反循环钻孔灌注桩施工技术在工程中的应用.pdf

反循环钻孔灌注桩施工技术在工程中的应用 【摘 要】通过对某高层结构基础中 353 根桩采用反循环钻孔灌 注桩进行施工。总结了在非自重失陷性黄土地质条件下的采用反循 环作业的方法对钻孔灌注桩的施工工法和作业难点。为失陷性黄土 地基条件下高层建筑结构的桩基础施工提供一定的建议。 【关键词】反循环作业；钻孔灌注桩；桩基础；高层建筑 随着国家基本建设投入的增大以及高层建筑的发展，钻孔灌注桩 现在被广泛应用于高层建筑、公路桥梁等桩基础的施工。冲 ( 钻) 孔 灌注桩以其承载力高， 沉降量小， 经济，施工方便， 且适用范围广， 能穿越地下水位上下的各类复杂地层，形成较大的单桩承载力，适 应各种地质条件和不同规模的建筑物等优点被广泛应用。但由于冲 ( 钻 ) 孔灌注桩是一种桩孔和桩身均不可见的桩基形式且由于目前 施工单位的素质参差不齐，对施工中的关键环节控制不严，在施工 中常发生桩孔倾斜、塌孔与缩径、梅花孔、钢筋笼上浮、桩底沉渣 过厚或桩底混浆等等质量问题，导致质量达不到设计要求。发生质 量事故后，加固处理难度大，不仅影响工程质量和工期，且处理成 本较高，造成投资浪费。因此，有必要对冲 ( 钻) 孔灌注桩施工中出 现的问题进行分析，探讨其成因并提出预防措施及处理方法 [1-7] 。 1 钻孔灌注桩反循环工艺的基本原理 泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在 孔内液柱和大气压的作用下 . 孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底， 将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀 池内 ; 沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。反循环与正循 环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，反循环冲 洗液拚带钻渣后迅速进人过水断面较小的钻杆内腔，可以获得比正 循环高出数十倍的上返速度 [6-7] 。 根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度 va 为钻渣颗粒 悬浮速度的 vs 的 1.2-1.5 倍左右，当反循环钻进钻渣在钻杆内运 动时，形态各异的钻渣群在有限的空间悬浮运动。在这种条件下采 用利延哥尔公式计算颗粒悬浮的速度 vs 为： （1） 其中 为钻渣颗粒悬浮速度， 单位 m/s; 为颗粒群最大粒径， m；为 钻渣颗粒的密度， ； 为冲洗液密度， ； 为岩屑浓度系数，取 0.9-1.1 ；浓度越大， 越小。 为岩屑颗粒系数，取 1.0-1.1 ，当为 球形颗粒时取 1.0 ；颗粒越不规则， 越大。 2 工程概况 西安某高层建筑，建筑面积 41539m2，高度 98m，地下一层，地上 25 层，框架 - 剪力墙结构，基坑尺寸为 63.5m×55.6m。地基处理采 用桩基，据勘探资料，工程桩施工所遇到的土层自上向下依次为： 杂填土；黄土状土；古土壤；粉质粘土；细砂；中砂；粉质粘土； 中砂；粉质粘土；中砂；粉质粘土；中砂；粉质粘土组成，地貌单 元属渭河ⅱ级阶地。施工场地属非自重湿陷性黄土场地。水文地质 资料：实测施工场地稳定水位深度为 12.8m－13.00m，相应绝对标 高 69.71m-369.91m。地下水属于潜水类型。地下水年变化幅度在 1.5 米之间。 地下有 4~6.5m 的砂层，对处理处理地基设计院要求用 反循环灌注桩。 φ800 直径灌注桩，设计桩长 35.1m，单桩竖向极 限承载力≥ 9600kn, 总桩数为 250 根（其中 3 根 φ800 试桩，桩长 36.1m。12 根 φ800 锚桩，桩长 36.1m）。 φ