钻孔灌注桩沉渣厚度控制的探讨

张必余 韩清江 苏迎接

【摘要】钻孔灌注桩孔底沉渣厚度严重影响桩承载力的发挥，因此，施工过程中加强孔底沉渣厚度的检测与控制，是保证钻孔灌注桩施工质量和桩基承载力的关键措施之一，本文结合工程实践探讨沉渣厚度的控制要点。

【关键词】钻孔灌注桩 沉渣厚度 控制

中图分类号：U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况

皖电东送淮南至上海特高压交流输电示范工程长江大跨越工程采用耐-直-直-耐方式跨越长江，两基同塔双回路跨越塔，呼高 206m，全高 277.5m；四基单回路干字型钢管耐张塔，呼高39m，全高74m。

北岸跨越塔采用灌注桩支撑承台及连梁的型式，主钻孔灌注桩共120根，桩长38.5m，桩径1m；连梁支撑钻孔灌注桩共8根，桩长20m，桩径0.8m；电梯井筒采用3根灌注桩，桩长15m，桩径1m。灌注桩混凝土标号为C30，设计要求沉渣厚度不大于100mm。

2.工程地质情况

长江北岸跨塔各土层从上至下描述如下：①地面至地下5.5m为粉土层；②地下5.5m至地下12.5m为粉质粘土层；③地下12.5m至地下24.1m为粉细砂（中密）层；④地下24.1m至地下47.5m为粉细砂（密实）层。

3.钻孔施工方案及设备选择

根据地质情况，本工程北跨灌注桩采用泥浆护壁正循环回转钻进成孔，自然造浆为主、膨润土人工泥浆为辅，正循环进行清孔，使用商品砼，导管回顶法进行水下混凝土灌注成桩。清孔后沉渣厚度必须小于100mm，清孔后泥浆比重1.15-1.20，粘度20s，含砂率＜4%。钻孔采用GPS-10型钻机，三翼钻头，配备3PM泥浆泵。

4.沉渣厚度控制要点

4.1 泥浆制备

北岸地面以下12m范围内钻进时利用地层粘土自造浆为主、膨润土人工泥浆为辅，12m以下进入砂层时，添加适量的纤维素和纯碱溶液增大泥浆粘度。开孔泥浆指标：比重1.3～1.4左右；钻进中泥浆指标：比重1.3左右、含砂率10%，粘度<30S。加入纤维素和纯碱溶液后，泥浆比重最大调整至1.4g/cm3，在钻进过程中，应在循环浆沟中取样，检测有关指标。

4.2砂层钻进速度

泥浆中胶质颗粒的分子在泥浆的压力下，渗入孔壁表面的孔隙中，形成一层泥皮，促使孔壁胶结，将孔隙填渗密实，避免内壁漏水，保持护筒内水压稳定，从而起到防止塌孔、保护孔壁的作用。进入砂层，钻速应适当降低，钻进速度过快对砂层的扰动大，泥浆在孔内的循环时间短，护壁不稳定，易造成沉渣过多，钻进速度过慢，则工作效率低，影响工期及经济效益，根据北跨的地层情况及施工经验，粉土层钻进速度宜为6～8m/h，砂层钻进速度宜为3～4m/h。

4.3成孔深度及沉渣厚度控制

沉渣厚度的测量必须采用正确的测量方法，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应为孔内钻杆长度＋钻头高度的1/2。当钻进至设计孔底标高后，经现场施工人员、项目部质检员及监理用测绳准确测量孔深，确认孔深达到设计要求后，开始一次清孔，沉渣厚度=终孔深度-清孔后深度，用测绳测量孔深，测绳应经常校核，避免因水浸产生收缩误差，测量位置应在钻孔中心处，清孔直至沉渣厚度满足规范要求。

沉渣测量

4.4清孔换浆控制

我们使用换浆清孔法施工，即用质量好的新浆不断地从钻头、钻杆内压入孔底，将孔底的沉渣泛起，携带土渣回流到孔外，把桩孔内原有的泥浆进行循环稀释，使比重下降，清孔的目的主要是置换孔内已经变质的护壁泥浆、清除钻渣和沉淀层，尽可能减小孔底沉淀层的厚度，防止桩底存留过厚的沉渣而降低桩的承载力，此外，清孔还为在泥浆下灌注混土创造良好的条件，泥浆循环清孔的过程中，每30min测一次泥浆比重，清孔过程中，及时对孔内泥浆含砂率的变化进行分析。第一次清孔，在钻孔深度达到设计要求后进行，此时稍提钻杆，使钻头距孔底10～20cm，清孔的过程中应缓慢转动钻头打碎孔内大的沉渣泥块，同时增大泵量充分利用泥浆将孔底的沉渣携带出孔外。将比重为1.25～1.3的不含杂质的新浆压入钻杆，把钻孔内悬浮较多钻渣的泥浆置换出孔外。第一次清孔根据北岸地层和现场施工情况一般控制在30分钟至60分钟为宜，砂层清孔时间不宜过长防止孔壁坍塌，同时清孔时间过长也影响施工周期。一般以孔口返浆比重在1.25左右（手触泥浆无明显的颗粒感觉），另外孔底沉渣量测定以小于10cm为控制标准。

4.5二次清孔

因第一次达到要求后，由于要放钢筋及导管准备浇注水下混凝土，这段时间的间隔较长，孔底又会产生一部分新的沉渣，所以待安放钢筋及导管就绪后，即再利用导管进行第二次清孔，清孔时间不小于30分钟。二清质量的好坏直接影响到沉渣厚度和孔壁质量，并影响承载力，因此二清的返浆量必须满足大于80m3/h的要求，二清时导管要勤动，但不得猛插，防止破坏孔底持力层。二清后泥浆比重必须小于1.25，含砂率小于8%，粘度小于28s；清孔后孔内注满泥浆，以保持一定的水头高度，并应在30分钟内灌注混凝土，若超过时间，则重新测定沉淤，若沉渣不符合要求应重新清孔。

4.6混凝土初灌量控制

尽量增大混凝土的初灌量，首盘混凝土至少保证埋管深度2.0m以上，且第二盘连续灌注，以增大混凝土对孔底残渣的冲击力，使孔底残渣在不间断的冲击下顺利排除孔外。本工程采用泵送商品混凝土，能够保证初灌的连续性，利用混凝土对孔底残渣的冲击能够有效的减少沉渣厚度。

5.结束语

要处理好沉渣问题，应根据地质情况、桩基类型、桩长采取相应的施工方法，从钻孔、清孔、灌注等一系列环节控制，从而保证沉渣厚度满足设计要求，确保桩基施工质量。