浅谈旋挖成孔灌注桩施工质量在不利地质条件下的控制

张生兵

厦门古龙房地产有限公司（361000）

浅谈旋挖成孔灌注桩施工质量在不利地质条件下的控制

张生兵

厦门古龙房地产有限公司（361000）

结合工程实例，探讨在不利地质条件下旋挖成孔灌注桩的施工质量控制措施。

旋挖桩；不利地质条件；质量控制

0 引言

旋挖成孔灌注桩技术以其工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少、澡声低等特点，被誉为“绿色施工工艺”。近年来，旋挖成孔灌注桩施工已成为一种新型桩施工方法，在桩基施工特别是不利地质条件下桩基施工中具有非常广阔的应用前景。

1 工程地质条件

1.1 场地位置及岩土条件

某拟建商住建筑物为高层建筑，高度92.95～99.05m，地上31～33层，地下一层埋深5.5～6m，总建筑面积为13.8万m2，建筑物+0.000标高为4.600 m。该项目位于漳州市龙海市榜山镇，场地原为耕地。根据钻探测试（芯样鉴定、原位测试、土工试验），在钻孔揭露深度范围内各岩土层的岩性、分布规律描述如下:场地地基土主要由素填土①、淤泥②、淤泥混砂③、淤泥④、卵石⑤、粉质黏土⑥构成。场地的地质条件相对较差，主要表现在以下方面:

素填土①层厚0.80～3.70m，平均2.08m。

淤泥②厚度为2.07～11.80m，平均5.95m。

淤泥混砂③厚度0.80～11.50m，平均4.62m。

淤泥④厚度为1.90～20.90m，平均11.77m。

卵石层⑤厚度:17.7～22.2m，平均18.53m。

粉质黏土⑥厚度8.70～14.50m，平均11.39m。

1.2 地下水位及埋深

地下水位标高为1.45～2.76m，稳定水位标高为1.25～2.56m，埋深为1.3～2.7m。地下水位年变化幅度为1.0～2.0m。

2 工程设计概况

本工程结构为剪力墙结构，局部底层独立商业裙楼为框架结构，其塔楼基础为Φ800旋挖灌注桩，采用卵石层⑤作为持力层，桩端进入持力层深度大于等于8m，单桩竖向极限承载力设计值为7 000kN。成孔结束后，应对成孔进行全面检查（包括孔位、孔径、孔深、孔垂直度）合格后方能进行清孔。然后立即浇筑水下混凝土。桩身混凝土强度设计等级为水下C35，导管式水下混凝土浇筑，充盈系数不小于1.1。

3 工程场地处理

场地平整度、承载力是影响旋挖钻机钻孔垂直度、孔壁稳定及预防钻机事故隐患的两个重要因素。当旋挖钻机使用说明中无具体要求时，旋挖钻机钻杆垂直度应小于0.5%。项目场地原来是种植土，相对较软，在施工前，场地铺设一层800mm厚山皮土夯实，以解决陷机引起的断桩、桩身倾斜及桩机本身无法行走等问题[1]。

4 湿作业旋挖成孔灌注桩的施工流程

测量放线及定桩位→配置泥浆→开挖地表面土埋设护筒→检查桩中心轴线→钻机就位及钻进→成孔检查→清孔→吊放钢筋笼、声测管→安装混凝土导管→二次清孔→灌注水下混凝土→成桩、拔出护筒→桩成品检测、验收。

5 质量通病的预防措施

项目场地地质情况较差，回填土、淤泥质土较厚，容易遇到地下水丰富、塌孔、缩孔等情况，在施工前制订出相应的处理方案:调整稳定液；灌注低标号砂浆或混凝土，待终凝后再次钻进；回填黏性土，钻具进行反向旋转，以起到修复护壁作用；采用钢护筒护壁等措施。在施工遇到较复杂情况时，应及时通知地勘、设计等单位相关人员到现场进行处理。

稳定液是湿作业旋挖成孔的关键，尤其是在不稳定地层（淤泥质土、砂层、卵砾石层、漏失地层），因此应合理选择稳定液材料，如黏土（或膨润土）、水、处理剂。黏土应选择细度100目以上、造浆率不小于5m3/t、含砂量小于4%的膨润土及高岭土等。

5.1 塌孔

在钻进过程中塌孔。如果轻微塌孔不影响正常钻进，可以不处理。如果塌孔严重不能再继续钻进，则需要回填土，待自然沉实后再钻进。

在灌注过程中塌孔。在保证孔内水头的同时，应采用吸泥机吸出塌入孔中的泥土。如不再继续塌孔，可恢复灌注。如仍塌孔不停止，则需要拔出导管钢筋笼，回填土待自然沉实后再钻进。

当旋挖钻在易塌孔地区作业时，首先要保证配制的泥浆各项指标均符合要求。在再次钻进过程中，尽量避免钻进过程中钻头对孔壁的碰撞，减少钻头内钻渣掉入孔内破坏泥浆的配比。终孔成桩清孔达标后，在半小时内必须浇筑混凝土，否则须再次清孔，并重新测定孔底沉渣[2]。

5.2 导管进水

灌注前应检查好导管的密封性。安装导管时要检查密封圈是否垫好，确保导管密封性良好。严格计算好首盘封底的混凝土方量，掌握和控制灌注导管距孔底高度，保证导管埋入混凝土不小于2m，严禁导管底提出混凝土面,确保足够的混凝土封底。首盘混凝土封底失败，或者灌注过程中导管接头不密封,或者灌注过程中将导管拔脱进水封底失败时，应及时将导管、钢筋笼拔出，用旋挖钻将孔底混凝土掏出，重新安装钢筋笼、导管，清孔合格后重新灌注。导管接头不密封需要换合格导管，换导管和导管拔脱都需要在继续灌注之前，用捞浆桶或者泥浆泵等将二次安装的导管内的泥浆清除干净,注意精确计算好导管埋深，确保再次灌注的顺利。

5.3 浮笼

灌注混凝土过程中应采取有效的方式防止钢筋笼上浮,应针对具体的上浮原因采取预防措施，一般有以下几种:

1）缓慢放料，减少混凝土对钢筋笼的冲力。

2）改善混凝土的和易性，延长混凝土的缓凝时间。

3）减少灌注时间，防止混凝土表面形成硬壳，从而带动钢筋笼上浮。

4）在主筋上焊“倒刺”，加大钢筋笼与混凝土间的摩擦力。

5）加大吊筋直径，在井口加配重，预防钢筋笼上浮。

在灌注过程中发现钢筋笼上浮时，应立即减缓灌注速度，在保证导管有足够埋深的情况下，快速提升导管，待钢筋笼回到设计标高位置，再拆除导管。如果导管埋深不够不能拆除导管，可将导管快速提升（注意不要将导管拔脱），然后缓慢放下导管，如此反复多次，直至钢筋笼回到设计标高位置。

为防止钢筋笼上浮，在钢筋笼安装好后将其固定在钢护筒上。在灌注过程中应准确测量好混凝土顶面高程，当混凝土快进入钢筋笼时，应减缓灌注速度，并严格控制导管埋深。

5.4 卡管

在混凝土灌注过程中，混凝土在导管中下不去，可借用吊车的吊绳抖动导管，或者安装附着式振捣器使导管中混凝土下落。这两种方法均不起作用时，则应该将导管拔出，清理导管内堵塞的混凝土后重新安装导管，清理干净导管内的泥浆后重新灌注。灌注过程中要求严格控制好混凝土的和易性、坍落度，避免卡管。

6 施工注意事项

1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。

2）应采用跳挖方式，倒出的渣土距桩孔口距离应大于6m，将渣土及时外运。旋挖成孔时，各种机械必须按既定线路行驶，不得压坏成型桩。

3）泥浆初次注入时,垂直向桩孔中间进行入浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。

4）钻孔深度用专用测绳进行测量，深度须达到设计要求。

5）钻机施工中检查钻斗，发现侧齿磨坏、钻斗封闭不严时必须及时整修。

6）应认真分析钻探资料,根据钻探情况做出岩层分布等高线图,按等高线确定成孔深度。

7）应根据试成孔确定的参数控制进尺速度。参数包括地质情况，旋挖钻机的钻头、钻杆选用，加压方式，转速，提钻速度，孔壁稳定性情况，孔底沉渣厚度，稳定液的制备和使用，护筒的设置，成孔时异常情况等。在淤泥土层中钻进过快易造成颈缩现象，所以在钻机施工时应严格一次钻进深度。根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注混凝土时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用[3]。

8）钢筋笼或探孔器向孔内放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，出现废桩事故。

9）应设专职记录员记录成孔过程的各项参数，

记录应及时、准确、完整、真实。

[1]GB50202-2002,建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[2]GB50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].

[3]JGJ106-2003,建筑基桩检测技术规范[S].