高层建筑施工：天津117大厦钻孔灌注桩施工技术

1）工程概况

天津117大厦（图7.3）地上总建筑面积约370 000 m2，建筑高度为597 m，共117层。工程桩由941根成孔深度100 m的钻孔灌注桩组成，其中两根试验桩为120.6 m，直径为1 m，混凝土设计强度为C50，桩底、桩侧采用后注水泥浆，垂直度控制为1／300，单桩极限承载力42 000 kN，采用静载试验检测。场地为海相与陆相交互沉积地层，120.6 m长试验桩穿越5个承压含水层。

图7.3　天津117大厦

2）超大长径比试验桩施工技术

（1）深厚砂土超深钻孔泥浆控制技术

试桩钻孔泥浆采用反循环工艺，选用PHP低固相膨润土泥浆。基浆由膨润土、纯碱（NaCO）和水拌制而成，其配合比根据水质、膨润土性质试验确定。在此基础上加入一定量的由聚丙烯酰胺（PAM）在NaOH中水解形成的PHP胶体，即为新浆。泥浆通过循环系统重复利用，并可通过调节性能指标，满足不同土层的钻进及清孔需求（图7.4）。

图7.4　泥浆配制

（2）超大长径比桩孔垂直度控制技术

①钻机技术要求。经综合分析，选用ZSD2000型钻机（图7.5）。主要技术要求如下：a.整套钻具的总质量≥25 t，增强了钻机工作稳定性；b.采用笼式双腰带技术，钻杆采用法兰连接，并加设导正器；c.在钻头设800 kg配重加压，使钻具重心尽量下移至钻头部位。

图7.5　ZSD2000型钻机

②成孔钻进控制。a.开钻时慢速钻进，待导向部分或主动钻杆全部进入底层方可加速；b.采用减压钻进，使加在孔底的钻压小于粗径钻具总重（扣除泥浆浮力）的80%；c.根据不同地层调整钻进速度，遇到软硬底层交界处时轻压慢钻。

（3）超长超重钢筋笼制作安装技术

①钢筋笼制作、吊装。钢筋笼采取现场整体制作（图7.6），预拼装后分节吊装。分节长度按25 m左右控制。钢筋笼吊装采用双机抬吊，直立后由100 t履带式起重机吊放入孔。通过法兰式圆盘定位胎架（图7.7）、“F”形限位钳、组合式吊具等机具的合理使用，以有效控制钢筋笼主筋定位、转运和吊装过程中的变形（图7.8）。

图7.6　钢筋笼制作

图7.7　法兰式圆盘定位胎架

图7.8　钢筋笼吊装(www.xing528.com)

②钢筋笼孔口连接。钢筋笼上下节间23根主筋在孔口处采用分体式直螺纹套筒连接，12根预埋管道在孔口处采用套管连接，均可在一定偏差范围内调整就位，实现了钢筋笼孔口的快速、可靠连接（图7.9）。

图7.9　钢筋笼孔口连接

（4）超深水下浇筑高性能自密实混凝土技术

①原材料选择。选用质地坚硬、无碱活性、级配合理、空隙小、粒形良好的优质粗、细骨料；选用优质减水剂降低混凝土单位用水量；掺加优质磨细矿物粉掺和料，改善混凝土的工作性能和内部结构；控制骨料、粉料和水的温度，保证混凝土入模温度为10～30℃。

②混凝土配合比设计。混凝土强度等级为C55，按耐久年限100年、自密实设计，经试配、调整优化后，选定施工配合比。混凝土拌合物实测（图7.10）主要性能指标如下：坍落扩展度为610～640 mm；L形仪间歇通过性及抗离析性试验测得H2／H1≥0.82；初凝时间约10 h，终凝时间约16 h；7 d抗压强度为55.2 MPa，28 d为65.7 MPa；氯离子扩散系数为3.7，56 d电通量为380 C。混凝土配合比（单位为kg／m3）：P·O42.5水泥∶II级粉煤灰∶S95磨细矿渣∶中砂∶5～25 mm碎石∶聚羧酸外加剂∶水＝330∶100∶110∶670∶1 010∶6.4（含固量18%）∶173。

图7.10　混凝土性能测试

③混凝土浇筑。通过计算分析，确定浇筑数量、时间和标高的对应关系，以指导混凝土供应、浇筑和导管提升作业控制。导管下放前应进行密闭性检验，确认接头顺直、通畅、严密（图7.11）。混凝土浇筑应连续进行，初灌保证导管一次埋入混凝土顶面≥1 m，整个过程中持续探测混凝土顶面高度，适时提升和逐级拆卸导管，保持导管在混凝土内埋深为2～6 m（图7.12）。

图7.11　导管下放前检验

图7.12　混凝土浇筑

（5）可塑-硬塑土层竖向高密度点位环形注浆技术

①主要技术参数。注浆管数量及位置应通过注浆作用机理分析，综合考虑钢筋笼净空、保护层等影响因素来确定。120 m长试验桩桩侧注浆管设置5根，桩端注浆管设3根（兼超声波检测用），均沿桩周对称布置。采用单向注浆阀，其逆向抗压桩端≥1.5 MPa，桩侧≥1.2 MPa。桩侧注浆阀采用环形布置，第1道设置在有效桩顶以下20 m，最下1道距桩端15 m，中间均匀设置3道（图7.13）。

图7.13　注浆管布置

②注浆管安装。注浆管均采用镀锌钢管，桩端注浆管设置在钢筋笼内侧，桩侧竖向注浆管安放在钢筋笼外侧，与钢筋笼主筋绑扎固定，随钢筋笼分节采用套管焊接连接。桩侧注浆阀在钢筋笼下放过程中绑扎安装，注浆阀与竖向注浆管采用三通连接。

③开塞与注浆。针对土层特点，为防止单向注浆阀开塞后泥水回流沉淀、固结而堵塞，故未采用通常的清水开塞工艺，直接利用注浆开塞。为保证开塞与注浆效果，应重点控制桩孔垂直度和孔底、钢筋笼底标高，使钢筋笼侧、底注浆阀不被混凝土包裹。注浆采用压力与注浆量双控，采用P·O42.5水泥，水灰比为0.6～0.7，注浆流量为75 L／min。

超大长径比工程试验桩经成孔质量检测，桩孔垂直度偏差均＜1／300，桩孔沉渣厚57～84 mm，泥皮厚0.5～2 mm；经超声波检测，加载至42 000 kN，桩身未发生破坏，桩沉降位移为50.4～58.9 mm。结果表明，主要质量控制指标均达到预期目的和设计要求。