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【摘 要】 以北京CBD某工程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
北京CBD某工程整体建筑面积超过20万平方米，塔楼结构高约255米，建筑高约280米。塔楼平面布局为正方形。塔楼的结构体系为组合框架-钢筋混凝土剪力墙结构，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53.87m，桩径为1200mm。从地面标高计算，试桩TP1桩长为69.72m，TP2、TP3桩长为60.47m。试桩拟采用桩端、桩侧联合后注浆施工工艺，采用C50水下混凝土灌注成桩。
1）本工程单桩承载力高，根据设计要求单桩承载力特征值为16000kN，试桩最大试验荷载达40000 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；
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，提高鉆孔施工进度，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）开动钻机前，先向孔内注入泥浆。然后慢下至孔底，轻压慢转数分钟后，逐步增大转速钻压，进入正常钻进。
2）钻进时认真仔细观察进尺和排水出渣情况，排量少或出水含钻渣较多时，控制钻进速度。
3）每钻进4～5米验孔一次，到达预计的土层变化时，取渣进行分析并填入记录中。
4）孔内如遇有较大卵石、漂石或其它障碍物，引起钻具跳动、蹩车、钻孔偏斜时，要及时控制钻进速度，降低转速，加大泵量，来回轻扫。
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，这些浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理和化学形式或单独或共同作用，改变了桩端及其桩侧土体的物理力学性质，使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高，桩的沉降量减小，桩的承载力得到提高。
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）钻机就位时保证底座牢实、平稳，钻塔稳固垂直。就位后和钻进过程中采用水平尺检查钻机底座，发现底座不平时及时处理。
4）钻进过程根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变层位置采用低压慢转的施工工艺，并注意多次扫孔。
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。
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。
3.6 保证水下混凝土浇灌质量的措施
为保证水下混凝土的灌注质量，必须从施工设备、混凝土配制、灌注等几方面加以控制。
1）严格要求施工设备质量
混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。
2）严格控制混凝土质量
本次试桩混凝土强度等級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
首批混凝土灌注正常后，必须连续进行，不得中断。同时在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌2m高度，待桩顶混凝土强度达到设计强度70%时，将其凿除。
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。
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.
[3]王辉，余地华，汪浩，郑利.天津117大厦高承载力超大长径比试验桩施工技术[J].施工技术，2011，40（10）：8-10.
[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.
【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
北京CBD某工程整体建筑面积超过20万平方米，塔楼结构高约255米，建筑高约280米。塔楼平面布局为正方形。塔楼的结构体系为组合框架-钢筋混凝土剪力墙结构，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53.87m，桩径为1200mm。从地面标高计算，试桩TP1桩长为69.72m，TP2、TP3桩长为60.47m。试桩拟采用桩端、桩侧联合后注浆施工工艺，采用C50水下混凝土灌注成桩。
1）本工程单桩承载力高，根据设计要求单桩承载力特征值为16000kN，试桩最大试验荷载达40000 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；
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，提高鉆孔施工进度，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）开动钻机前，先向孔内注入泥浆。然后慢下至孔底，轻压慢转数分钟后，逐步增大转速钻压，进入正常钻进。
2）钻进时认真仔细观察进尺和排水出渣情况，排量少或出水含钻渣较多时，控制钻进速度。
3）每钻进4～5米验孔一次，到达预计的土层变化时，取渣进行分析并填入记录中。
4）孔内如遇有较大卵石、漂石或其它障碍物，引起钻具跳动、蹩车、钻孔偏斜时，要及时控制钻进速度，降低转速，加大泵量，来回轻扫。
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，这些浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理和化学形式或单独或共同作用，改变了桩端及其桩侧土体的物理力学性质，使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高，桩的沉降量减小，桩的承载力得到提高。
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）钻机就位时保证底座牢实、平稳，钻塔稳固垂直。就位后和钻进过程中采用水平尺检查钻机底座，发现底座不平时及时处理。
4）钻进过程根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变层位置采用低压慢转的施工工艺，并注意多次扫孔。
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。
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。
3.6 保证水下混凝土浇灌质量的措施
为保证水下混凝土的灌注质量，必须从施工设备、混凝土配制、灌注等几方面加以控制。
1）严格要求施工设备质量
混凝土灌注所需施工设备要求配套并且完好。这是保证灌注水下混凝土质量的基本前提。
2）严格控制混凝土质量
本次试桩混凝土强度等級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
首批混凝土灌注正常后，必须连续进行，不得中断。同时在灌注过程中，应经常用测锤探测混凝土面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上加灌2m高度，待桩顶混凝土强度达到设计强度70%时，将其凿除。
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。
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2011.
[3]王辉，余地华，汪浩，郑利.天津117大厦高承载力超大长径比试验桩施工技术[J].施工技术，2011，40（10）：8-10.
[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.