长螺旋钻孔灌注桩在深厚淤泥质土中的应用

周武平 胡建伟 邓少林

(中冶集团武汉勘察研究院有限公司，湖北武汉 430080)

0 引言

长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼技术由日本的CIP工法演变而来，随着成桩设备不断向环保型、高效率发展，长螺旋成孔灌注桩工法被大量推广。其既解决了塌孔问题，又避免了泥浆污染环境。具有施工速度快、污染小、造价低等优势［1-3］。但该桩法连续性、紧凑性要求较高，特别是对现场地质条件要有充分的认识，采取相应的施工方法和技术，才能保证施工安全和质量。为了指导工程实践，本文通过研究长螺旋钻孔灌注桩成桩机理并结合某基坑工程实例探讨其在深厚淤泥质土中的成桩缺陷及应对措施。

1 长螺旋钻孔灌注桩机理

长螺旋钻孔灌注桩是利用长螺旋钻杆成孔，成孔后通过设在内管钻头上的混凝土输送孔在提钻杆的同时，泵入超流态混凝土，输送到设计桩顶标高后，移开钻机，将钢筋笼置入桩体内，形成钢筋混凝土灌注桩。在输送混凝土到桩顶时，为了保证桩顶混凝土强度，灌入的混凝土要超出桩顶标高50 cm。该成桩流程为:场地整平→桩位测量放线→桩机就位→钻孔至设计深度→边泵送混凝土边提钻→置入钢筋笼→成桩→钻机移位。该工法具有如下特点［4-7］:

1)适用范围广，穿透能力强。不仅适用于地下水位以上的各类土层，而且还适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂性土、淤泥、淤泥质土、强风化岩等地层。桩径一般采用400 mm～1 000 mm。

2)桩身质量好，一般无断桩、缩颈的现象。施工质量容易得到保证。

3)施工速度快，不产生振动及噪声，不排出废弃泥浆，对周边环境几乎不产生污染。

4)单桩承载力高，稳定性好。由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩周土有挤密、渗透的作用，提高了桩周土的侧阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力，变形小，稳定性好。

2 工程实例

2.1 工程概况与地质情况

本工程为昆明某地块深基坑支护工程，基坑面积约为35 095 m2，总延长米约为881.5 m。设2层地下室，基坑的开挖深度约为10.45 m～12.50 m，属于深基坑。采用桩锚的基坑支护方案:φ800长螺旋钻孔灌注桩+3排，4排压力分散型可回收预应力锚索。该基坑南侧靠近售楼部在支护桩成桩过程中窜孔现象严重，成桩质量存在缺陷。后经补勘，发现基坑南侧原本系一冲沟，其下为淤泥质土，地层条件较差，容易发生窜孔现象。基坑场地情况见图1。

根据钻孔揭露和场地地层成因条件，场区地层情况从上到下为:①杂填土，由粘性土夹大量建筑垃圾及少量碎石组成，为新近填土，全场地均有揭露;②粉质粘土，可～硬塑状态，局部软塑，全场地均有揭露;③粘土，软～可塑状态，全场地均有揭露;④淤泥质土，黑～黑灰色，较湿～湿，软～可塑状态，局部为淤泥，局部夹薄层粉土及有机质粉质粘土，有干缩现象;⑤粉质粘土，湿，硬～可塑状态，稍有光泽，夹少量砾石，局部夹薄层粉土，全场地均有揭露。各土层参数见表1。场地内的地下水为上层滞水。上层滞水赋存于第四系人工填土层中，大气降水和地表水渗入是其主要的补给来源。

图1 基坑场地

表1 土层参数

2.2 成桩缺陷及治理措施

长螺旋钻孔灌注桩窜孔现象常出现在淤泥类土的工程中，表现为施工完一根桩后紧接着施工相邻的桩时，前面已施工完的桩未凝固的混凝土下落。通过对本基坑南侧的支护方案及土层条件进行分析，此次窜孔主要原因为:

1)场地内局部分布的软弱淤泥质土，在钻进时土层容易发生流动。

2)支护桩间距太小，前期设计支护桩为φ800@1 100 mm，导致相邻桩无法成孔。

3)成孔时间太长。

图2 基坑支护变更后设计方案剖面图

窜孔导致相邻桩无法正常施工，严重影响工期。本次通过对窜孔的原因进行分析，及时调整设计方案，并提出以下处理措施:

1)利用“跳钻”的方法成桩，即在施工完成一根桩后，间隔一定距离，到钻进中不影响已完成桩的另一根开始施工，待已完成的桩混凝土凝固后再施工其相邻的桩。

2)对出现窜孔的部位，进行设计方案变更，加大支护桩的间距(见图2，图3)。变更后，支护桩为φ800@1 500 mm。先期支护桩成孔困难的地方采用后排桩进行加强。

图3 基坑支护变更后成型图

3)提高钻进速度，改进钻头结构，缩短钻进时间，以减少钻进过程中对桩间土的扰动。

2.3 支护桩低应变动检测

通过对基坑南侧17根桩进行低应变无损检测，Ⅰ类桩15根，占检测总数的88%;Ⅱ类桩2根，占检测总数的12%，平均波速为3 557.8 m/s。成桩质量良好，满足设计要求，克服了长螺旋钻孔灌注桩在淤泥、淤泥质土层的施工过程中容易出现的窜孔现象。

3 结语

本文针对长螺旋钻孔灌注桩在软弱土层基坑支护中的应用，采取相应的应对措施，提出了完整的处理思路与处理方案。通过加大桩距、增设后排桩、改进施工工艺，并经过桩低应变无损检测，该工艺的应用在此次基坑支护施工中取得了良好的效果，并积累了丰富的实践经验。验证了长螺旋钻孔灌注桩应用于软弱土层的可行性，表明其成桩是可靠和可行的，为类似土层条件下的工程的设计与施工提供了参考依据。

［1］ JGJ 94-2008建筑桩基技术规范［S］.

［2］ 李世仁，陈德文.长螺旋钻孔嵌岩桩施工工艺［J］.岩土工程学报，2001，23(6):61-63.

［3］ 张福路，尤忠平，马光新.长螺旋钻孔灌注桩在工程中的应用［J］.山西建筑，2008，34(28):122-123.

［4］ 张世雄，扈其勇.浅谈钻孔灌注桩施工控制［J］.山西建筑，2010，36(9):121-122.

［5］ 程 军.建筑桩基的新选择——长螺旋钻孔泵压混凝土灌注桩［J］.武汉大学学报(工学版)，2003，36(3A):87-88.

［6］ 王春山.长螺旋钻孔压灌桩与后插钢筋笼工艺［J］.山西建筑，2012，38(4):94-95.

［7］ 沈天华.某工程长螺旋钻孔灌注桩的施工研究［J］.山西建筑，2011，37(35):81-82.

［8］ 董 庆.长螺旋钻孔泵压混凝土振插钢筋笼施工工艺［J］.山西建筑，2007，33(33):143-144.