超高层建筑大直径桩基在高强度岩层中的旋挖成孔技术，开眼界了！

来源：中建三局二公司

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一、前言

当今建筑环境下，超高层建筑越来越普遍且高度越来越大，基础的直径和承载力也越来越大。灌注桩作为超高层建筑最常见的基础型式，其施工质量和施工进度直接影响建筑的安全和工程总体进度。灌注桩成孔工艺有多种，旋挖成孔作为目前较先进、效率高、入岩强的成孔工艺，有着广泛应用前景。

二、工程概况

工程总体概况

地质情况

岩面起伏大，倾斜度大，单桩岩面高差普遍达3m、最大达6m；

基岩为燕山期侵入粗粒花岗岩，结构基本未变，风化裂隙少量发育；

微风化岩单轴抗压强度大，达90~130MPa；

微风化岩面浅，桩入微风化岩深度达2.5~14.6m；

桩基概况

三、成孔技术对比分析

常见成孔工艺在岩层中的施工对比分析表

四、设备选择

• 根据超前钻情况结合芯样强度检测报告，判断工程所处位置岩石强度高、桩基入岩深，至少需SR420以上旋挖钻机或使用冲孔钻机；

• 工程工期紧，冲孔钻机效率低，无法满足工期要求；

• 采用SR420旋挖钻机试成孔，根据试成孔情况，SR420能够钻进至中风化岩层，在微风化岩层中钻进缓慢甚至无法钻进；

五、施工流程

六、施工方法

1、测量放线、制备泥浆

• 使用钠基膨润土，充分溶解于水中(钙基膨润土与水反应易形成碳酸钙沉淀物，影响泥浆质量)；
• 泥浆池的容量不小于同时施工桩孔体积的1.2~1.5倍；
• 建议使用成品泥浆池，移动便利，周转使用；
• 泥浆比重1.15~1.3、黏度23s以上；

 2、钻机就位、校正

• 钻机重量大，工作面换填砖渣或硬化，硬化时预留桩孔位置；

• 钻机就位后调整桅杆及钻杆的角度；

• 采用十字交叉法对中孔位，启动定位系统，予以定位记忆；

• 对中孔位后，钻机不得移位，钻臂也不得随意改变角度；

 3、埋设护筒

• 护筒内径一般比桩径大20cm；

• 护筒深度穿过淤泥层、砂层等，有条件的可埋至强风化层；

• 护筒埋设完成后周边需回填密实，可有效防止护筒下沉；

 4、钻进成孔

• 强风化层以上使用SR420钻机配捞砂斗直接钻进；

• 中风化岩层使用SR420钻机配子弹头筒钻梅花成孔；

• 微风化岩层使用SR630钻机配牙轮筒钻梅花成孔；

• 钻头耗损快，每种规格的钻头配备2~3个/台，周转使用，设置钻头维修区；

机械套打、梅花形成孔：

①SR630与SR420套打，SR420负责埋设护筒、施打中风化以上及强度较低的微风化岩，SR630持续施打强度较高的微风化岩；

②2.5m筒钻切边，直径大，无法直接取出岩石，但可有效防止孔斜；

③1.2m筒钻对称、梅花形成4个孔，利用筒钻直接取出岩石；

④2.5筒钻扫边，破碎剩余岩石；

⑤2.5m捞砂斗清除碎石；

⑥循环钻进，每个循环钻进深度根据钻头能够扭断岩石的长度及提升重量计算确定，1.2m钻头的钻进深度1.5~1.8m；

⑦钻进效率：

 5、终孔验收

• 旋挖成孔较容易判断孔底岩层情况；

• 验收需业主、监理、施工单位、详勘单位共同参与；

 6、清孔

• 常规清孔工艺有正循环清孔、气举反循环清孔，新工艺为泥浆浮渣、机械清孔工艺。

• 采用高品质钠基膨润土人工造浆，使用自来水按照：水：膨润土：片碱＝1000：80~120：1.5~2的配比将膨润土调制成比重1.15~1.3、黏度23s以上的高粘度、高性能泥浆；

• 终孔后，碾磨的小石块利用捞砂斗反复多清(3~5次)，要求机手技术好、素质高，将小石块完全清理干净。

• 静力平衡下，细砂颗粒完全悬浮在泥浆中不沉淀，从而达到清除桩底沉渣效果，保证成桩质量。

 7、吊放钢筋笼

• 吊点加强焊接，确保吊装稳固；
• 避免钢筋笼碰撞孔壁导致塌孔；

 8、沉渣厚度测量

• “三测四点法”检查沉渣厚度；

• 在成孔完成后、下完钢筋笼、浇筑前三个阶段利用测绳测定桩身东南西北四个均匀点位，如果三次测量、四个点位的沉渣厚度均小于50mm并且差值基本不变，方可浇筑混凝土；

• 浇筑混凝土前测得的沉渣厚度不符合设计要求，重新下钻杆清孔，确保沉渣厚度满足设计要求；

 9、成桩检测

• 导管距离桩底控制在30-50cm，初灌后的导管埋深控制不小于1m；

• 正常灌注时埋管深度大于2m、小于6m；

• 抽芯检测沉渣厚度，三个芯样沉渣厚度分别为5mm、10mm、5mm；