液化土地质条件下如何控制灌注桩混凝土充盈系数

陈 艳 军

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

液化土地质条件下如何控制灌注桩混凝土充盈系数

陈 艳 军

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

结合工程实例，阐述了在液化土地质条件下旋挖钻机成孔灌注桩施工中混凝土充盈系数的影响因素，从护筒埋设长度、泥浆配制、钻头的选择等方面提出了具体的控制措施，以合理控制充盈系数，降低混凝土方量。

液化土，充盈系数，灌注桩，影响因素，控制措施

0 引言

土的液化是指饱和状态下松散的砂土和粉土在受到一定强度的动荷载震动作用下，发生土结构的改变,土体中孔隙水压力上升来不及消散，使土体中剪力强度降低，孔隙水压会增大以使土粒在孔隙水中悬浮，土体变成会流动的液体的现象，整个土体散失承载力并发生变形。

充盈系数是指实际灌注的混凝土方量与按桩外径计算的理论方量之比(V实/V理论)。在实际施工过程中，成孔出现的偏差大于设计尺寸，以及由于施工过程中可能会出现桩身侧壁裂缝、孔洞及塌孔等原因，导致实际灌入量大于理论计算量。旋挖钻孔灌注桩的充盈系数不宜小于1.1，最理想的是在1.15左右，但是在液化土地层的充盈系数一般比较大，都在1.2以上。若充盈系数小于1，则说明实际灌入混凝土量小于理论计算量，桩身质量存在一定的缺陷，充盈系数大会使混凝土流动性大，含水量增大。桩基含水量大对混凝土的早期强度有影响，充盈系数还是结算的重要依据，液化土地质条件中如何在保证设计桩长和桩径的情况下，合理的控制充盈系数，降低混凝土的方量，从而提高经济效益是一个值得探讨的问题。

我公司在新疆五家渠某房地产酒店、会展中心及饮食中心项目进行了液化土地质条件下的旋挖钻孔灌注桩作业，在施工过程中通过多方面探索、比较，对如何控制灌注桩混凝土充盈系数进行反复试验，积累了大量施工经验，供同行参考借鉴。

1 工程概况

本工程设计采用灌注桩基础，酒店、会展中心及饮食中心共有工程桩1 709根，其中600 mm桩径56根，800 mm桩径1 587根,1 000 mm桩径66根，采用旋挖钻成孔，因没有稳定桩端持力层，采用摩擦桩。根据地勘报告，酒店、会展中心范围场地土具有液化现象，液化等级为轻微～中等；饮食中心范围场地土具有液化现象，液化等级为轻微。

2 影响灌注桩充盈系数的因素

灌注桩充盈系数影响因素一般有如下几种：1)护筒埋设长度；2)泥浆稠度：稠度偏稀，发挥不了泥浆的护壁和悬浮作用；稠度过大，对灌注水下混凝土有影响；3)桩顶标高和超灌长度控制；4)钻头的选用及旋挖钻机的操作工艺等。

3 控制措施

3.1 护筒埋设长度

1)根据地勘报告，本工程场地土在第①-1层饱和粉细砂、第①-2层饱和中粗砂具有液化现象，液化等级为轻微～中等，层厚0.7 m～4.5 m。场地水位埋深在0.5 m～4.0 m之间。在旋挖钻机成孔施工中，根据该层所处位置及灌注桩桩径，采用埋设不同长度的护筒来保证成孔质量，减少混凝土损失。

2)在水下混凝土灌注中，护筒有如下作用：a.定位；b.保护孔口，以及防止地面石块掉入孔内；c.保持泥浆水位(压力)，防止坍孔；d.桩顶标高控制依据之一；e.防止钻孔过程中的沉渣回流。通常的埋设深度，在粘土中不宜小于1 m，在砂土中不宜小于1.5 m。砂层或者松散土层以及地下水位高含水量大的土层需要3 m～4 m,其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求。

3)在本工程施工中，根据反复论证及实践经验，确定本工程桩φ1 000 mm桩护筒埋设长度大于2.5 m，φ800 mm桩护筒埋设长度大于3 m，φ600 mm桩护筒埋设长度大于3.5 m。主要作用是钻杆进入桩孔中时泥浆不致于挤出孔外，钻杆提升时孔内泥浆不致于落到护筒底部，防止泥浆上下冲刷孔壁，保证护筒底部孔壁不会塌方。

3.2 泥浆配制

1)在液化土地质条件下旋挖钻孔灌注桩施工中，泥浆配制的好坏尤为重要，对成孔孔径和混凝土灌入量有很大影响。在施工过程中，对泥浆制备的工艺、选用的膨润土以及配制比例要加强控制，在钻孔期间对泥浆稠度指标随时检测，并根据本工程的地层情况合理进行调整，严格控制泥浆稠度，从而有效降低充盈系数。

2)桩基泥浆有三大控制指标：比重、含沙(渣)量，稠度。泥浆比重实际上是由稠度和含沙量共同决定的，稠度和含沙量中任一个或者两个同时增大，泥浆比重就加大，反之，稠度和含沙量中任一个或者两个同时减小，泥浆比重就减小。在本工程施工过程中，泥浆比重控制在1.1～1.15，泥浆粘度控制在20 s～23 s，从泥浆制备到整个钻孔期间对泥浆的比重和泥浆粘度进行检测，保证泥浆的比重和泥浆的粘度符合设计要求，保证了桩孔稳定不坍塌，混凝土充盈系数得到有效控制，同时沉渣厚度满足要求，避免了二次清孔，提高了成桩速度。

3.3 选用适合工程地质条件的钻头

1)像地表土、淤泥质亚粘土、粘土层在干性状态下胶结性都比较好，在干孔钻进下可用单底板土层钻斗钻进，也可以用双底板捞砂钻斗和土层螺旋钻头钻进；若在湿孔钻进条件下，因土遇水的胶结性能变差，一般用双底板捞砂钻斗钻进以便于捞取钻渣。淤泥层一般用双底板捞砂钻斗钻进。砂土层和砂层的胶结性能都比较差，不管干孔钻进还是湿孔钻进均用双底板捞砂钻斗钻进。对于含水丰富的流砂、流泥等易坍塌地层，采用双底板捞砂钻斗钻进。

2)由于场地土属于液化土，采用标准直径钻头会将孔径偏大，造成混凝土的浪费。选用适当的钻头直径，以避免灌注桩成孔孔径偏大，是控制充盈系数的一个重要因素。

3)本工程根据地质情况，旋挖钻头采用捞砂钻头，并将钻头的边齿尺寸减小，根据多次试验，选用的钻头直径比设计桩径小40 mm～50 mm，可保证成桩后旋挖钻孔灌注桩直径。同时在下放的钢筋笼上加预制垫块或钢筋导向环以保证保护层厚度，在本工程的施工中，钢筋笼下放顺利，这样既保证了灌注桩设计桩径，也避免了孔径超大造成混凝土浪费。另外，根据地层情况，对旋挖钻机提钻、下钻及旋转速度进行有效控制，保证速度均匀，减少对孔壁的冲击，以免使孔壁受到冲击而造成坍塌或塌孔，导致充盈系数增大。

4)施工中还应注意钻头切削部分的磨损，钻头的磨损会降低钻进效率，钻头偏离桩中心线，使桩局部扩孔，造成超灌。

3.4 混凝土超灌

1)为保证有效桩长及桩顶混凝土质量，根据设计要求，灌注桩超灌长度为800 mm，在施工中对护筒顶标高与设计桩顶标高的关系进行了明确标识，让现场施工人员在混凝土灌注时用以控制灌注高度。混凝土灌注时，根据导管埋入深度，现场施工人员用测绳随时检查混凝土灌注标高，了解灌注情况，取得较为准确的混凝土面高程，从而精确控制超灌长度，减少混凝土用量。

2)加强对现场管理人员及具体操作人员的培训交底，在混凝土灌注过程中，根据灌注深度及已用混凝土量，准确估算剩余补方混凝土数量，防止混凝土浪费。

3)在具体施工过程中，存在由于灌注桩灌注完成，罐车中剩余混凝土无处处理，后全部灌入桩基中的现象，施工中应尽量安排混凝土灌注连续，以减少罐车中混凝土的剩余量。

3.5 其他注意事项

钻机的选用：选用有主动钻杆导正装置的钻机，减少主动钻杆的晃动、摇摆，以增加钻具稳定性。

钻杆的选用：采用强度高、外径大、刚性好、不易弯的钻杆，可有效防止孔斜。

旋挖钻机操作人员的专业水平：钻进过程中保持旋挖钻机稳定、钻头起落速度要均匀，不要出现起落过猛或骤然提速的现象，对不同地层钻进速度的掌握和判断等。

各工序之间的衔接以及材料的计划控制等都对灌注桩的充盈系数有一定影响，在施工中均应加以重视。

4 结语

经过以上措施的实施，本工程在液化土地质条件下，灌注桩混凝土充盈系数得到了有效控制。该项目的充盈系数由开工时1.4到完工后综合充盈系数1.16，满足了图纸设计大于1.15的要求，节约了混凝土用量，控制了施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。

[1] JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范[S].

[2] ISBN:9787560841069，土木工程施工[Z].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] 杨小平.建筑地基基础[M].第2版.广州：华南理工大学出版社，2007.

How to control bored pile concrete filling coefficient under liquefiable soil condition

Chen Yanjun

(ShanxiMechanizedConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering examples, the article discusses factors influencing concrete filling coefficient in rotary bored pile construction under liquefiable soil condition, and puts forward specific control measures from aspects of cylinder embedding length, slurry preparation and drill selection and so on, with a view to rationally control filling coefficient and reduce concrete amount.

liquefiable soil, filling coefficient, bored pile, influential factor, control measure

2014-11-20

陈艳军(1972- )，男，工程师，一级建造师

1009-6825(2015)04-0082-02

TU473.14

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