深厚淤泥或砂层中旋挖桩施工技术

龙 刚

（中建二局第三建筑工程有限公司深圳分公司，广东 深圳 550008）

深厚淤泥或砂层中旋挖桩施工技术

龙 刚

（中建二局第三建筑工程有限公司深圳分公司，广东 深圳 550008）

在深厚淤泥或砂层中进行旋挖桩施工时，极易出现坍孔现象，以致对旋挖桩的成孔、成桩质量和施工安全造成极大隐患。今根据试桩时探明的地质情况及混凝土的灌注情况，验证了坍孔部位即为淤泥或砂层，于是结合工程地质勘察报告，采用钢长护筒穿过淤泥或砂层进行旋挖桩施工。此技术在深厚淤泥或砂层中取得了良好的施工效果，保证了旋挖桩的施工质量和施工进度。

深厚淤泥层；砂层；旋挖桩

旋挖桩施工适用于黏土、砂土、粉土、碎/卵石土及部分岩层中，适用地层较广泛，具有施工速度快、施工精度比较高，可自行行走、移机方便、机械化程度比较高，无须提供动力电源，以及单桩承载力比钻孔灌注桩高等特点。但旋挖桩机前期投入比较大、自重大， 对场地要求比较严格、孔壁护壁差。

旋挖桩施工技术已经广泛地应用于桩基工程施工中，并取得了很好的技术、经济、社会效益，已经成为桩基工程施工中不可或缺的技术之一。但是，对于存在深厚淤泥或砂层的地质条件，旋挖桩施工时经常会遇到坍孔等问题，以致严重影响了旋挖桩的施工质量和施工安全，同时增加了工程的施工成本。因此，必须针对特定的地质条件采取相应的施工措施，以继续发挥旋挖桩施工技术的优势。

1 深厚淤泥或砂层对旋挖桩施工技术的影响

砂土具有较大的内摩阻力而无粘结力［1］，淤泥无任何强度，旋挖桩机在深厚淤泥或砂层中一成孔，立即会出现向孔内塌陷的现象，形成较大扩孔，灌注混凝土的充盈系数较大，严重时导致无法成孔，甚至会造成地面沉陷，对施工机具、人员造成极大的安全隐患，同时砂的沉淀速度很快，易出现埋钻现象。

在深厚淤泥或砂层中进行旋挖桩施工时，不能采取常规的施工工艺，必须有针对性地采取如加大泥浆相对密度、放慢成孔速度，特别是降低提升速度或采用钢长护筒穿越淤泥或砂层等措施，以此保证旋挖桩机的正常施工。

在深厚淤泥或砂层中进行旋挖桩施工时，对旋挖桩成孔质量有较大影响的因素主要有以下几个方面：

1.1 护壁泥浆质量

护壁泥浆的质量对于防止孔壁坍塌、确保钻孔成形效果有着重要影响。在淤泥或砂层中施工时，泥浆质量会因淤泥、砂的混入而降低。如果泥浆相对密度、黏度较低，钻孔的侧壁很容易被冲刷和出现坍孔事故。

1.2 钻具形式

施工中经常采用的是直筒钻斗，保径条厚度10 mm 左右，这种钻斗在施工过程中其侧壁与孔壁之间接触，地层会因负压和粘合作用受到较大的影响，并造成缩径或坍孔现象。

1.3 钻具一次进尺

在深厚淤泥或砂层中施工，钻斗的一次进尺和装载量不宜过大，在钻斗提升过程中，钻斗内的砂会漏出并混入泥浆中，从而影响泥浆质量、降低泥浆的护壁效果。

1.4 钻具提升速度

钻斗提升过程中，在钻斗的顶部和底部存在负压，这种压差与钻斗提升速度成正比，钻斗内的水流速度也会随着钻斗的提升速度而加快，从而对孔壁造成较大冲刷，穿越砂层时，会造成砂混入泥浆中，影响了泥浆的质量，同时也增加了孔底沉渣厚度。

2 深厚淤泥或砂层中旋挖桩施工技术要点

2.1 工程实例概况

以广州市海珠区某项目为例，本工程总建筑面积为31万m2，包括一栋220 m 超甲级写字楼和一栋160 m 公寓，地下室4层，基坑开挖深度19.55～20.75 m，基坑面积2.1万m2，基坑周长623 m，基坑支护设计采用“桩撑+桩锚”组合支护形式，设置三道内撑，基坑北侧的止水帷幕采用直径 850 mm 的三轴搅拌桩，其他部位的止水帷幕采用直径550 mm的双排单轴搅拌桩，并在桩间设置双管旋喷桩，本工程的基坑形状见图1。

图1 基坑形状图

根据地质勘察报告，本工程基坑支护桩所处的工程地质情况自上而下为：素填土、淤泥质土、粉细砂、中粗砂、粉质黏土、强风化泥岩、中风化泥岩、微风化泥岩等，还存在碎石层、混凝土硬层及孤石等不良地质情况。其中，淤泥质土约2.3～3.7 m厚，粉细砂、中粗砂约3.2～4.5 m 厚。支护桩设计桩径为1.20 m，桩间距1.40 m，桩长21.5～24 m，桩底基本处于中风化泥岩。支护桩的典型地质剖面见图2。

图2 典型地质剖面图

2.2 旋挖桩首次试桩情况

本工程基坑支护旋挖桩施工前按照设计要求进行试桩［2］，试桩情况如下：

1） 先埋设护筒，护筒高度2.0 m，护筒直径1.30 m。

2）采用膨润土在现场制造泥浆，泥浆相对密度1.15。

3）严格控制钻进速度不大于10 m/h，钻头提升速度不大于0.2 m/s。

4）严格执行二次清孔工艺，孔底泥浆相对密度不大于1.1，含砂率小于8%，泥浆黏度小于28 s，孔底沉渣厚度小于150 mm。

5）导管直径280 mm，管节长3.0 m，严格控制导管在混凝土的埋深为2～6 m，设计桩长21.5 m，混凝土超出桩顶设计标高0.7 m。

6）灌注混凝土理论方量25.1 m3，实际灌注混凝土方量37.5 m3，超量12.4 m3，混凝土充盈系数达1.49。

混凝土灌注记录显示，在标高6.50～-1.00 m位置，混凝土上升高度与实际灌注的混凝土方量严重不符，根据地质剖面图，此段正好是淤泥或砂层，可以判断出旋挖桩穿过淤泥或砂层时，坍孔严重。

2.3 旋挖桩首次试桩小结

1）混凝土灌注量超方严重，说明采用普通的旋挖桩施工工艺不能适应现场情况。

2）普通的泥浆护壁措施，无法应对淤泥或砂层的坍孔问题。

3）采取防止孔壁坍塌措施，钢长护筒是一个重要方法。

2.4 旋挖桩二次试桩情况

采用11.5 m超长钢护筒，护筒内径1.25 m、壁厚10 mm，保证钢护筒底面穿过砂层底面1.0 m，先旋挖引孔，然后采用振动桩锤辅助下沉钢护筒。

二次试桩完成后，灌注混凝土理论方量为25.1 m3，实际灌注混凝土方量为28.6 m3，超量3.5 m3，混凝土充盈系数达1.14。

采用超长钢护筒后，淤泥或砂层的坍孔问题得到解决，混凝土超灌量得到有效地控制，说明在深厚淤泥或砂层中进行旋挖桩施工，超长钢护筒是一种有效的方法。

2.5 深厚淤泥或砂层中旋挖桩施工技术要点

2.5.1 施工准备

施工前根据地质勘察报告，必要时针对具体部位进行超前钻探，根据现场地质情况选用合适的钻机型号及钻头，特别是对存在孤石、混凝土硬层等地质情况，选择钻机型号及钻头非常重要。

另外，选择优质的膨润土制造泥浆，控制好泥浆相对密度、粘度，合理设置泥浆池的位置，对于保证泥浆护壁作用和正常施工有着重要影响。

2.5.2 钢护筒压入及拔出

选用的钢护筒深度应超过淤泥层及砂层底面1.0 m以上，以保证钢护筒的护壁效果。采用振动锤下沉钢护筒时，速度要慢，以此保证钢护筒的垂直度及不对附近已经施工完毕的支护桩、止水帷幕造成不良影响。对于存在孤石、混凝土硬层等地质情况，可先用旋挖机进行引孔，待引孔穿越孤石、混凝土硬层后再下沉钢护筒。

支护桩混凝土灌注完毕后，应及时拔出钢护筒。在拔出钢护筒过程中也应严格控制拔出速度，防止断桩事故的发生。

2.5.3 控制清孔质量

在终孔后检查孔深前，采用旋挖钻机专用的清孔钻具进行清孔。混凝土灌注导管安装完成后进行二次清孔，二次清孔可采用气举反循环技术，此法清孔质量高、速度快，且有利于清除较大的颗粒沉渣，以保证沉渣厚度符合设计要求。

2.5.4 施工组织管理

对于存在深厚砂层、淤泥层的地质情况，成孔、清孔、下钢筋笼、灌注混凝土等工序之间的时间衔接非常重要，因此，加强施工现场组织管理，保证各个工序在时间上的顺利衔接，这对于减少沉渣厚度，减少坍孔、缩颈风险有着重要影响。

2.6 现场实施效果

实践证明，采用长钢护筒，对于旋挖桩的外形成型质量较好，基坑土方开挖后，支护桩的桩壁平整，桩身完整性良好，且对止水帷幕未造成影响，本工程基坑支护未出现漏水情况。本工程基坑支护现场实施效果见图3。

3 结 语

1）旋挖桩施工前，应先仔细阅读地质勘察报告，并按照规定进行试桩，准确记录成孔和混凝土灌注情况，充分掌握工程地质情况和现场实际情况。

图3 基坑支护现场实施效果图

2）对于存在深厚淤泥或砂层的地质情况，采用钢长护筒，能有效解决坍孔现象，但必须保证钢长护筒穿过淤泥或砂层，同时，应保证钢护筒的壁厚，以提高钢护筒的刚度。

3）钢长护筒采用振动锤下沉时，要注意不能强振，以免影响旁边已经成型的旋挖桩及止水搅拌桩。

4）对于浅层（4.0 m 以内）遇到硬层，如孤石等，超长钢护筒无法压入情况，可采用挖机将其挖除，回填后重新引孔埋设钢护筒。

5）对于深层（4.0 m以上）遇到硬层，如孤石等，超长钢护筒无法压入情况，可采用大功率旋挖桩机钻冲硬层引孔后埋设钢护筒。

6）加强现场施工组织管理，特别是保证雨季泥浆池的设置、施工道路畅通，对于保证旋挖桩正常施工有着重要影响。

［1］ 郭雁平. 谈深厚砂层中旋挖桩施工技术［J］.山西建筑，2015，41（24）∶57-58.

［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 51004—2015 建筑地基基础工程施工规范［S］.北京∶中国计划出版社，2015.

Construction Technology of Pile—Rotary Drilling in the Deep and Thick Sludge or Sand Layer

LONG Gang

TU745.3

B

1008-3707（2016）08-0037-04

2016-04-19

龙 刚（1980—），男，湖南会同人，工程师，从事建筑施工技术管理工作。