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【摘要】本论文从技术可行性和经济可行性两个方面论述了高层建筑桩基的选择，介绍了泵吸反循环钻孔灌注桩的应用特点及钻孔灌注桩施工过程中的关键技术，展望了这项技术的应用前景。
【关键词】泵吸反循环钻孔扩底灌注桩；高层建筑基础；应用
1、引言
1984年，日本开发了钻孔灌注桩的施工机械和工具，在提高单桩承载力和降低造价方面取得了较好的效果，在日本已经普及。这种技术的特点是在相同承载力的情况下柱径更小，在相同柱径的情况下承载力更大，并且桩径越大，节约越大。本文将结合工程实例，介绍高层建筑桩基的选择，论述泵吸反循环钻孔扩孔灌注桩的特点、施工工艺及关键技术问题，为类似工程提供参考。
2、工程概况
该项工程占地6740m2，总建筑面积93460m2，建筑总高度107.4m，地面32层，地下3层，基坑开挖深度12.4m，基坑长度156.7m，基坑宽度36m。该项目采用天然地基，距基坑侧方仅约4米。根据调查结果，在临近建筑物的地下室施工中，采用井点降水，容易造成周围住宅建筑物严重沉降和墙体开裂。
3、钻孔扩底灌注桩方案的可行性分析
3.1技术可行性分析
在基桩选择中，有人工挖空灌注桩和钻孔扩底灌注桩两种方案可供选择。该工程的桩基需要穿过破碎带中的岩层，地下水资源丰富，严重影响了施工进度和施工质量。相比而言，钻孔扩底灌注桩更加适合本工程场地条件。
3.2经济可行性分析
工程场地强风化岩顶板的平均埋深距基坑底部23m。强风化层的平均厚度为7～8m。这座建筑由四座塔楼和一座裙房组成。裙房的最小轴向载荷标准值为5000kN，塔楼的最大轴力载荷标准值在23000kN以内。该工程所需的桩数总数为140根，承载层应进入中风化岩层0.5m，平均桩长约31m，桩壁厚度为175mm。如采用钻孔灌注桩扩底方案，桩的承载层平均可进入强风化层2.5m，平均桩长约25.5米。兩种桩型混凝土的经济比较见表1。
3.3方案选择
通过以上分析，扩底钻孔灌注桩方案可节约成本近60万元，具有良好的经济性。而且人工挖孔桩需要地下水的特殊处理能力，实际成本可能要高得多，而且施工进度也没有得到保证。所以，该工程采用扩底钻孔灌注桩。
4、钻孔扩底灌注桩的施工
4.1钻孔扩底灌注桩的特点
泵吸反循环钻孔灌注桩是由位于直孔钻孔桩底部的直孔钻孔灌注桩演变形成的。采用专用膨胀机对底部进行膨胀，扩大洞底。在达到所需的扩底直径后，首先安防钢筋笼，再浇筑混凝土，形成混凝土膨胀头，以提高桩端的承载力。
泵吸反循环钻孔扩孔灌注桩的主要特点是底部扩张后桩端承载力呈指数增长，充分发挥桩体混凝土强度，降低桩体直径。桩的直径可以在600-2500mm的机械能范围内选择，桩端可以支撑在强风化地层上。施工过程中不需要降水处理，既节约投资，又不会对周围建筑造成不利影响，有利于复杂的周边环境。
4.2施工中的关键技术
4.2.1成孔控制
为保证孔的质量，泥浆是关键，如果泥质不好或泥质太薄，可能是由于地下水的影响，不能形成泥墙膜，造成井塌现象；如果泥浆稠度太浓，厚浆将沉积在钢筋笼上以沉积附着力，导致钢筋混凝土夹持力不足。如果泥浆重量过大，也会增加混凝土的底部填充阻力，减少混凝土的流动，使大部分混凝土堆积在桩芯上，影响桩的质量，泥浆比例将会增加清理桩底的难度。在施工过程中，必须因地制宜，选择最适用的泥浆。
为了减少炉渣量和清理时间，减少排泥量，方便清理孔洞，确保孔洞质量，应该采用砂浆分离器分离泥浆。
4.2.2钻孔垂直度的控制
钻孔垂直度的控制是保证钻孔灌注桩承载力的重要环节。在施工过程中，除了保证钻具的垂直度外，为了避免井眼倾斜，还应随时通过吊装线和经纬仪对钻杆的垂直度进行校核，并及时进行挠度修正。为了保证钻井的垂直性，应在不均匀硬层、倾斜岩层和孤立岩层中减缓钻井速度。
4.2.3扩大头的控制
钻孔灌注桩的优点在于扩大了桩端的端部，提高了桩端的承载力，减小了桩身直径和桩的设计长度，降低了工程造价。因此，有必要保证扩底桩满足设计要求。根据扩底钻头的规格和扩底直径的要求，可以计算钻孔底胀过程中钻杆的位移，并通过在施工过程中检查钻杆的位移来检查井底膨胀的情况。此外，超声波探测仪也可用于探测水下扩大头。
4.2.4清孔工艺
孔底渣的处理也是钻孔桩的重要环节。建议使用反循环清理孔洞，以确保孔底残留物符合设计要求。清孔分为三个阶段：第一阶段在桩端进行，第二阶段在桩膨胀后进行，第三阶段在钢筋笼和导管放置后与反循环相连。
4.2.5水下混凝土的浇筑
在第三次清理孔时，浇注混凝土的准备工作必须完成。浇注时应注意以下施工工艺：（1）每堆浇注的第一桶混凝土的数量应符合埋管深度。浇注量应使混凝土埋入混凝土不小于0.6m （2）导管下端应距孔底0.3m，严格控制拔管速度。浇筑混凝土时，管道应埋入混凝土中不少于1m，一般控制在2?4m。（3）导管应勤拆除，避免混凝土管道太深或太浅。（4）连续浇筑混凝土必须不间断地进行，随时掌握每一个桩的浇筑量，并做好记录，以防止塌陷现象出现在破碎区。（5）如果钻探区破裂，应该减慢钻孔速度，防止钻杆断裂。随时调整泥浆浓度以防止地下压力水冲刷泥浆并导致孔塌陷。
4.3扩底施工的质量保证措施
（1）当使用普通直钻头钻到桩端支承层时，经现场技术人员确认后，需要将钻头从孔底抬出约50cm，然后转入底部钻取以扩大底部。（2）根据膨胀基础所需的直径，选用与桩径相适应的MRS型下扩孔钻，并在使用前检查钻头的收缩和膨胀是否灵活，通过计算和地面测试确定用于钻探底部的钻头。（3）在扩展底座之前，从钻孔底部提起钻头使其悬挂。启动钻机和水泵，在钻机和水泵正常工作后，开始扩展。（下转142页）（上接140页）当底部扩展开始时，它以低速旋转，操作稳定后，根据钻孔和钻孔的情况适当调整压力和钻孔速度。（4）自底向上行程完成后，在同一地点钻孔并继续钻孔直至清理完孔。将钻头从钻孔中冲出并及时清洗，以备下次使用。（5）为保证扩大底部桩的施工质量，综合掌握扩大底部的直径，形状，孔深，垂直度，沉渣厚度，可以通过CDJ-l超声波大孔径探测器进行检测。
结语：
桩基的实际施工期为55天。桩基施工完成后，进行小应变动测量，超声波检测和抽芯检查。由于采用了泵吸反循环技术，所有工程质量指标均达到要求。桩芯完整，致密，混凝土强度和整体性非常好。该建筑物的最终累积沉降结算量为7-10毫米。桩基工程被评价为一个好项目，说明泵吸反循环钻孔扩底灌注桩是一种可靠的施工技术，项目质量好，值得被推广应用。
参考文献：
[1]陈永贵，杨天春，毛广陵.泵吸反循环钻孔扩底灌注桩在高层建筑基础中的应用[J].建筑技术，2008，39（5）：348-351.
[2]马志力.某防洪泵站建筑基础中的泵吸反循环钻孔扩底灌注桩的应用及施工技术[J].四川建材，2010，36（5）：96-97.
[3]卢桂生.泵吸反循环钻孔扩底桩施工技术在惠州的应用与研究[J].广东土木与建筑，2003（7）：12-13.
[4]陈洪毅.泵吸反循环钻孔扩底灌注桩及其应用[J].广州建筑，2004（2）：24-26.
作者简介：
刘燚（1984-），男，本科，工程师，主要从事建筑工程工作。
【关键词】泵吸反循环钻孔扩底灌注桩；高层建筑基础；应用
1、引言
1984年，日本开发了钻孔灌注桩的施工机械和工具，在提高单桩承载力和降低造价方面取得了较好的效果，在日本已经普及。这种技术的特点是在相同承载力的情况下柱径更小，在相同柱径的情况下承载力更大，并且桩径越大，节约越大。本文将结合工程实例，介绍高层建筑桩基的选择，论述泵吸反循环钻孔扩孔灌注桩的特点、施工工艺及关键技术问题，为类似工程提供参考。
2、工程概况
该项工程占地6740m2，总建筑面积93460m2，建筑总高度107.4m，地面32层，地下3层，基坑开挖深度12.4m，基坑长度156.7m，基坑宽度36m。该项目采用天然地基，距基坑侧方仅约4米。根据调查结果，在临近建筑物的地下室施工中，采用井点降水，容易造成周围住宅建筑物严重沉降和墙体开裂。
3、钻孔扩底灌注桩方案的可行性分析
3.1技术可行性分析
在基桩选择中，有人工挖空灌注桩和钻孔扩底灌注桩两种方案可供选择。该工程的桩基需要穿过破碎带中的岩层，地下水资源丰富，严重影响了施工进度和施工质量。相比而言，钻孔扩底灌注桩更加适合本工程场地条件。
3.2经济可行性分析
工程场地强风化岩顶板的平均埋深距基坑底部23m。强风化层的平均厚度为7～8m。这座建筑由四座塔楼和一座裙房组成。裙房的最小轴向载荷标准值为5000kN，塔楼的最大轴力载荷标准值在23000kN以内。该工程所需的桩数总数为140根，承载层应进入中风化岩层0.5m，平均桩长约31m，桩壁厚度为175mm。如采用钻孔灌注桩扩底方案，桩的承载层平均可进入强风化层2.5m，平均桩长约25.5米。兩种桩型混凝土的经济比较见表1。
3.3方案选择
通过以上分析，扩底钻孔灌注桩方案可节约成本近60万元，具有良好的经济性。而且人工挖孔桩需要地下水的特殊处理能力，实际成本可能要高得多，而且施工进度也没有得到保证。所以，该工程采用扩底钻孔灌注桩。
4、钻孔扩底灌注桩的施工
4.1钻孔扩底灌注桩的特点
泵吸反循环钻孔灌注桩是由位于直孔钻孔桩底部的直孔钻孔灌注桩演变形成的。采用专用膨胀机对底部进行膨胀，扩大洞底。在达到所需的扩底直径后，首先安防钢筋笼，再浇筑混凝土，形成混凝土膨胀头，以提高桩端的承载力。
泵吸反循环钻孔扩孔灌注桩的主要特点是底部扩张后桩端承载力呈指数增长，充分发挥桩体混凝土强度，降低桩体直径。桩的直径可以在600-2500mm的机械能范围内选择，桩端可以支撑在强风化地层上。施工过程中不需要降水处理，既节约投资，又不会对周围建筑造成不利影响，有利于复杂的周边环境。
4.2施工中的关键技术
4.2.1成孔控制
为保证孔的质量，泥浆是关键，如果泥质不好或泥质太薄，可能是由于地下水的影响，不能形成泥墙膜，造成井塌现象；如果泥浆稠度太浓，厚浆将沉积在钢筋笼上以沉积附着力，导致钢筋混凝土夹持力不足。如果泥浆重量过大，也会增加混凝土的底部填充阻力，减少混凝土的流动，使大部分混凝土堆积在桩芯上，影响桩的质量，泥浆比例将会增加清理桩底的难度。在施工过程中，必须因地制宜，选择最适用的泥浆。
为了减少炉渣量和清理时间，减少排泥量，方便清理孔洞，确保孔洞质量，应该采用砂浆分离器分离泥浆。
4.2.2钻孔垂直度的控制
钻孔垂直度的控制是保证钻孔灌注桩承载力的重要环节。在施工过程中，除了保证钻具的垂直度外，为了避免井眼倾斜，还应随时通过吊装线和经纬仪对钻杆的垂直度进行校核，并及时进行挠度修正。为了保证钻井的垂直性，应在不均匀硬层、倾斜岩层和孤立岩层中减缓钻井速度。
4.2.3扩大头的控制
钻孔灌注桩的优点在于扩大了桩端的端部，提高了桩端的承载力，减小了桩身直径和桩的设计长度，降低了工程造价。因此，有必要保证扩底桩满足设计要求。根据扩底钻头的规格和扩底直径的要求，可以计算钻孔底胀过程中钻杆的位移，并通过在施工过程中检查钻杆的位移来检查井底膨胀的情况。此外，超声波探测仪也可用于探测水下扩大头。
4.2.4清孔工艺
孔底渣的处理也是钻孔桩的重要环节。建议使用反循环清理孔洞，以确保孔底残留物符合设计要求。清孔分为三个阶段：第一阶段在桩端进行，第二阶段在桩膨胀后进行，第三阶段在钢筋笼和导管放置后与反循环相连。
4.2.5水下混凝土的浇筑
在第三次清理孔时，浇注混凝土的准备工作必须完成。浇注时应注意以下施工工艺：（1）每堆浇注的第一桶混凝土的数量应符合埋管深度。浇注量应使混凝土埋入混凝土不小于0.6m （2）导管下端应距孔底0.3m，严格控制拔管速度。浇筑混凝土时，管道应埋入混凝土中不少于1m，一般控制在2?4m。（3）导管应勤拆除，避免混凝土管道太深或太浅。（4）连续浇筑混凝土必须不间断地进行，随时掌握每一个桩的浇筑量，并做好记录，以防止塌陷现象出现在破碎区。（5）如果钻探区破裂，应该减慢钻孔速度，防止钻杆断裂。随时调整泥浆浓度以防止地下压力水冲刷泥浆并导致孔塌陷。
4.3扩底施工的质量保证措施
（1）当使用普通直钻头钻到桩端支承层时，经现场技术人员确认后，需要将钻头从孔底抬出约50cm，然后转入底部钻取以扩大底部。（2）根据膨胀基础所需的直径，选用与桩径相适应的MRS型下扩孔钻，并在使用前检查钻头的收缩和膨胀是否灵活，通过计算和地面测试确定用于钻探底部的钻头。（3）在扩展底座之前，从钻孔底部提起钻头使其悬挂。启动钻机和水泵，在钻机和水泵正常工作后，开始扩展。（下转142页）（上接140页）当底部扩展开始时，它以低速旋转，操作稳定后，根据钻孔和钻孔的情况适当调整压力和钻孔速度。（4）自底向上行程完成后，在同一地点钻孔并继续钻孔直至清理完孔。将钻头从钻孔中冲出并及时清洗，以备下次使用。（5）为保证扩大底部桩的施工质量，综合掌握扩大底部的直径，形状，孔深，垂直度，沉渣厚度，可以通过CDJ-l超声波大孔径探测器进行检测。
结语：
桩基的实际施工期为55天。桩基施工完成后，进行小应变动测量，超声波检测和抽芯检查。由于采用了泵吸反循环技术，所有工程质量指标均达到要求。桩芯完整，致密，混凝土强度和整体性非常好。该建筑物的最终累积沉降结算量为7-10毫米。桩基工程被评价为一个好项目，说明泵吸反循环钻孔扩底灌注桩是一种可靠的施工技术，项目质量好，值得被推广应用。
参考文献：
[1]陈永贵，杨天春，毛广陵.泵吸反循环钻孔扩底灌注桩在高层建筑基础中的应用[J].建筑技术，2008，39（5）：348-351.
[2]马志力.某防洪泵站建筑基础中的泵吸反循环钻孔扩底灌注桩的应用及施工技术[J].四川建材，2010，36（5）：96-97.
[3]卢桂生.泵吸反循环钻孔扩底桩施工技术在惠州的应用与研究[J].广东土木与建筑，2003（7）：12-13.
[4]陈洪毅.泵吸反循环钻孔扩底灌注桩及其应用[J].广州建筑，2004（2）：24-26.
作者简介：
刘燚（1984-），男，本科，工程师，主要从事建筑工程工作。