湿陷性黄土旋挖钻桩基施工技术研究

杨先友

(中铁二十五局集团第三工程有限公司，湖南长沙 412000)

1 工程概述及地质条件

1．1 工程简介

太中银铁路工程跨综合通道特大桥位于山西晋中盆地，四线铁路桥，墩台64个，基础为钻孔灌注桩，桩基共786根，桩径1．0 m，桩长47 m～60 m不等。

1．2 地质条件

本桥地质软弱，饱含水，湿陷性黄土，层带复杂。现场钻进土样检测，设计地勘与现场地质不符，其中0号～7号墩所处地质层带夹有2层～3层细砂层，且层厚不一，分别处于桩体中下部。

2 施工中存在的技术难题

1)桩体上部(距孔口5 m～8 m处)灌注水下混凝土困难。现场记录表如表1所示。

表1 施工现场记录

现场调查和跟踪:两根桩所处地质软弱，地下水位高，存在细砂层，容易坍孔，特别是最后一车浇水下混凝土灌注困难，混凝土数量超方严重。若不及时采取有效措施解决桩体上部水下混凝土灌注困难的难题，将会直接影响桩体质量或导致桩体质量不合格。

2)桩体中下部护壁坍塌。3号～5号孔钻进至42 m时明显坍孔;灌注1号～14号桩水下混凝土时，刚灌注完第一车混凝土就发生大的坍孔，只得重新提笼又进行第二次钻进成孔，既浪费了混凝土又影响工程进度。针对该地层容易坍孔的实情，必须通过配制适用的化学泥浆或改进钻孔工艺以防坍孔，保证工程进度，防止材料浪费。

3 要因分析

通过现场调查、观察、检测、取样以及收集到的相关资料和实测数据，从人、机、料、法、环、测等方面进行全面分析，确定末端要因如表2所示。

表2 桩基施工中存在问题的主要原因

4 对策措施

4．1 易坍孔的解决措施

1)调整制浆方法。对原来的泥浆清除，将普通泥浆改成化学泥浆(稳定液)，更新化学泥浆循环系统，泥浆池设置高出地下水位，以增加水头高度;同时增购一套泥浆指标检测仪和净化器，废弃前期已购的膨润土。两天一次对泥浆池和沉渣池进行清理，及时调整补充新浆液。

2)选配化学泥浆(稳定液)。选材为优质膨润土、烧碱、纤维素等，形成试配、检测、分析、确定等流程。经多次试验，确定钻进时的配量参数，同时控制化学泥浆有关指标(相对密度为1．16～1．22，粘度为19～25，含砂率≤6%)，调配后用于现场观察效果，根据可行的参数重新制浆，确保护壁效果;发现问题就在现场分析解决，并持续改进。

3)多次试验分析和现场应用:由于烧碱的掺入量过大，会加速泥浆和细砂的沉淀，为避免pH值过大而引起粘土颗粒凝聚力减弱而造成裂解使孔壁坍塌，减少配方中的烧碱含量，以改善浆液性能，由原来每吨膨润土配6 kg烧碱减少到4．5 kg，效果为佳。

4)根据钻进出渣情况判断土层结构，及时合理地调整泥浆性能指标，遇松散地层时适当增大泥浆相对密度和粘度，保持孔内浆液高度，发现问题及时解决。

5)施工现场调查、土样分析，研讨决定:对于砂土、湿陷性黄土地表易坍孔，采取加长护筒(5 m～7 m)，在护筒的上口和中部外侧各焊一道加劲肋，预防顶部坍孔而影响灌注困难。

6)改进钻进工艺。湿陷性黄土加细砂层地段，采用空斗快速入孔、满斗旋转慢提的钻进方式，旋转慢提能达到减小负压稳定护壁的效果，此方式能有效解决满斗上提孔内产生负压孔壁多次变形引起坍塌的问题。钻进至设计孔深后，钻斗关闭状态在孔底逆时针旋转数圈，对孔底实施封压，减少孔底的扰动。

7)勤检查、多观测。在地层变化的层带，钻斗每提升一钻，就要捞取土样，判明后记入记录表并与地质剖面图核对，同时检查孔径和垂直度。若钻至易液化细砂层时，钻进速度必须放慢，以防坍孔。

4．2 桩顶混凝土灌注困难的解决措施

1)提前把钢筋笼运至现场和预拼导管;钻进孔深接近终孔时，及时通知监理工程师到场，等监理工程师到场后完成最后一钻验收桩孔及钢筋笼，现场立即根据安装钢筋笼、导管、清孔时间，预测或确认混凝土到位时间，避免等待时间过长导致浇筑困难。

2)灌注水下混凝土前，进行导管连接部位的密封性检测，对孔底部泥浆指标检测和孔底沉淀厚度确认，综合考虑是否进行二次清孔，以确保混凝土浇筑的顺利进行。

3)由于搅拌站距工地路程远，及时调整混凝土配合比，掺入缓凝剂，合理延长初凝时间为6 h～8 h;现场控制灌注时间，拆除和装配导管动作需迅速，同时对操作人员实行奖罚制度。

4)加强搅拌站粗骨料原材料粒径和混凝土的和易性、流动性的控制，严格混凝土配合比，保证混凝土的相关性能指标。同时在料斗口安放钢筋网片，防止个别过大粗骨料落入堵塞导管。

5)现场逐车负责对混凝土的性能指标进行检测确认，并要求坍落度控制在18 cm～22 cm(首车混凝土控制在上限)，保证混凝土灌注顺利和施工质量;同时加强信息沟通，避免混凝土运输车在工地等待放料或中途无混凝土运输车供料。

6)工地若发生类似桩顶部位水下混凝土灌注困难(混凝土顶升困难)，必须立即采取有效措施，可强力抖动导管;在强力抖动导管无效的情况下，可采用接长导管和改用大的料斗(1．8 m3)，以增加高度和自重，利用汽车吊提升料斗有效解决落差小、灌注困难的难题。

7)在灌注至桩顶部位6 m范围，由于导管内混凝土柱高度减小，超压力减低，而导管处的泥浆稠度增加，比重增大，如出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆(护筒长度6 m)，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。在拔出最后一段B导管时，拔管速度要慢，防止出现泥心。

5 结语

1)根据地质情况有针对性选配化学泥浆，现场实践效果明显，易坍孔的问题得到控制，并获得了有效适用的化学泥浆配制参数，既节约了成本，施工进度又明显加快。2)通过现场技术攻关，理论与实践相结合，施工经验得到积累，将成功办法定格，并制定了可操作性与预防性的措施;编制的《化学泥浆指标配制参数及应用》为公司积累了宝贵的施工经验。3)由于旋挖钻施工是近几年来较先进的钻孔桩施工工艺，泥浆指标或稳定液成分没有在铁路施工规范和铁路工程施工质量验收标准里明确量化，参照性不多，再加上钻孔桩施工隐蔽性强，在今后的工作中必须更加注重深入现场采集原始数据，技术人员应多与现场操作人员沟通交流，真正掌握现场的第一手资料，确保对策措施实施到位。

［1］刘晓荣．湿陷性黄土旋挖钻成孔灌注桩施工方法［J］．科学之友，2012(24):16-17．

［2］TB 10415-2003，铁路桥涵工程施工质量验收标准［S］．