袁秦标，袁美翠，徐海龙
（江苏中南建筑产业集团有限责任公司，江苏 海门 226124）
[摘要]通过介绍苏州中南中心设计试桩施工难点、设备机具选择、成孔施工工艺、质量控制措施，解决了不良地质条件下超高层大直径超深钻孔灌注桩钻孔、清孔、垂直度控制、泥浆排放等难题，创新建立了沉积土层地区正循环钻孔气举反循环清孔桩基成孔施工技术，达到了试桩施工质量好、时间短的效果。
[关键词]高层建筑；桩基础；试桩；施工技术；质量控制
[中图分类号]TU753.3 [文章编号]1002-8498(2016)07-0020-04
1 工程概况
苏州中南中心位于苏州工业园区金鸡湖西侧、南临苏惠路、西临星阳街，占地面积2.5万m2，地下5层，裙房地上8层，塔楼地上138层，主体建筑上人高度598m，塔冠高度729m，建筑面积约50万m2，是目前国内在建的第一高楼（见图1）。
塔楼承压桩设计试桩为4根ɸ1 100mm钻孔灌注桩，水下灌注混凝土设计强度等级为C55，采用桩端、桩侧联合后注浆。桩SYZA以132粉细砂为持力层，桩端进入持力层约2. 5m；桩SYZB以131粉细砂为持力层，桩端进入持力层约4. 5m。设计试桩不用作工程桩，试桩荷载试验均加载至极限承载力，设计最大试验加载力塔楼区域为32 000kN。
现场200m深度范围内地基土均为沉积土层，属第四纪湖沼相、河泛相、河口~海湾相、河口三角洲相、湖相、河床相、冲积相松散沉积物，主要由黏性土、粉性土及砂土组成，根据沉积年代、成因类型及物理力学性质差异，地基土划分为第①，④，⑤，⑥，⑧，⑨，⑩， ⑪,⑫,⑬,⑭,⑮,⑯13个主要层次，其中第⑧，⑫,⑬层划分为2个亚层。
2施工难点
塔楼桩桩端进入⑩：层粉细砂层，设计桩径1 100mm，桩深达110m，要确保桩身垂直度及孔底沉渣等指标，对设备机具选择及制定合理的施工工艺、施工控制参数要求非常高。
3施工机具
采用GPS-20型工程钻机、钻深100m，制气量12 m3／min螺杆式LG-12/10G型空气压缩机，渣料筛分能力25~80t/h的ZX-250型除砂器，ɸ1 100mm双腰带三翼刮刀钻头，比设计桩径大100mm护筒各1个，配重块若干。
4施工工艺
4.1 试成孔施工
4.1.1钻孔
1)根据设计要求进行放线，确定4个试成孔位置。开钻前先开启泥浆泵使冲洗液循环2~ 3min，慢慢将钻头放至护筒底。在护筒刃脚处应低压慢速钻进，使刃脚处地层能稳固地支撑护筒，待钻至刃脚以下1m后，逐步增大转速，进行正常钻进。
2)分班连续钻孔，不得中途长时间停钻。黏性土层钻进时要控制进尺，每钻进1个回次要及时进行扫孔，以保证钻孔直径。在砂层钻进时要控制泥浆性能，以保证孔壁安全。
3)详细、真实、准确填写钻孔原始记录，精确测量钻具长度，时刻注意地层变化。
4)遇障碍物引起钻具跳动、蹩车、钻孔偏斜时，及时降低转速，加大泵量，来回清扫；在钻头添加配重块，以保证钻孔垂直度。提升钻头时注意防止钻头拖挂孔壁，并向孔内补充适量泥浆，稳定孔内水头高度。定时检测钻机转盘水平度及钻塔垂直度。
5)加接钻杆时应先将钻具提离孔底，待泥浆循环3～5min后再拆卸加接钻杆；经常复核钻头尺寸，确保孔径尺寸满足设计及规范要求。
6)终孔前必须对成孔质量进行检查，有关方检查、确认孔深、垂直度、孔径等符合设计要求后，方可进行下一道工序施工。
4.1.2 护壁泥浆
采用自然辅以人工造浆方式造浆、ZX-250型泥浆净化装置除砂保证循环泥浆性能。泥浆性能指标如表1所示。
4.1.3清孔
采用气举反循环将钻头提离孔底0. 5m，输入泥浆进行清孔，边清渣边测量至孔底残渣厚度符合设计要求。采取控制孔内泥浆面高度和调整泥浆密度两种措施控制水压差，避免补充泥浆不及时或泥浆密度降低过快导致塌孔，维护下部砂层安全。
4.1.4试成孔数据
在场外进行的试成孔施工按设计要求静置36h，每4h检测1次孔径、孔深、垂直度、沉渣厚度、泥浆密度、黏度、含砂率等参数。第1个试成孔完成后，根据检测结果对记录情况进行分析，调整相关技术参数，进行第2个试成孔施工，记录相关参数。
4.1.5试成孔检测
1)1号桩检测10次，孔壁稳定性均良好，孔深110. 23m，垂直度1/500，沉渣第1次检测结果为0. 08m，以后厚度逐渐变大，最大值为1.26m。孔径10次检测结果均在8~ 11m范围存在扩径，最大值为1. 484~1.496m；前3次孔径均≥1. 1m，自第4次开始均存在颈缩，均在距孔底约1m范围内，最小值为1. 013m。
2)2号桩检测10次，孔壁稳定性均良好，孔深110. 15m，垂直度1/450，沉渣第1次检测结果为0. 05m，以后厚度逐渐变大，最大值为0.49m。孔径10次检测结果均在20~ 22m范围存在扩径，最大值为1. 344~1.436m；前8次孔径均≥1.1m，第9，10次存在颈缩，在距孔底约1. 2m范围内，最小值为1. 093m。
3)3号桩检测7次，孔壁稳定性均良好，孔深110. 45m，垂直度1/460，沉渣第1次检测结果为0. 05m，以后厚度逐渐变大，最大值为0.38m。孔径10次检测结果均在9~ 11m范围存在扩径，孔径最大值为1.194~1.265m；前6次孔径均≥1.1m，自第7次开始存在颈缩，在距孔底约1m范围内，最小值为1. 071m。
4)4号桩检测7次，孔壁稳定性均良好，孔深110. 5m，垂直度1/480，沉渣第1次检测结果为0. 06m，以后厚度逐渐变大．最大值为0.55m。孔径10次检测结果均在12～15m范围存在扩径，孔径最大值为1. 125~1.34m；前8次孔径均≥1.1m，第9，10次存在颈缩，最小值为1. 082m。
4.1.6 混凝土回填
试成孔检测完进行封孔，基坑开挖面以下采用C15素混凝土、以上采用黄砂回填。
4.2钻孔施工
根据试成孔检测结果调整相关技术参数，根据设计试桩平面图进行定位放线、钻孔、泥浆护壁、清孔施工，并记录相关参数。
4.3钢筋笼吊运
主筋接头用直螺纹套筒机械连接，互相错开≥35d（一般为1.2m），2块10~20mm弧形钢卡板间隔2m设置，做出支托主筋的小半圆形槽，使用卡板成型法分段制作钢筋笼。清孔检测合格后，采用50t履带式起重机+ 25t汽车式起重机分节吊装钢筋笼，钢筋笼人孔下放至第1道加强箍时，穿人扁担把钢筋笼固定在孔口。
钢筋笼和导管安装完毕后进行二次清孔，孔内应保持水头高度，并应在30min内浇筑混凝土；超过30min应重新测定沉渣厚度，清孔至符合要求。
4.4混凝土灌注
灌注C55水下混凝土，在导管内布置球胆作为隔水栓，4mm厚钢板制作漏斗。为防止挂住钢筋笼，导管采用快速螺旋接头并设置导向装置；为防止导管在混凝土浇筑过程中爆裂和漏水，按孔底水压的1.5倍进行气密试验。采用25mm厚钢板制作咖2 000mm圆形试桩桩头，并使沉降管穿过钢板。
4.5注浆
桩端、桩侧后注浆采用以注浆量（水泥用量）控制为主、注浆压力控制为辅的双控原则。注浆水泥用量第1次3t，第2次1.5t;第2次注浆在第1次注浆完成后1～2h后进行。
4.6检测
除进行试成孔、成孔检测外，还应进行钢筋应力检测、单桩竖向抗压静载荷试验、单桩竖向抗拔静载荷试验、低应变、超声波检测，如表2，3所示。
低应变、超声波检测结果均是I类桩，桩身完好、质量可靠；静载荷试验结果说明单桩竖向极限承载力满足设计要求。
1)采用C20混凝土浇筑200mm厚整体硬化平台，确保底座牢固、平稳、钻塔稳固垂直，钻塔在钻进时不会发生晃动；在钻头上采用适当配重加压，使钻具重心尽量下移至钻头部位。
2)开钻时应慢速钻进，待导向部分或主动钻杆全部进入底层方可加速，遇到软、硬底层交界处，轻压慢钻，防止偏斜。
3)梳齿钻头出护筒后，小气量、轻压、慢转钻进成孔，钻进过程中对变层部位要注意控制进尺，并且每钻进1根钻杆要注意扫孔，以保证钻孔直径满足要求。
4)严格记录施工记录表，施工进尺深度每0.5h记录1次，确保孔深满足设计要求。
5)在每次加钻杆时，严格记录增加钻杆的长度，确保总的钻杆长度明确。
6)严格控制机台标高，在钻进过程中，若机台标高出现变化，应及时进行修正。
6安全保证措施
1)严格执行安全技术交底制、班前检查制，大、中型机械设备实行验收制，检查与隐患整改制，安全生产奖罚制与事故报告制，危急情况停工制，特殊工种持证上岗制。
2)钢筋笼吊装必须配备专职指挥人员进行现场指挥，指挥人员需经过专业培训具备上岗资格；现场吊具及吊索定时进行检查；起重机驾驶员需严格按照作息时间进行操作。
3)做好空孔及泥浆池防护措施。
7 结语
本文通过利用正循环钻孔气举反循环清孔技术进行苏州中南中心设计试桩成孔施工，有效地解决了沉积土层地区超高层超深钻孔灌注桩成孔垂直度偏差大、成孔效果差、泥浆循环复杂、排放量大等难题，具有设备机具简单、操作简便、成孔快、环保节能的综合效果，有利于现场文明施工，可为沉积土层地区类似工程提供借鉴。
