树根桩的施工及常见问题处理

黄开霞

摘要：树根桩属于地下隐蔽工程，施工条件和周围环境比较复杂，本文从树根桩的由来出发，重点介绍了树根桩的施工方法及施工过程问常碰到问题的处理措施，其施工方法与处理措施对于其他工程具有借鉴意义。

关键词：树根桩；注浆；施工方法

Abstract: the root pile belong to underground take cover engineering, construction condition and the surrounding environment is more complex, this article from the root of the origin of pile, this paper introduces the construction method of roots pile construction process asked often encounters the treating measures, the construction method and treatment measures for other engineering significance.

Key words: the root pile; Grouting; Construction method

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1.引言

树根桩是一种用压浆方法成桩的小直径钻孔灌注桩，直径通常为100～250[1]mm，有时也采用300mm的桩径，长度一般为6～20m，国内最长达30m。其最初的设计思想是受生长在山岭或丛林中的大树启发，大树根深蒂固，根系在各个方向上与岩土体牢固地连接在一起，虽经历狂风摇撼及雨水冲刷，但仍可数百年而屹立不倒。树根桩的加固设想即由此而来，其桩基形状像“树根”一样，故将这种加固措施称为“树根桩”。

2. 施工方法

树根桩适用范围广，施工工艺复杂，下面简要介绍一下其施工工艺：

（1）施工流程

树根桩的施工工艺为：放样定位→钻机成孔→制作钢筋笼→放置钢筋笼→下二次注浆管→清孔→填灌石料→一次浆液制备→接管一次注浆→注浆成桩→二次浆液制备→接管二次注浆→二次注浆→桩顶添加石料→设备移至下一樁位。

（2）施工机械的选择

树根桩成孔机械的选择可根据成孔的方法、地层地质资料、桩体的垂直度等综合选择。国内较为常用的系由工程地质钻机或采矿钻机改造而成的钻孔机械；对于斜桩可选择任意调整主轴角度的油压岩心回转钻机。

（3）钻机就位与钻进

钻机就位后，应按照设计的钻孔倾角和方位，调整钻机的方向和立轴的角度，要求桩位偏差不得超过20mm；直桩的垂直偏差不超过1%；斜桩的倾斜度按设计要求作相应调整。

钻机钻进成孔时，钻机液压的压力应控制在1.5 ～2.5MPa，配套供水压力为0.1～0.3MPa，钻速一般控制在220r/min，最大推进距离一般为500mm/次。钻进时，钻头要使用和树根桩设计直径相同的钻头，钻孔深度要比设计桩长大0.5 ～1.0m为宜。

图1 树根桩成孔图2 注浆成桩

（4）清孔

钻孔时可采用泥浆或清水护壁，清孔时应始终观察泥浆溢出的情况，控制供水压力的大小，直至孔口溢出清水为止。

（5）放置钢筋笼

成孔后，根据桩体设计承载力向桩孔内放置钢筋笼或粗钢筋或型钢，桩体的含钢量不得少于l%。钢筋笼的外径应小于设计桩径40～50mm，钢筋笼制作的每节长度取决于起重机械性能和起吊空间。施工时分节吊放，节间钢筋搭接须错开，焊接长度不小于10倍的钢筋直径(二面焊)。同时放入1～2根外径为20～25mm的白铁皮注浆管，其出口距孔底为150～300mm。

（6）灌填骨料

放入钢筋笼后，应立即投入粒径为15 ～25mm的洗净碎石，在灌填时，应始终利用注浆管注水清孔。

（7）注浆成桩

按设计要求，浆液配制成纯水泥浆或水泥砂浆。浆液采用普通硅酸盐水泥，纯水泥浆的水灰比一般控制在0.4～0.5左右，水泥砂浆的水灰比可控制在0.5～0.6左右。表1为现场试块均可达300kPa以上的配比。

为提高桩体的承载力，可采用二次注浆成桩工艺。采用此工艺时，将注浆管做成范管形，在管底口以上1.0m范围内的注浆管上设置孔眼直径为8mm，纵向间距100mm的四排注浆孔，并用一层聚氯乙烯封住，以防一次注浆时浆液进入管内。二次注浆应在第一次水泥浆初凝后进行，注浆压力根据桩长来确定，当桩长为20m时，控制在0.3～0.5MPa；桩长为30m时，控制在0.6～0.7MPa。从开始注浆起，对注浆管要进行不定时上下松动。注浆结束后要立即拔注浆管，每拔lm必须补浆一次，直至拔出为止。

在压浆过程中会引起桩体振动，使桩顶部石子有一定数量的掉落，故在整个压浆过程中，应逐渐灌人石子至桩顶。浆液在孔口冒浆后，压浆方可停止，并且压浆的额定注浆量不应超过桩身体积计量的3倍；当注浆量达到额定注浆量时停止注浆。

（8）注浆成果检验

为防止出现穿孔和浆液沿砂层大量流失，注浆时可采用跳孔施工或间歇施工等措施来保证。为了保证桩体的质量，注浆时应绘制注浆压力——注浆时间特征曲线。根据曲线（图1)分析判断注浆情况，并采用相应的措施。

其中曲线1表示注浆压力随注浆时间缓慢增加，表明水泥浆搅拌均匀，管道畅通，浆液凝固状况正常。

曲线2显示出，起初阶段压力随时间缓慢增加，但过A点后压力不再随时间增加，表明管道中发生漏浆现象，应暂停注浆并堵塞漏浆点。

曲线3显示出，起初阶段压力随时间缓慢增加，但过B点后压力随时间增加过快，表明此时水泥凝固过快，应加入缓凝剂。

曲线4显示出，起初阶段压力随时间缓慢增加，但过B点后压力突然上升，表明此时管道发生部分堵塞现象，应暂停注浆并清理管道。

曲线5显示出，起初阶段压力随时间缓慢增加，但过C点后压力急剧上升，表明此时管道发生严重堵塞现象，水泥浆可能已凝固或管道中有水泥结块、杂物等堵塞物，应暂停注浆并冲洗注浆系统。

图1 注浆压力—注浆时间特性曲线

3．施工常见问题处理

3.1成孔过程中常见问题的处理

（1）塌孔

由于泥浆稠度不够或遇到岩石裂隙而使泥浆流失造成较深入塌孔时，应快速将钻杆拔出，否则会由于钻头上部的孔全部塌陷而使钻头和钻杆无法拔出；塌孔时人员、机械应迅速转移，并注意安全，因为此时孔周围将可能出现2－3m2的“泥潭”，应防止人员、机械设备落人其中。塌孔发生后，应将预先准备的黏土随同塌陷的泥土、泥浆填人孔中，使黏土随同泥浆进入孔中，对塌方起填补作用，直至“泥潭”静止不再下沉为止。此后应避免扰动此处，经过泥浆沉淀后(大约需要20d左右)可重新在原桩位上钻孔。如果重新钻孔仍不能成孔，可采用在原桩位两侧加桩的方法处理。对于地表土较松软而造成地表处较小范围塌孔的处理，可采取放钢套管的方法。将钢套管放人塌孔的范围内，待碎石填放后即可将套管拔出，也可采用水泥浆护壁的方法，在有可能塌孔的部位钻孔时，将护壁泥浆充分渗入砂中凝结后再钻孔。

（2）有较厚回填砂层的成孔

地表有回填砂层时树根桩的成孔:采用在泥浆中加入适量的水泥护壁，使浆液渗入砂中并凝结的方法，此种方法应适当放慢钻孔速度，使浆液有足够的时间渗入砂中；也可以在桩位处浇灌较大水灰比的水泥浆。

（3）有较大块建筑垃圾或爆破石渣层的成孔

树根桩施工中经常可遇到地表为建筑垃圾或爆破石渣等的回填层。如果直接施工，普通钻杆无法钻孔，所以需要采取一定的措施后才能钻孔。具体做法是:采用树根桩结合挖孔桩的方法成孔。挖孔直径采用lm左右，采用钢筋混凝土护壁将桩位处的石渣挖出，然后在此“挖孔”中填满泥土后钻孔。此方法施工时应严格进行护壁钢筋硅受力计算，防止塌方。

3.2成桩过程中常见问题的处理

在注浆过程中，有时会遇到穿孔、冒浆和浆液沿砂层或某一地下通道大量流失的现象，应及时处理，否则会造成浪费和质量隐患。

在勘查、准备过程中，首先应查清可能造成浆液流失的隐患。如:较近的河、沟或人防通道、废井等地下构筑物的情况。

在注浆过程中，浆液除了充填桩身之外，在压力的作用下还向四周土层中渗透。注浆量达到按桩身体积计算量的2倍属正常现象，因为正常情况下有1/2左右的水泥浆注入了周围的土层，形成“树根”。土层不渗透是不均匀的，砂性愈重的土层进浆量愈多，若出现注浆量超出桩身体积计算量的3倍时，应停止注浆，观察周围是否有漏浆等情况。查清原因后采取相应的措施。

如果遇到采取以上措施仍不能成桩的地质结构，可以将注浆管更换成较粗大的导管，直接注入砂浆或粒径较小的混凝土，这样形成小直径的混凝土灌注桩。

参考文献：

[1]《地基处理手册》（第二版）编写委员会.地基处理手册（第二版）.北京.中国建筑工业出版社.2000.

[2]陆祖安，树根桩的施工方法，维普资讯.

[3]杨家浩.苏州虎丘塔古建筑的地基加固.特种基础工程技术.1983.第二期.

个人简历：黄开霞，女，28岁，2002年7月毕业于西安工程科技大学铁道工程专业，助理工程师，现工作单位：中铁七局集团第二工程有限公司。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。