蘇州中南中心正循環(huán)鉆孔氣舉反循環(huán)清孔試樁施工技術
袁秦標，袁美翠，徐海龍
（江蘇中南建筑產業(yè)集團有限責任公司，江蘇 海門 226124）
[摘要]通過介紹蘇州中南中心設計試樁施工難點、設備機具選擇、成孔施工工藝、質量控制措施，解決了不良地質條件下超高層大直徑超深鉆孔灌注樁鉆孔、清孔、垂直度控制、泥漿排放等難題，創(chuàng)新建立了沉積土層地區(qū)正循環(huán)鉆孔氣舉反循環(huán)清孔樁基成孔施工技術，達到了試樁施工質量好、時間短的效果。
[關鍵詞]高層建筑；樁基礎；試樁；施工技術；質量控制
[中圖分類號]TU753.3 [文章編號]1002-8498(2016)07-0020-04
1 工程概況
蘇州中南中心位于蘇州工業(yè)園區(qū)金雞湖西側、南臨蘇惠路、西臨星陽街，占地面積2.5萬m2，地下5層，裙房地上8層，塔樓地上138層，主體建筑上人高度598m，塔冠高度729m，建筑面積約50萬m2，是目前國內在建的第一高樓（見圖1）。
塔樓承壓樁設計試樁為4根ɸ1 100mm鉆孔灌注樁，水下灌注混凝土設計強度等級為C55，采用樁端、樁側聯(lián)合后注漿。樁SYZA以132粉細砂為持力層，樁端進入持力層約2. 5m；樁SYZB以131粉細砂為持力層，樁端進入持力層約4. 5m。設計試樁不用作工程樁，試樁荷載試驗均加載至極限承載力，設計最大試驗加載力塔樓區(qū)域為32 000kN。
現(xiàn)場200m深度范圍內地基土均為沉積土層，屬第四紀湖沼相、河泛相、河口~海灣相、河口三角洲相、湖相、河床相、沖積相松散沉積物，主要由黏性土、粉性土及砂土組成，根據沉積年代、成因類型及物理力學性質差異，地基土劃分為第①，④，⑤，⑥，⑧，⑨，⑩， ⑪,⑫,⑬,⑭,⑮,⑯13個主要層次，其中第⑧，⑫,⑬層劃分為2個亞層。
2施工難點
塔樓樁樁端進入⑩：層粉細砂層，設計樁徑1 100mm，樁深達110m，要確保樁身垂直度及孔底沉渣等指標，對設備機具選擇及制定合理的施工工藝、施工控制參數(shù)要求非常高。
3施工機具
采用GPS-20型工程鉆機、鉆深100m，制氣量12 m3／min螺桿式LG-12/10G型空氣壓縮機，渣料篩分能力25~80t/h的ZX-250型除砂器，ɸ1 100mm雙腰帶三翼刮刀鉆頭，比設計樁徑大100mm護筒各1個，配重塊若干。
4施工工藝
4.1 試成孔施工
4.1.1鉆孔
1)根據設計要求進行放線，確定4個試成孔位置。開鉆前先開啟泥漿泵使沖洗液循環(huán)2~ 3min，慢慢將鉆頭放至護筒底。在護筒刃腳處應低壓慢速鉆進，使刃腳處地層能穩(wěn)固地支撐護筒，待鉆至刃腳以下1m后，逐步增大轉速，進行正常鉆進。
2)分班連續(xù)鉆孔，不得中途長時間停鉆。黏性土層鉆進時要控制進尺，每鉆進1個回次要及時進行掃孔，以保證鉆孔直徑。在砂層鉆進時要控制泥漿性能，以保證孔壁安全。
3)詳細、真實、準確填寫鉆孔原始記錄，精確測量鉆具長度，時刻注意地層變化。
4)遇障礙物引起鉆具跳動、蹩車、鉆孔偏斜時，及時降低轉速，加大泵量，來回清掃；在鉆頭添加配重塊，以保證鉆孔垂直度。提升鉆頭時注意防止鉆頭拖掛孔壁，并向孔內補充適量泥漿，穩(wěn)定孔內水頭高度。定時檢測鉆機轉盤水平度及鉆塔垂直度。
5)加接鉆桿時應先將鉆具提離孔底，待泥漿循環(huán)3～5min后再拆卸加接鉆桿；經常復核鉆頭尺寸，確保孔徑尺寸滿足設計及規(guī)范要求。
6)終孔前必須對成孔質量進行檢查，有關方檢查、確認孔深、垂直度、孔徑等符合設計要求后，方可進行下一道工序施工。
4.1.2 護壁泥漿
采用自然輔以人工造漿方式造漿、ZX-250型泥漿凈化裝置除砂保證循環(huán)泥漿性能。泥漿性能指標如表1所示。
4.1.3清孔
采用氣舉反循環(huán)將鉆頭提離孔底0. 5m，輸入泥漿進行清孔，邊清渣邊測量至孔底殘渣厚度符合設計要求。采取控制孔內泥漿面高度和調整泥漿密度兩種措施控制水壓差，避免補充泥漿不及時或泥漿密度降低過快導致塌孔，維護下部砂層安全。
4.1.4試成孔數(shù)據
在場外進行的試成孔施工按設計要求靜置36h，每4h檢測1次孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度、泥漿密度、黏度、含砂率等參數(shù)。第1個試成孔完成后，根據檢測結果對記錄情況進行分析，調整相關技術參數(shù)，進行第2個試成孔施工，記錄相關參數(shù)。
4.1.5試成孔檢測
1)1號樁檢測10次，孔壁穩(wěn)定性均良好，孔深110. 23m，垂直度1/500，沉渣第1次檢測結果為0. 08m，以后厚度逐漸變大，最大值為1.26m�？讖�10次檢測結果均在8~ 11m范圍存在擴徑，最大值為1. 484~1.496m；前3次孔徑均≥1. 1m，自第4次開始均存在頸縮，均在距孔底約1m范圍內，最小值為1. 013m。
2)2號樁檢測10次，孔壁穩(wěn)定性均良好，孔深110. 15m，垂直度1/450，沉渣第1次檢測結果為0. 05m，以后厚度逐漸變大，最大值為0.49m�？讖�10次檢測結果均在20~ 22m范圍存在擴徑，最大值為1. 344~1.436m；前8次孔徑均≥1.1m，第9，10次存在頸縮，在距孔底約1. 2m范圍內，最小值為1. 093m。
3)3號樁檢測7次，孔壁穩(wěn)定性均良好，孔深110. 45m，垂直度1/460，沉渣第1次檢測結果為0. 05m，以后厚度逐漸變大，最大值為0.38m。孔徑10次檢測結果均在9~ 11m范圍存在擴徑，孔徑最大值為1.194~1.265m；前6次孔徑均≥1.1m，自第7次開始存在頸縮，在距孔底約1m范圍內，最小值為1. 071m。
4)4號樁檢測7次，孔壁穩(wěn)定性均良好，孔深110. 5m，垂直度1/480，沉渣第1次檢測結果為0. 06m，以后厚度逐漸變大．最大值為0.55m�？讖�10次檢測結果均在12～15m范圍存在擴徑，孔徑最大值為1. 125~1.34m；前8次孔徑均≥1.1m，第9，10次存在頸縮，最小值為1. 082m。
4.1.6 混凝土回填
試成孔檢測完進行封孔，基坑開挖面以下采用C15素混凝土、以上采用黃砂回填。
4.2鉆孔施工
根據試成孔檢測結果調整相關技術參數(shù)，根據設計試樁平面圖進行定位放線、鉆孔、泥漿護壁、清孔施工，并記錄相關參數(shù)。
4.3鋼筋籠吊運
主筋接頭用直螺紋套筒機械連接，互相錯開≥35d（一般為1.2m），2塊10~20mm弧形鋼卡板間隔2m設置，做出支托主筋的小半圓形槽，使用卡板成型法分段制作鋼筋籠。清孔檢測合格后，采用50t履帶式起重機+ 25t汽車式起重機分節(jié)吊裝鋼筋籠，鋼筋籠人孔下放至第1道加強箍時，穿人扁擔把鋼筋籠固定在孔口。
鋼筋籠和導管安裝完畢后進行二次清孔，孔內應保持水頭高度，并應在30min內澆筑混凝土；超過30min應重新測定沉渣厚度，清孔至符合要求。
4.4混凝土灌注
灌注C55水下混凝土，在導管內布置球膽作為隔水栓，4mm厚鋼板制作漏斗。為防止掛住鋼筋籠，導管采用快速螺旋接頭并設置導向裝置；為防止導管在混凝土澆筑過程中爆裂和漏水，按孔底水壓的1.5倍進行氣密試驗。采用25mm厚鋼板制作咖2 000mm圓形試樁樁頭，并使沉降管穿過鋼板。
4.5注漿
樁端、樁側后注漿采用以注漿量（水泥用量）控制為主、注漿壓力控制為輔的雙控原則。注漿水泥用量第1次3t，第2次1.5t;第2次注漿在第1次注漿完成后1～2h后進行。
4.6檢測
除進行試成孔、成孔檢測外，還應進行鋼筋應力檢測、單樁豎向抗壓靜載荷試驗、單樁豎向抗拔靜載荷試驗、低應變、超聲波檢測，如表2，3所示。
低應變、超聲波檢測結果均是I類樁，樁身完好、質量可靠；靜載荷試驗結果說明單樁豎向極限承載力滿足設計要求。
1)采用C20混凝土澆筑200mm厚整體硬化平臺，確保底座牢固、平穩(wěn)、鉆塔穩(wěn)固垂直，鉆塔在鉆進時不會發(fā)生晃動；在鉆頭上采用適當配重加壓，使鉆具重心盡量下移至鉆頭部位。
2)開鉆時應慢速鉆進，待導向部分或主動鉆桿全部進入底層方可加速，遇到軟、硬底層交界處，輕壓慢鉆，防止偏斜。
3)梳齒鉆頭出護筒后，小氣量、輕壓、慢轉鉆進成孔，鉆進過程中對變層部位要注意控制進尺，并且每鉆進1根鉆桿要注意掃孔，以保證鉆孔直徑滿足要求。
4)嚴格記錄施工記錄表，施工進尺深度每0.5h記錄1次，確保孔深滿足設計要求。
5)在每次加鉆桿時，嚴格記錄增加鉆桿的長度，確保總的鉆桿長度明確。
6)嚴格控制機臺標高，在鉆進過程中，若機臺標高出現(xiàn)變化，應及時進行修正。
6安全保證措施
1)嚴格執(zhí)行安全技術交底制、班前檢查制，大、中型機械設備實行驗收制，檢查與隱患整改制，安全生產獎罰制與事故報告制，危急情況停工制，特殊工種持證上崗制。
2)鋼筋籠吊裝必須配備專職指揮人員進行現(xiàn)場指揮，指揮人員需經過專業(yè)培訓具備上崗資格；現(xiàn)場吊具及吊索定時進行檢查；起重機駕駛員需嚴格按照作息時間進行操作。
3)做好空孔及泥漿池防護措施。
7 結語
本文通過利用正循環(huán)鉆孔氣舉反循環(huán)清孔技術進行蘇州中南中心設計試樁成孔施工，有效地解決了沉積土層地區(qū)超高層超深鉆孔灌注樁成孔垂直度偏差大、成孔效果差、泥漿循環(huán)復雜、排放量大等難題，具有設備機具簡單、操作簡便、成孔快、環(huán)保節(jié)能的綜合效果，有利于現(xiàn)場文明施工，可為沉積土層地區(qū)類似工程提供借鑒。
