋笼配筋的方向性，通过设置适当数量的吊点等办法防止钢筋笼发生变形，钢筋笼缓慢下放到孔中设计深度后，在孔口护筒和钢筋笼上用4条Ф14钢筋焊接固定，为保证钢筋笼的混凝土保护层达到设计要求，钢筋笼每隔2m设置5cm厚混凝土垫块。

4.2.7 水下混凝土浇捣

采用导管法灌注水下混凝土，导管底距孔底部约30～40cm。导管内吊放混凝土柱状塞头，开塞前储料斗应有足够的混凝土初存量才能剪塞，灌注前应检查孔底沉渣情况，灌注过程中埋管深度应控制在2～4m的范围，浇注水下混凝土必须连续进行，并做好灌注记录。

4.3 施工注意事项

1）大直径灌注桩施工之前，应根据地质勘查结果，掌握各个土层埋深情况及其岩土参数，并通过理论计算初步确定成孔泥浆的比重、粘度等参数指标。

2）在淤泥层中成孔，由于冲锤受到的阻力小，自然下落速度快，进尺过大。应人为控制单次进尺，降低冲锤起落速度，减小孔壁坍塌及埋锤风险。

3）同时施工的相邻两根桩之间的净距不宜小于5d。

4）钢筋笼长度超过24m时，宜分段制作，分段吊装，孔口对接。

5）浇筑混凝土前应采用反循环充分清渣，保证孔底沉渣厚度不大于50mm。

5、施工检验

共施工1800mm、2500mm两种大桩径工程桩63根。对63根桩进行声波投射法检测桩身完整性，检测结果全部合格；对15根桩进行钻芯法检测，取砼芯样178组做单轴抗压强度试验，强度试验结果全部合格，桩身完整性判定为Ⅰ类，钻芯取样结果显示，桩底均未发现沉渣。经检验验证，本技术的应用较为成功。

6、应用前景

随着城市化的进一步发展，大直径基础灌注桩的应用越来越广泛，特别是在东南沿海地区，由于普遍分布有较厚的淤泥层及淤泥质土层，桩基础承载能力以嵌岩端承为主，大直径灌注桩桩身截面积大，更能发挥其端承能力，单桩承载力高，可以减少桩基数量，一定程度上降低工程造价，具有广阔的发展前景。

7、结束语

采用本施工技术，可有效保证大直径灌注桩的成桩质量，为上部建筑物安全提供可靠地基础保障。在施工过程中，需注意根据不同的地质情况，合理的调整各项技术参数。深厚淤泥层中大直径冲孔灌注桩的成功应用，对高层建筑桩基础的发展起到了积极的推动作用。