岩土工程桩基钻孔灌注桩技术分析.pdf

发展与创新197工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月摘要：常规的岩土工程桩基钻孔灌注桩技术在桩基平面布置中多数采用单桩基布置方式，降低了桩基整体的承载力，导致荷载增加的情况下，桩基沉降位移量较大，岩土工程稳定性得不到保障。基于此，文章以M 岩土工程为例，提出了一种全新的桩基钻孔灌注桩技术。首先根据岩土工程实际建设需求计算桩数，采用行列式与梅花式多排桩基础的布置方式，提高桩基承载力。然后埋设护筒，将其作为钻孔测量基准点，在此基础上，设置钻机钻进参数，进行钻孔与灌注操作。由实例分析结果可知，新的技术应用后，在桩基施加荷载逐级增加的情况下，桩基沉降位移量较小，均不超过 5 mm，岩土工程的承载性能与稳定性能得到了显著提升。关键词：岩土工程；桩基；灌注桩；钻孔Abstract:The conventional pile foundation bored pile technology in geotechnical engineering mostly adopts a single pile foundation layout form in the pile foundation plain layout,which reduces the overall bearing capacity of the pile foundation,resulting in a large settlement displacement of the pile foundation under increased load,and the stability of geotechnical engineering can not be guaranteed.Based on this,this paper takes M geotechnical engineering as an example,and puts forward a new pile foundation bored pile technology.Firstly,the number of piles is calculated according to the actual construction requirements of geotechnical engineering,and the arrangement of multi-row pile foundation with the form of determinant and plum 岩土工程桩基钻孔灌注桩技术分析鲁海涛1，刘世安1，赵 磊21.青岛地质工程勘察院（青岛地质勘查开发局），山东 青岛 2660002.青岛地矿岩土工程有限公司，山东 青岛 266000Analysis on Pile Foundation Bored Pile Technology in Geotechnical EngineeringLU Haitao1,LIU Shian1,ZHAO Lei21.Qingdao Geo-Engineering Surveying Institute(Qingdao Geological Exploration Development Bureau),Qingdao 266000,Shandong,China2.Qingdao Geologic and Mineral Geotechnical Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266000,Shandong,China064.DOI:10.19537/ki.2096-2789.2023.12.基于广义角度分析，岩土工程属于一种复杂的工程，由岩石力学、土力学、环境学科与对应的工程学科共同组成，服务与应用范围较广泛。岩土工程的建设，对经济发展、生态环境与社会发展均具有直接影响。在岩土工程建设中，科学合理的桩基钻孔灌注桩技术至关重要，是现阶段应用最广泛的岩土工程基础形式。现阶段，灌注桩技术种类丰富，其中，以桩基钻孔灌注桩技术较为常见，相对来说，这种技术施工难度与复杂度较低，施工噪声较小，适用范围广泛。当前，在桩基钻孔灌注桩技术方面的研究逐渐成熟，能够为岩土工程提供稳定的承载力支持，保证了工程的质量。然而，在高层建筑物不断增加的情况下，对桩基承载性能与稳定性能的要求逐渐升高，传统的桩作者简介：鲁海涛，女，本科，高级工程师、高级经济师，研究方向为岩土工程勘察、设计、施工和监测。blossom is adopted to improve the bearing capacity of pile foundation.Then,the casing is buried as the datum point for drilling measurement.On this basis,the drilling parameters of the drilling rig are set to carry out drilling and grouting operations.It can be seen from the analysis results of the example that after the application of the new technology,the settlement displacement of the pile foundation is small and not more than 5 mm,and the bearing capacity and stability of the geotechnical engineering are significantly improved under the condition that the load applied to the pile foundation is gradually increased.Key Words:geotechnical engineering;pile foundation;cast-in-place pile;hole drilling 分类号：TU723发展与创新1982023 年 第 12 期 总第 140 期 工程技术研究基钻孔灌注桩技术在应用过程中逐渐无法满足需求。针对这一问题，文章以 M 岩土工程为例，提出了一种新的桩基钻孔灌注桩技术。1 桩基钻孔灌注桩技术设计1.1 桩基平面布置首先，对岩土工程的实际建设情况与建设需求作出全方位的分析，明确工程建设流程与工序。其次，根据岩土工程建设需求，结合桩基上部结构荷载大小、施工环境条件、地质条件等因素，选择适配度较高的桩型，保证桩型的合理性与可行性1。其次，依据桩基钻孔持力层的选择原则，将持力层设定在强度较高、压缩性较低的坚硬土层上，一方面保证桩基的承载力最大化，另一方面减少桩基后续使用中产生的沉降量2。在此基础上，计算岩土工程桩数 n，具体公式如下：/nNPm=（1）式中：为桩基在偏心荷载作用下，多桩受力不均匀系数，主要受到桩基基础材料强度控制；N 为岩土工程中作用在桩基承台底面的竖向荷载；P 为单桩容许力。根据计算，得出桩数，结合岩土工程的建设情况，设置桩间距与桩的布置形式3。桩间距主要根据岩土工程中土的类别、桩排列与施工工艺进行设置。综合考虑后，认为桩基钻孔灌注桩布置的中心距应当在 2.5D（D 为桩的直径或边长）以上。文章设计采用多排桩基础的桩基布置方式，以行列式与梅花式为主，示意图分别如图 1、图 2 所示，设计的两种桩基平面布置方式，适用范围广泛，均具有较高的承载力。图 1 行列式桩基平面布置示意图图 2 梅花式桩基平面布置示意图1.2 护筒埋设在桩基平面布置完毕后，接下来，埋设护筒，作为钻孔深度的测量基准点。首先，制作与钻头直径相匹配的护筒。其次，设计并严格控制护筒的埋设深度，保证护筒能够完全穿过岩土工程的软弱土层。若在无地下水的施工区域埋设护筒，应当控制护筒埋设后，其顶端超过地面 25 30 cm；若在地下水较为丰富的施工区域埋设护筒，应当控制护筒埋设后，其顶端超过地下水 1.0 2.0 m。合理的护筒埋设深度能够有效增加岩土工程孔壁的静水压力，避免后续出现孔壁坍塌的问题，为钻孔灌注桩施工提供保障4。需要特别注意，在护筒埋设过程中，应当分别对其平面误差与垂直误差进行控制，平面误差不能超过 50 mm，垂直误差不能超过 1%。1.3 桩基钻进成孔与灌注护筒埋设完毕后，接下来进行桩基钻进成孔与灌注操作。首先，设计钻机的钻进参数，如表 1 所示。表 1 钻进成孔参数设置指标参数钻压取决于单颗切削工具切入岩石要求的压力转速软岩：1.4 1.7 r/min；硬土：2.0 2.3 r/min；砂砾石层：1.2 2.2 r/min泵量浅孔钻：循环流体返回率 3.0 m/s；洞深处：风速 2.0 m/s按照表 1，设定钻进成孔参数并进行钻孔操作。在钻孔过程中，需要时刻注意开孔质量，进而为后续成孔提供保障。将钻机开到桩位旁，平衡支点，避免桩基出现偏位情况，在钻机顶端，利用缆风绳以对称的方式拉紧，控制其中线的垂直度。然后压好护筒，挂设十字线，对准钻头中心，使钻机钻头中心位置与桩基中心位置吻合5。辅助电子控制系统，实时显示钻机的钻进状态与各项参数变化，根据钻机运行情况，不断调整钻机钻进的垂直度、转速与钻压。钻孔结束后，检查成孔。成孔偏差符合相关要求后，进行排渣、清孔处理，吊装钢筋笼并灌注足量的混凝土，实现岩土工程桩基钻孔灌注的目标。2 桩基钻孔灌注桩技术应用实例分析综上，针对当前岩土工程施工中桩基钻孔灌注桩技术存在的缺陷与不足，文章提出了一种全新的灌注桩技术。为了检验文章提出技术的可行性，以及能够在实际岩土工程发挥的作用，进行了如下文所示的应用分析。发展与创新199工程技术研究 第 8 卷 总第 140 期 2023 年 6 月2.1 工程概况选取 M 岩土工程作为此次研究的目标，该工程地处内陆，所在区域海拔较高，最高可达 1 460.38 m。M岩土工程在区域地貌上，整体处于斜坡带的前缘，覆盖厚度较大，存在不同程度的沉降运动。M 岩土工程相关概况说明，如表 2 所示。表 2 M 岩土工程相关概况说明在掌握相关概况参数后，按照上述设计的灌注桩技术流程，对 M 岩土工程进行桩基钻孔灌注桩操作，并对灌注桩操作效果进行检测。2.2 技术应用效果在 M 岩土工程桩基上埋设应力传感器，逐级施加荷载，通过应力传感器，测量桩基钻孔灌注桩操作后，不同截面的应力，并计算桩基对应的轴力。分析桩基轴力数据，得出土体对不同部位桩基产生的桩侧阻力，对桩基内力进行测试。在桩基的各个断面上分别埋设4 个元件，各个元件均由钢筋应力计组成，以两两对称的方式布设。布设平面示意图如图 3 所示。钢筋应力计图 3 钢筋应力计布设示意图按照图 3 的布设方式布设完毕后，监测 M 岩土工程中土层交界面的动态变化，记录其土层分界情况。在此基础上，选取桩基沉降位移量作为此次试验内力测试的评价指标，采用对比分析的试验方法，将文章提出的灌注桩技术设置为试验组，将文献 1、文献 2提出的灌注桩技术设置为对照组 1 与对照组 2。利用MATLAB 模拟分析软件，设置 M 岩土工程桩基施加荷载为 2 000 kN、4 000 kN、6 000 kN、8 000 kN、10 000 kN、12 000 kN，分别测定三种灌注桩技术应用后，桩基沉降位移量的动态变化，并绘制沉降位移量对比图，如图 4 所示。试验组2 0006 000 8 000 10 0002468104 00012 000对照组1对照组2荷载/kN对照组 1对照组 2试验组沉降位移量/mm2 0001086424 0006 0008 00010 00012 000图 4 试验结果根据图 4 的对比结果可以看出，在三种桩基钻孔灌注桩技术中，应用文章提出的技术后，桩基稳定性较强，在桩基施加荷载逐级增加的趋势下，桩基沉降位移量未发生大幅度变化，位移量均在 5 mm 范围内；应用另外两种技术后，桩基沉降位移变化较不稳定，波动幅度较大。由此不难看出，文章提出的岩土工程桩基钻孔灌注桩技术具有较高的可行性，应用效果优势显著，桩基整体的极限承载力较大，稳定性能较强，可以在岩土工程中投入应用。3 结束语总而言之，桩基钻孔灌注桩技术在岩土工程中占据了重要地位，属于必不可少的技术手段。在规模庞大的岩土工程中，该项技术操作起来相对来说具有一定的难度与复杂度。为了改善这一问题，文章开展了桩基钻孔灌注桩技术的深入研究，通过研究，强化了岩土工程桩基基础施工质量，增强了工程的稳定性，提升了岩土工程桩基的承载力。参考文献1 蒲俊,严国金,马金龙,等.房建工程施工中钻孔灌注桩技术的有效应用J.中国住宅设施,2022(10):85-87.2 刘鹏飞,陈堃,陈飞,等.钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用J.工程技术研究,2022,7(20):65-67.3 巴达荣贵,王国祥,陈逸帆,等.超长钻孔灌注桩在复杂地层中的设计与施工工艺研究J.施工技术(中英文),2021,50(20):100-102,111.4 万志辉,戴国亮,龚维明,等.不同成桩工艺对后压浆灌注桩承载特性影响的试验研究J.东南大学学报(自然科学版),2020,50(2):231-236.5 侯鑫,杨斌,陈继,等.多年冻土区钻孔灌注桩基础早期热稳定性研究现状与展望J.冰川冻土,2020,42(4):1202-1212.指标概况气候大陆性气候年平均气温-2 8 位置北纬 39 25 41 19，东经121 08 124 13年平均降水量547 682 mm地形自然坡度1/3 000 1/4 000地面高程2.53 5.24 m杂填土层厚度0.5 2.5 m