高层建筑桩基础研究探析
作为适应能力超强的桩基础形式之一，机械钻孔灌注桩是应当被大力推广普及的。特别是对于地质条件和水文条件比较复杂的那些高层建筑工程项目来说，机械钻孔灌注桩的技术优势和经济优势都显得非常突出，其不但可以有效地预防施工过程中有可能出现的意外困难，而且还对高层建筑施工进度的提高以及造价控制的加强都有着至关重要的作用。因此其在我国工程行业的建设、监理、设计、施工乃至检测等单位中都能得到特别的青睐。本文对高层建筑中机械钻孔灌注桩施工的几种常见质量问题进行了简要的阐述，并对其防治处理施工技术进行了有针对性的分析和探讨。
标签 高层建筑施工；机械钻孔灌注桩；质量问题；防治处理
1 引言
作为如今我国应用最为普及的一种桩基础形式，机械钻孔灌注桩的最大优势就在于具有极强的适应能力，其不但在黏土、粉土、砂土、砾石及风化岩层等基本上所有类型的地质情况下都可以适用，而且对于硬度变化过大或不均匀风化的岩层、存在软弱夹层或大孤石以及钢筋混凝土构筑物和构件的地层、地下水丰富的地层等等各类复杂的地质条件和水文条件，基本上也都没有什么禁忌。不仅如此，机械钻孔灌注桩的施工机具也较为简单，且由许许多多的高层建筑工程实践表明，其施工技术和工艺也极为成熟，施工的可靠性和安全性也较高。正因如此，在高层建筑中机械钻孔灌注桩的应用已经非常普及。当然，由于在机械钻孔灌注桩的成孔施工中需要利用钻头或冲锤来对地层施加巨大的冲击力，因此在其施工过程当中就会产生很大的噪音，而且也容易对周边的地层造成一定的扰动甚至破坏，同时由于其施工机具对于临时用电的要求也很高，因此还需要施工单位提供充足且稳定的大功率供电线路。
2 机械钻孔灌注桩在高层建筑施工中的常见质量问题
2.1 坍孔
机械钻孔灌注桩在钻进过程中坍孔，其最显著的表现就是孔内的泥浆水位会突然下降、孔口不断冒出水泡、有大量的出渣但是钻进程度却不明显、钻机运行的负荷突然明显增加等等。究其原因大致可分为以下几点：第一，因为泥浆的密度、稠度或者其他性能指标无法达到标准，导致泥浆无法在孔壁形成正常的泥皮，而一旦其泥皮的附着性能变差，就会导致护壁的效果也随之变差，直至失效；第二，因为在大量出渣的过程中没能及时补充足量的泥浆，而导致孔内没有足够的水头高度；第三，因为护筒的埋置深度不够，而导致其下端的孔口产生泥浆泄露；第四，因为钻机部件与护筒发生了直接接触，从而在其钻进过程中使得孔口产生共振。
2.2 浮笼
浮笼是机械钻孔灌注桩较为常见的质量问题之一，尤其是在半截笼的桩基础当中出现的概率较高，究其原因大致可分为以下几点：第一，桩基混凝土首灌量不足，甚至是通过混凝土罐车进行直接倾倒灌注，从而致使首灌混凝土不能实现迅速覆盖钢筋笼底部的目标；第二，灌注混凝土之前没有控制好泥浆比重，导致泥浆比重过低，从而无法产生足够的阻滞力来防止钢筋笼的上浮；第三，在起拔导管的过程中因操作不慎挂住钢筋笼并将其带起从而导致浮笼。
2.3 断桩
一旦在混凝土灌注时出现坍孔或者堵管等事故，就很可能导致断桩。在混凝土灌注过程中发生坍孔的原因大致可分为：第一，护筒底部及周围未用粘土回填或夯实不足，灌注过程中泥浆护筒掏空，或周围振动；第二，地质钻探资料不明，护壁质量差，或在朝夕河流中涨潮时，孔内水位差减小，不能保持原有井水压力，发生坍孔。而发生堵管的原因则大致可分为：第一，因为发生机械故障或者停电等原因导致混凝土在导管内的停留时间超过了初凝时间，从而导致无法流动而堵管；第二，因为混凝土的配合比出现问题，导致混凝土性能指标尤其是其流动性能不足；第三，因为混凝土在从搅拌站运输到待灌桩的过程中产生离析，导致在混凝土灌注过程中因粗骨料太过集中而堵管。
3 高层建筑施工中机械钻孔灌注桩质量问题的防治处理施工技术
3.1 坍孔的防治处理施工技术
对于机械钻孔灌注桩在钻进过程中坍孔的防治策略：首先，在陆地上埋置护筒时，应在底部夯填半米厚的粘土，在护筒周围也要夯填粘土，并注意夯实，护筒周围要均匀回填，保证护筒稳固和防止地面水的渗入；其次，应根据现场不同的地质情况，选用适宜的泥浆比重，泥浆粘度及不同的钻进速度，在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进展速度；再次，当汛期或潮湿地面水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，或用虹吸管，连通管等措施，使水头压力相对稳定。
3.2 浮笼的防治处理施工技术
对于机械钻孔灌注桩在施工过程中浮笼的防治策略：第一，混凝土灌注时禁止采用混凝土罐车直接对导管进行灌注，必须采用吊斗整体灌注，保证混凝土灌注时迅速覆盖淹没钢筋笼；第二，混凝土灌注前二次清孔的泥浆比重控制在1.1-1.5之间，加大泥浆的侧压力，增大钢筋笼上浮阻力；第三，混凝土灌注时安排专人观察钢筋笼吊筋情况，吊筋一旦松动，立即采用少量多次的方法，缓慢灌注混凝土，直到混凝土埋住钢筋笼2-5米后，才能恢复正常灌注；第四，控制混凝土导管，使其始终保持在钢筋笼的中心位置，防止起拔导管时挂住钢筋笼造成浮笼。
3.3 断桩的防治处理施工技术
要防止出现断桩的现象，就必须杜绝机械钻孔灌注桩在混凝土灌注时出现坍孔或堵管等情况。其中，对于机械钻孔灌注桩在混凝土灌注过程中发生坍孔的防治策略：首先，发生坍孔要查明原因，首先要排除影响因素，然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土，若不继续坍孔，可正常灌注；其次，若坍孔仍不能停止，且坍塌部位较深，直接拔出导管，取出钢筋笼，再以掺砂砾的黏土进行回填，当回填土沉实时机成熟后，再重新钻孔成桩。而对于其出现堵管的防治策略：首先，若为前文所述的第一种原因造成的，应在灌注前进行精心准备，同时应加快灌注速度，必要时可掺入缓凝剂，若混凝土已初凝，导管又堵，只有处理钢筋笼、导管，重新钻孔成桩；其次，若为第二、三种原因，可用吊绳抖动导管，或用长竿冲捣导管等，使其下落，如仍不能下落，须将导管连同混凝土一起拔出，并采用以上方法重新灌注。
4 结语
根据我国许许多多高层建筑的工程实践表明，作为适应能力超强的桩基础形式之一，机械钻孔灌注桩是应当被大力推广普及的。特别是对于地质条件和水文条件比较复杂的那些高层建筑工程项目来说，机械钻孔灌注桩的技术优势和经济优势都显得非常突出，其不但可以有效地预防施工过程中有可能出现的意外困难，而且还对高层建筑施工进度的提高以及造价控制的加强都有着至关重要的作用。除此之外，机械钻孔灌注桩的施工机具也比较简单便捷，施工技术和工艺的门槛也比较低，在施工中又不需要采取降水处理措施，还可以有效保证成桩质量，因此其在我国工程行业的建设、监理、设计、施工乃至检测等单位中都能得到特别的青睐。而伴随机械钻孔灌注桩在高层建筑工程施工中的应用越来越多，实践经验越来越丰富，反过来又可以对机械钻孔灌注桩的施工技术和工艺的发展起到推动作用。
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