昆明地铁3 号线地基基础工程中的钻孔灌注桩施工技术

2023-01-06仓少杰

石油化工建设 2022年3期

仓少杰

中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司北京 101100

1 工程概况

昆明轨道交通3 号线工程的起始点在西山公园站，终止点在东部汽车站。线路全长23.35km，其中地下线22.16km、高架线1.16km、地面线0.03km，全线设车站20 座。石咀车辆段及综合基地段用地面积约为21.90hm2。石咀车辆段本标段内的主要建筑有：运用库、检修库、综合楼（地下车库、浴室）等，总建筑面积为79945.65m2。本工程中综合楼采用φ800mm 钻孔灌注桩作为地基基础。

2 钻孔灌注桩施工技术

2.1 测量定位

由测量队根据测量控制点准确测放桩位点，并向技术人员进行测量交底，确保桩位准确定位。

2.2 护筒埋设

护筒材料以A3 钢板为最佳，筒壁厚度在6mm 左右，护筒内部直径要略大于桩身所设计的桩径100mm 左右，护筒高度为人工填土层厚度+20cm+60cm，其加工精度为±10mm。正式埋设护筒前放样，允许出现一定的偏差，以保障护筒埋设位置的精准度。轴线与桩位轴线也可以允许误差的存在，但是不能超过20mm，同时必须保障护筒的垂直度[1]。通过人工开挖来埋设护筒，埋设深度需穿过人工填土层超过20cm。

2.3 钻机就位

路基箱对桩位的作用非常重要，桩位两侧有必要铺设路基箱，高度以30cm 为宜，上部放置枕木。钻进前做好准备工作，如钢丝绳测量、钻头长度测量等，钢丝绳不仅要做好标记，而且要记录好长度。钻进过程中，钢绳下放之前复核长度，以保障钻孔深度的精准度[2]。钻机就位后复测钻机平台，复测数值作为孔深的参照。

2.4 成孔

（1）本工程中的钻孔桩施工方法主要是原土自然造浆方法，由于一部分地区土层以淤泥质与砂质土为主，造浆能力并不高，则考虑利用人工造浆。成孔的关键在于泥浆配制，泥浆的指标主要如下：黏度在20mPa·s 左右，含砂率＜8%，胶体率＞90%。

（2）钻进与检测同步进行，钻进时最好以2h 为间隔对泥浆进行一次检测，并根据检测结果调整泥浆指标，使其符合标准。也要时刻关注土层的变化，随时随地与地质图展开参照，合理调整钻进的速度，及时、全面并准确记录好钻进过程。项目部负责人要随时抽查钻进记录，把握泥浆的具体情况，以保证施工顺利展开。

（3）开孔时采用低锤密击，拉锤高度控制在1.5～3m，以确保桩孔的垂直度，每冲进1m 检查中心线和垂直度。进入基岩内部之后，如果出现偏孔情况，需要用片石回填，回填最低处到达孔上方300mm 处，最高处到达孔上方500mm，继而重新钻入[3]。进入基岩之后，每钻进100mm 有必要进行清孔，确保终孔验收顺利展开。

2.5 终孔

终孔条件以判定入岩深度为准，钻孔桩桩底终孔深度为进入强风化≥5m、中风化≥2.5m、微风化≥1.5m，需通过现场监理人员的签字确认。钻进符合设计后验孔，具体包括孔深、直径、垂直度等。只有各个方面符合标准后方可实施清孔，混凝土导管安装完毕之后实施二次清孔。经过清理后，孔底沉渣的厚度必须不超过10cm。监理对具体情况进行考察，只有各项内容满足条件才能进入浇筑混凝土环节。检查沉渣厚度、泥浆密度，达到要求后务必在30min 之内浇注水下混凝土，否则这类参数均失效，需要重新测量。

2.6 钢筋笼安装

（1）安装钢筋笼时，要充分发挥起重机的作用，分段逐步安装，吊装的过程务必缓慢，不宜求快防止变形。

（2）钢筋入孔时必须保持垂直且缓慢下放，防止碰撞情况，如果下放时遇到障碍需暂停，及时查明原因。

（3）焊接结束并通过验收之后，逐段入孔内至设计标高与设计桩位中心位置，最后的钢筋段放置在护筒上部，然后检验其位置是否符合要求。

（4）上下节各主筋位置对正且上下节笼体维持垂直状态，在对钢筋笼进行焊接时，要全面清除表面污垢，最好利用对称焊接的方式，力求饱满。结束后，补足焊接部位的螺旋箍筋，通过标准方可下放，再安装下一节笼体。

（5）所有钢筋笼进入孔内部且通过验收标准后，固定吊筋与孔口板，提高钢筋笼安置的精确度，防止下沉。

2.7 导管安装

导管在水下混凝土灌注施工时起着重要作用，具体规格为：直径25cm，壁厚6mm，每节长度2.5m，底节长度4m。下放导管时，其位置必须居于正中，轴线保持平直的状态，以免碰撞情况的出现。

2.8 水下混凝土浇筑

（1）为全面提高工程质量，要确保四个条件达到标准：混凝土和易性好、混凝土流动性大、混凝土的初凝时间保持在6h 以上、灌注时间适当缩短。

（2）混凝土的坍落度最低为18cm，最高为22cm，水灰比保持在0.5 以下，粗骨料粒径在40mm 以下。

（3）水下混凝土浇灌的时间间隔在30min 以内。如果间隔超过30min，必须详细检查，查看沉渣与泥浆的具体参数；如果参数不合规范需要再度清孔，直到满足标准。

（4）正式灌注之前，在确定最下方导管底口与孔底的距离时，以能排放出混凝土为宜，一般距离最低不低于30cm，最高不高于50cm。隔水塞利用的是篮球内胆。确保混凝土初灌量精准，灌注时重点关注连续性，不能出现间隔，同时密切关注管内混凝土是否出现下降以及孔内水位是否出现升降等情况。派遣专业人员精准测量孔内混凝土面高度，可以适当提升或者拆卸导管，计算导管埋入深度，通常应保持在2～6m。

（5）孔内混凝土会不断提高，导管也需要根据这种情况勤提勤拔，及时跟进拆除工作，拆除后的导管首先进行冲洗，其次整齐堆放。当孔内混凝土面进入钢筋骨架2m后，有必要适度提高导管，但要注意导管埋深在3m 以上。与设计桩顶相比，混凝土实际灌注高度多于1m 以上，以保障水下混凝土的强度符合标准。

（6）在灌注即将完毕时，由于导管内部混凝土柱高度不断下降，压力也有所下降。此时，导管外部泥浆含有的渣土稠度有所提高，比重不断提高，如果混凝土面上升时出现困难，可以在孔内部加入足够的水达到稀释泥浆的效果，同时掏出一部分沉淀土，以使灌注工作顺利展开。

3 质量控制关键技术简述

3.1 护筒设置

作为钢材制作的一种圆柱状材料，常规的护筒刚壁厚度均在10mm 左右，非常适用大型的钻孔灌注桩作业中桩位的钻定作业中，并起到预防以及良好的固定作用，保护效果极佳。在钻孔灌注施工现场埋设护筒，还可起到定位、孔口保护、阻止碎石掉入孔内、保持泥浆水位压力值及避免坍孔现象的作业。结合项目的实际情况，护筒在设置过程中要高出地面50cm，同时以现有地下水位作为布设依据，确保在地下水的1.5～2.0m 处即可；遇河床地段，需设置在床面以下1.0m 的位置，干旱地段布设结束后，要随即采取分层的方式予以回填压实，并在回填前检查其管状倾斜度，如在1%即为合格。

3.2 孔底沉渣控制

在实际的钻孔灌注作业当中，护筒的设置除了起到孔位固定和孔口保护的作用之外，还有重要的一个作用是其可对钻孔时产生的碎渣予以及时的沉淀处理，起到清除的积极作用。依照相关规定，钻孔时在桩底出现的沉渣厚度不可超过10cm，介于泥浆性能的不稳定因素，往往在实际的操作过程中沉渣的厚度都在10cm 以上，严重影响钻孔作业的持续开展，由此带来的施工效率也会被大幅度降低，不利于后续施工的连接性。故在具体的护筒设置期间，需掌握好位置和尺寸，还要从泥浆的比重和黏度着手展开合格的配比工作，由此实现对孔底沉渣的控制，稳固钻孔灌注的前期施工效果。

3.3 混凝土浇灌质量控制措施

（1）导管埋深的掌控。作为钻孔灌注作业的最后一步，也是最关键的一步，混凝土的浇灌需借助专业的导管来实现对孔位的填充，介于导管的规格、尺寸长短不一，故其的低端部位是否安放在混凝土以下规定的范围内会直接关系到最后的成桩是否合格。为实现更好的成桩效果，在浇灌作业期间，施工人员务必要对导管的位置、埋入深浅度、埋深范围以及下料的准确度予以详细的观察并记录，杜绝因不专业而产生的混凝土断桩现象。

（2）钢筋笼上浮掌控。本项目在实际的浇灌过程中，介于导管位置及漏斗不稳因素而出现托力现象，出现个别钢筋笼上浮的情况，为降低托力的范围扩大，浇灌的混凝土面在抵达钢筋笼的要求值之后，施工人员需立即将导管提高一个程度，确保此时钢筋笼在下面的埋深度，杜绝全面上浮的现象，提升灌注成桩的工程效果。

（3）坍落度的掌控。坍落度在浇筑过程中时有发生，故对其的熟悉和掌控程度也是考验一个施工人员专业技术的一项标准。常规的坍落度具备一定的参数设定，在规定的范围内产生固定的坍落度，可使浇灌作业有序开展，中途不会出现断浇、碎桩情况，且灌注的密度也会在合格范围内，有效满足了浇筑次数，由此提升成桩的整体质量。

（4）桩顶质量的掌控。在浇灌工作结束后，负责人要随即采取人工的方式对各钻孔展开清孔作业，确保孔内不再出现碎石、杂质等类似的块状物体。开展测量工作，对于那些过长的孔桩，要测量其重量，同时对孔口处残留的多余泥浆加水稀释并冲洗，起到降低孔口压力的目的，还可实现混凝土上翻的实际作用，减少短浇桩头的产生。