厚淤泥地质钻孔灌注桩施工技术

　　摘要：钻孔灌注桩施工工艺具有承载力大、适用范围广等优点，不仅适用于普通地质条件，也适用于淤泥地质条件。文章结合某淤泥地质条件下的工程实例，对淤泥地质钻孔灌注桩施工工艺进行分析，重点对钻孔中成孔质量及不良地质条件的处理措施进行阐述，为相关人员提供参考。

　　随着国内城轨轨道交通建设的迅速发展，钻孔灌注桩作为一种相对成熟的桩基施工技术类型，具有承载力大、施工快、造价低等优势，在我国基建领域得到广泛应用。在钻孔灌注桩施工中，经常会遇到厚淤泥地质条件，为了进行有效施工，保证钻孔灌注桩的施工质量，必须制定严格的控制措施。

　　1 工程实例概述

　　本工程地块位于浙江温州，地形地貌为冲海积平原区，东侧宽24m，西侧宽33m，东西长约100m。工程为地上3层，地下1层，建筑面积2841m2，高14.6m。本标段派出所主体结构承台基础为钻孔灌注桩，设计桩数为62根，孔径0.8m，设计桩长69.8m。场地内分布广泛且厚度大的淤泥质土，基本在1~18m左右。

　　2 厚淤泥地质对桩基的影响因素分析

　　本场地普遍分布有海盐淤泥，具有空隙大、压缩性高、抗剪强度低等特点，有很强的触变性、流变性和不均性，施工中易产生侧向滑动和较大的地面沉降，影响桩基施工质量，使钻孔灌注桩易发生质量通病。

　　由于厚淤泥层地质承载力差具有一定流动性，通常位于地表且厚度大，极易形成不均匀沉降，影响施工过程中工料机运输及设置。人工挖设护筒时，淤泥层流动，很难成型，易造成机械设备就位及护筒埋设困难。

　　厚淤泥地质条件下钻孔主要存在以下问题：①由于施工机械及其他外部动荷载共同作用，淤泥地层处于流动状态，孔身因此扰动而容易坍塌和缩颈；②钻孔过程中因钻机晃动扰动淤泥层，导致淤泥地层活动，桩机出现不均匀沉降，从而导致孔位偏差和桩位倾斜；③受潮汐作用，孔身受压力不平衡，同样会导致塌孔、缩颈等现象发生。

　　二次清孔过程中的主要影响因素为：厚淤泥层+粉质黏土夹粉砂+中砂，淤泥层受外界荷载容易出现塌孔、颈缩等现象，粉砂和中砂又具有很强的流动性，这种地质条件再加上钢筋笼下放需要很长时间，泥浆已基本沉淀失去护壁排渣作用，二次清孔量大。在施工过程中二次清孔基本达到10~15m。以上问题制约了桩基施工的进度、安全和质量管理。

　　3 灌注桩施工技术

　　3.1　施工准备

　　厚淤泥地质时，需要将场地进行合理规划。①进场后首先将桩基施工范围表面1~2m的淤泥层用松散的黏土或黏土夹5%生石灰换填。②施工初期，要合理规划泥浆池位置，然后按照桩基施工难度选择性施工，先施工主要部位的桩基，既拥有很大的施工空间，又提前为后续施工提供作业面，还可通过不断摸索和实践为后续的桩基施工提供可靠参考，能承受施工作业时所有静、动荷载，同时兼顾施工设备能够安全进、出场。③在施工中发现不足，改进施工工艺，不断提高效率。

　　3.2　测定孔位

　　根据勘测设计院提供的轴线控制点、标高控制点及桩位平面布置图，利用全站仪放出轴线及各桩位点，利用水准仪引测各桩位标高，并在四周不受影响、不易被破坏的地方设置轴线控制点和标高控制点，以便施工中随时复核桩位及竣工后恢复轴线和标高控制点。放线定桩后，桩位置采用钢筋标记，并采取加固措施。

　　3.3　埋设护筒

　　按桩位准确埋设护筒，同时由桩位中心点引出十字线并做好十字线控制点固定，采用十字线量方确定钢护筒位置，其误差应≤100mm。护筒与孔壁之间采用优质粘土分层夯实，护筒底部要超过松散的填土层，顶面要高出地面10cm，并开设溢浆口。护筒应按以下规定设置。

　　（1）钢护筒高度一般为3m，厚度为0.5cm。钢护筒内部尺寸比桩径大10cm，且上侧设置2个溢流口，并高出地面0.1m。

　　（2）钢护筒具有确保桩位正确、保护孔口和保持孔内水头等用处。钢护筒位置要根据设计桩位，按纵横轴线中心设置。埋设钢护筒坑开挖完成，并把坑底平整，随即安装钢护筒，经检查确定钢护筒的位置和垂直度后，采用优质填料分层填实，并边填边检查，避免位置和垂直度发生变化。钢护筒埋设完成后需复核校正，钢护筒和预埋桩中心一致。

　　3.4　循环钻钻孔施工

　　在淤泥地层情况下，推荐采用机龄在三年以内的正循环钻机，正循环钻机相对其他类型钻机的造浆效果更合适淤泥地层情况的施工，与地面的接触面积大、对土层扰动性小、钻进稳定性好。淤泥层表层采用优质填料换填过后，宜使用人工开挖的埋设护筒，相对于机械作业减少了地层扰动。桩机需配备相应数量的钢板，把机械的自重荷载及其他动荷载，均布给地面，极大地减弱对淤泥地层的影响。

　　钻机钻进的速度应严格控制，过快会造成钻机晃动，扰动淤泥层，过慢则会出现质量隐患，容易出现塌孔、缩颈。正循环钻机（共6挡）在淤泥层中4挡为最佳，且需密切关注孔内的出浆情况。

　　3.5　钻泥浆护壁

　　钻孔过程中，机械和其他荷载作用使孔壁发生活动，泥浆压力可以控制孔身坍塌的产生。桩基施工前，通过试验确定泥浆配合比：选择含钠离子相对较多的黏土（含钙离子相对较多的黏土在停钻，下钢筋笼时易结粒沉淀）含量为20%、添加10%带纤维的彭润土、0.5%~0.65%的工业氢氧化钠、0.003%丙烯酰胺（php），泥浆调配好之后再开钻。淤泥层钻进过程中，泥浆的各项指标要控制在密度1.25~1.3g/m³，黏度19~20s；第一次清孔厚泥浆的各项指标控制为： 密度1.2~1.25g/m³，黏度18~20s；灌注混凝土前泥浆的指标控制在密度1.13~1.18g/m³，黏度17~19s。

　　3.6　清孔

　　清孔是保证钻孔灌注桩施工质量的关键工序，清孔质量对桩基的沉渣厚度、成孔质量和承载力等有直接影响。为保证清孔质量，当钻机钻到设计标高时，减缓钻进速度，使土层颗粒充分水化分散，为清孔的顺利进行做好必要的前期准备。首次清孔使用调制性能良好的泥浆替换孔内稠泥浆与钻屑，首次清孔时间在30min左右。待完成钢筋笼和导管安装后，进行二次清孔，并采用导管注浆循环清孔，通过导管注浆将孔底周围的沉渣冲出孔外，首斗混凝土应在第二次清孔完成后随即灌入。

　　（1）钻孔完成后，对成孔的深度、孔口尺寸、垂直度进行测检，符合要求后利用泥浆泵孔内注浆循环孔口返浆进行第一次清孔；

　　（2）钢筋笼安装后灌注混凝土前再次检查泥浆比重，判断清孔情况，若不合格，则进行第二次清孔，保证沉渣厚度不大于50mm，采用重锤法测沉渣厚度。

　　3.7　钢筋笼及灌注

　　桩基钢筋笼采用预制场预制节段，现场机械连接，其中箍筋采用加强筋和螺旋箍筋等加强措施，增强钢筋笼强度和缩短下放时间，从而大大降低了塌孔和颈缩的风险。

　　在淤泥质土钻孔灌注桩钢筋笼下放应做到“慢”和“稳”。淤泥质地层受到扰动极易发生失稳变形或坍塌，因此，在进行钢筋笼下放中，要严格控制下放速度和施工机械扰动，防止出现对淤泥地层扰动和失稳，而发生变形和坍塌等。

　　淤泥地质条件下，混凝土灌注过程中需要控制导管提拔速度和机械扰动，以防因混凝土对孔壁的冲刷造成砂层、淤泥坍塌。

　　4 结语

　　综上所述，厚淤泥地质钻孔灌注桩施工作业比起在其它地质施工，在安全、进度和质量管理方面的挑战更艰巨，厚淤泥地层中钻孔灌注桩的核心控制点在于成孔过程中垂直度和成孔质量的控制。在桩基施工之前必须采取全方面和符合技术规范要求的预防措施，过程中加强对措施的检查和纠偏，使厚淤泥桩基施工安全和质量有保障。该工程有效的厚淤泥地质控制措施，可为同类型地质条件桩基施工提供宝贵的施工经验。

　　作者简介：孙振平（1986-），男，河南开封人，中铁十一局集团第六工程有限公司工程师，研究方向：城市轨道工程施工技术。

　　参考文献

　　[1]宋剑锋，尚珊珊．路桥工程钻孔灌注桩施工技术分析[J]．交通世界，2021（36）：35-36．

　　[2]黄佐．淤泥地质钻孔灌注桩施工技术[J]．建筑工程技术与设计，2014（17）：92．

　　（责任编辑：刘振敏）