冲击钻孔钢护筒灌注桩在海边软土地基处理中的应用

刘孟强 刘子霖 李红

【摘要】 本文结合工程实例简述冲击钻孔钢护筒灌注桩的应用技术，有效解决灌注桩成桩前海水冲刷，影响灌注桩成型质量，并针对施工常见工程质量问题提出相应的技术措施，保证灌注桩工程质量，取得良好的经济效益和社会效益。

关键词：钻孔桩 钢护筒 地下海水处理技术

中图分类号：B819文献标识码： A

近年来，随着我国经济建设的飞速发展，国家综合实力不断加强，城市面貌发生了翻天覆地的变化，一些新技术、新工艺、新结构、新材料不断推陈出新，使得冲击钻孔灌注桩成为提高地基承载力的新型工艺方法，以共自身的特点，施工噪音低，震动小，操作简单，在各种地基上均可使用，能建造直径较大的桩，经济效益较好，以及单桩承载力高等，受到设计单位、建设单位和施工单位欢迎。

1. 工程概况：

1.1 基本设计概况

青岛东方船研试验厂房工程，1#、2#实验和水池厂房总建筑面积10953.69㎡,厂房一层,辅房三层,厂房为钢排架结构,跨度36m，檐高27.45m，辅房钢筋砼框架结构，一层层高6.9m，二、三层层高3.9m，檐口高度15.6m。基础形式灌注桩承台基础，其中1#实验厂房共计￠800灌注桩538根,合计10929米,桩长13m~24m不等，2#水池厂房共计￠600灌注桩235根,合计4403米,桩长10.5m~24.5m不等。

1.2 地质水文概况

本工程为填海造地西北侧根据用地红线，紧靠海边，属于填海用地，地下有海水系，由于紧靠海边,地下水位较高,一般在±0.00以下2米左右,受潮起潮落影响,水位最大日变幅在1.5米左右，地基已经过强夯处理。

2. 施工工艺：

2.1 施工流程

测量放线定位护筒埋设钻机就位开孔及钻进钢护筒安装钻孔检查清孔成孔钢筋笼的制作及入孔拼下导管灌注砼

2.2 施工技术措施：

2.2.1 测量放线

依据规划局提供的控制点施放楼座相关轴线，使用全站仪测设桥台中心位置和桩基中心，并引十字双桩护线，然后确定桩位，用30毫米钢钎，入土深度30～40厘米，拔出钢钎内灌白灰粉，所有轴线和桩位点经过监理验收合格，才能进行施工，并且随时间用水准仪测量所有桩位标高，便于准确确定桩长,以确保在施工过程中对桩基中心位置的准确控制。

2.2.2 定位护筒埋设

人工挖埋护筒，护筒顶高出原地面30cm，护筒直径采用1.2m，护筒长采用1.8m。护筒埋深大于1.5m，护筒底部50cm，护筒外侧及高出原地面30cm的部分，用粘土填筑并夯实。并使护筒平面位置中心与桩设计中心一致，中心偏差不得大于5cm，倾斜角度偏差不大于1%。

2.2.3 钻机就位

本工程使用冲击钻机钻孔，将钻机就位、立好钻架，对准钻孔中心。钻机稳定地就位于钻孔的一侧，钻机底支撑垫木不得压在孔口钢护筒上。钻机安装就位后，底部和顶端应平稳，保证在钻进过程中，钻机不会产生位移或沉陷。

选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具，接通水电供应，备好造泥浆粘土和排渣沟。

调整钻机，使钻机起吊滑轮缘，钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上，稳定好钻机。

2.2.4 开孔及钻进

开钻时先在孔内灌注泥浆，泥浆相对密度等指标根据土层情况而定。如孔中有水，可直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。

开孔及整个钻进过程中，始终保持孔内水位高出地下水位（海中水位）1.5m-2.0m，并低于护筒顶面0.3m以防溢出，掏渣后应及时补水。

在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时，按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲击锥以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔璧。必要时须重复回填反复冲击2-3次。

开钻时应慢速钻进，保护好护筒刃脚处的孔壁，钻进深度5~10m后，再快速钻进。泥浆比重根据地层情况确定，一般地层1.05~1.2，易坍地层1.2~1.45。孔中泥浆随时进行检查，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀易于塌孔。在钻入淤泥层是钻进速度应缓慢进行,以防速度过快,造成缩颈或淤孔,并保证泥浆厚度和数量,以防钻头在钻到泥浆层时突然下沉,造成此部位无泥浆护臂,产生塌孔,在钻孔过程中，在进入不同地层时，及时捞取碴样，装入可密封的塑料袋中，并标号。随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拔出，调整后重新压入钻进。

钻进时及时填写钻孔施工记录，交接班时交待钻进情况及下一班应注意事项。连续二班作业，根据钻进感觉和快慢情况以及取样分析判明地层变化。因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。

2.2.5 安装钢护筒

钢护筒长为17.5米，钻孔达到3米左右时，停止钻孔安装钢护筒，因钻机高度的限制，每2.5米安装一次,并进行对接焊接,当下入钢护筒有阻碍时，在钢护筒上放5厘米厚木板，用钻头进行击打,将钢护筒慢慢击入孔内，再继续进行钻孔，至止反复循环渐进使桩深达到设计要求。

2.2.6 钻孔检查、清孔成孔

钻孔达到设计标高时，用测绳进行测量，并记录（钻孔施工人员严格控制孔深，不得用超探代替钻渣沉淀，更不能少钻），通知项目质检人员检测合格后，报监理检测。

钻孔完成后用检孔器检测孔径和倾斜度。成孔孔径不得小于设计直径，倾斜度不大于1%（检孔器用Φ22钢筋笼制成，外径与设计直径相等，长度为4-6米），用长度符合规定的检孔器上下两次检查桩径是否合格，合格后进行清孔。

钻孔合格后，采用掏渣法清空，要求用手摸泥浆中无2㎜-3㎜大的颗粒为止，掏渣后，用一根水管插入孔底注入高压水，使水流将泥浆冲稀，泥浆相对密度降低后向孔口溢水，现场试验人员用标准比重仪实测，当孔内泥浆指标达到1.03~1.1，孔底回淤厚度≤300㎜，即可停止清孔。

2.2.7 钢筋笼的制作及入孔

钢筋材料要求：必须有出厂质保书，每(盘)钢筋均有标牌，进场时按批号，规格分批验收及堆放，并做物理试验合格后，方可使用，不使用低质及严重污染或锈蚀的钢筋。

按钢筋设计图纸下料配盘，采用模具制作保证主筋位置准确，成笼垂直度高，无扭曲现象。根据钢筋笼实际长度在3m处的主筋与孔壁有一定的保护层间隙。砼钢筋保护层厚度55mm。为确保钢筋笼的保护层厚度，在其外围焊接好5cm厚钢筋定位卡。

钢筋笼顶端焊接4根16mm的钢筋吊环（长度按实际标高确定），穿轻型钢轨固定于井口枕木架上。井架处用25×25cm的方木搭放两层，承担钢筋笼和导管重量。钢护筒不得负载任何构件重量。

安放钢筋笼要牢固，以防在砼浇筑过程中钢筋笼落入井中或被浮起。防止钢筋笼插入孔壁。

钢筋笼吊放采用8吨汽车式起重机四点起吊法，吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。

2.2.8 拼下导管

下导管前要对导管进行闭水试验，保证导管拼接牢固，保证不能漏水，导管不能接触到钢筋笼，以防导管在提升过程中挂坏钢筋笼或将钢筋笼提起。

砼导管采用旋转式嵌口导管。

拼下导管之前应先将导管进行组合，放在平整地面上对接拧紧，检查顶丝的松紧度，并在导管外侧用红漆注明长度，然后在导管两端用钢板焊封，并在一端焊两根Φ10mm的钢管，一根连接在空压机上，一根连结在气压表上，用空压机压气，检查导管的密封度，用千斤顶检查导管的抗拉力。

导管底口至孔底标高控制在0.25-0.4米之间。工程技术人员要自始至终坚守在现场，严格检查顶丝和导管的下放节数。

2.2.9 灌注砼

砼采用高品砼，砼灌车运输，灌车将砼直接运送到漏斗中，漏斗中砼数量以保证首盘封底控制。

灌注砼前实验室应做好砼配合比实验,水灰比不宜大于0.45,有良好的和易性，在规定的浇筑期间内，坍落度应为180～200mm。灌筑过程中要坚守在施工现场，及时做好试件取样工作。

灌注砼前应检查沉淀层厚度，沉淀层厚度控制100㎜以内(以端承桩为主)，超过规定要谢水清底，在钢筋笼内插入混凝土导管（管内有射水装置），通过软管与高压泵连接，开动泵水射出。射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中。

砼灌注采用导管法，灌注砼由一人统一指挥，灌注速度要循序渐进。导管底部以适当的深度埋在灌入的砼拌合物内。灌注首批砼时，导管下口至孔底的距离一般为25~40cm，第一次灌注的砼应将导管埋入的深度不得小于1m。在灌注过程中，应经常用百米绳探测孔内砼面位置，及时调整导管埋深，导管埋深控制在2m~6m之间，拆除导管时，控制在每次只拆除一节（2~2.5m）。

为防止钢筋骨架上浮，当灌注的砼顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低砼的灌注速度。当砼上升到钢筋骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。

3. 结束语

经过检测中心对冲击钻孔钢护筒灌注桩进行静载试验和动测检验，桩静载试验结果表明，单桩承载能力均满足施工图纸设计要求，动测检验结果合格率达到100％，有效解决地下存在海水系，对成桩质量产生的影响，为后续海边施工灌注桩提供有效参考，缩短工期，取得良好的社会经济效益，认为有推广应用价值。

作者简介：刘孟强 1964年7月出生，高级工程师，国家注册监理工程师，国家注册一级建造师，国家注册设备监理师，享受国务院政府特殊津贴。