深厚淤泥覆盖层区域钻孔灌注桩施工质量控制措施

程 庆，康学亮

中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450001

1 工程概况

广东中山某桥梁所处位置为原采石场遗留采石坑区域，该区域地势较低，大部分桩基位于积水坑中，水坑最深处可达7m。为了保证桩基的正常施工，在水坑内回填土作为临时施工便道及桩基作业平台。桥梁下部为直径1.8m和2.2m的钻孔灌注桩，按设计要求桩基进入中风化岩满足入岩深度和最小桩长的要求，其中左幅2#～4#、右幅2#～5#位于回填区域，回填厚度约8m，桩径为1.8m，桩长为20～27m，地质情况依次为回填土石混合料、淤泥质土、中风化岩、微风化岩，桩基成孔方式为冲击钻成孔。

2 施工质量问题

淤泥的主要特性是天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0，干密度小，压缩性特别高，强度极低，常处于流动状态，其特性较特殊，造成钻孔灌注桩成孔比较困难，也容易造成泥浆护壁坍塌。由于大桥的桩径为1.8m，桩长为20～27m，从钻孔到成桩施工周期长，对泥浆护壁要求较高。同时，施工过程中容易出现护筒下沉、钻机移位和倾斜、桩位偏移、缩颈、扩孔、塌孔等现象。

3 施工质量控制措施

（1）施工场地。大桥部分桩基以回填作为临时施工便道和作业平台，回填底部地质条件差，钻机无法直接就位，在桩基施工范围内用碎石填筑当作施工平台。由于护筒埋设较困难，选择在施工平台底部填筑1～2m厚碎石垫层，碎石垫层底部选用透水性较好的砂性土填筑3～4m，作业平台填筑露出水面80cm。待具备碾压条件时开始分层碾压施工，碾压3～4遍，并自然沉降，趋于稳定后开始钻孔施工。该工程按此要求控制，施工期间实现了钻机就位稳定，钻孔过程钻机不偏移、不倾斜，以保证钻孔垂直度。但由于广东沿海降雨频繁，且施工区域地势偏低，降雨容易积水，施工平台受到雨水浸泡和冲击钻震动影响容易造成开裂、沉降等不稳定的情况，从而造成钻机倾斜和偏位。为此，在施工前将钻机底架垫平并在左右两侧设置条形钢支撑平台保持其稳定，施工过程中在护筒四周设置护桩，每天拉线绳对中检查，从而减少了钻机的倾斜和偏位，确保了桩身垂直度。在孔桩施工前要保证每个墩位使用一台钻机并且“隔桩跳打”。

（2）护筒选用与埋设。大桥回填淤泥覆盖层厚度约8m，采用短护筒，容易造成护筒变形、下沉。为了阻止淤泥层进入孔内，防止出现塌孔、缩颈等质量缺陷问题，结合实际情况，该桥钢护筒选用最长4～6m的钢护筒。为了控制护筒位置准确，埋设时采用振动锤振动下压的方法进行施工，振压过程中在护筒顶设置多个观测点，同时设置复核桩。复合桩采用钢板和钢筋加工，钢板底部设置压入式钢筋，以便很好地与地面连接，防止人为晃动变形。施工过程中用全站仪检测其垂直度，保证倾斜度不大于1%。

（3）根据地层调整泥浆比重和钻进速率。在不同地质层要根据现场施工的实际情况调整泥浆比重和钻进速率。在淤泥层部位钻进时，地层较软弱，将泥浆比重调整至1.4～1.5g/cm³范围，降低钻进速率，并保持泥浆循环通畅，使泥浆能更有效地护壁，防止孔壁失稳造成塌孔、缩颈等情况。进入中风化岩层后，为减少孔底沉渣和清孔时间，将泥浆比重调整至1.2～1.4g/cm³范围并加快钻进速度。

（4）合理调试泥浆指标，提高清孔质量。钻孔灌注桩成孔的关键是泥浆在孔壁内形成的泥皮。泥皮形成的原因是泥浆相对密度大于水的相对密度，泥浆的静水压力比水大，在静水压力的作用下泥浆在孔壁上形成，其作用在于阻隔孔内外渗流，保护孔壁，避免塌孔造成质量事故，特别是在清孔过程中深厚淤泥层能有效地防止孔壁收缩，避免形成质量缺陷。

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）第9.2.7条中钻孔灌注桩成孔质量标准，要求清孔后泥浆比重为1.03～1.10g/cm³，但因为该桥桩基施工所处的地质情况为深厚淤泥层，地质较差，清孔后泥浆比重偏小的话容易导致护壁不好而出现塌孔、缩颈等质量缺陷，所以应根据具体的地质实际情况确定泥浆比重。经过多次现场试验，清孔后泥浆比重控制在1.08～1.13g/cm³比较符合实际。成孔后的泥浆比重在1.20～1.40g/cm³范围，而清孔后泥浆比重要控制在1.08～1.13g/cm³，要想在孔内沉渣排至沉淀池之后将泥浆的各项指标顺利调试合格，首先要在排渣过程中缓慢加水调试泥浆比重，将孔内沉渣清理完毕后更换泥沙分离器进行排砂，排砂过程中也要加水，加水量要大于排渣过程中的加水量，泥沙分离器排砂效率很高，待泥浆完成2个循环后便可以基本达到要求，注水量控制得恰当的话泥浆的各项指标也能达到要求。因为该清孔方法是排渣与泥浆调试同步进行，加快了清孔效率，所以需要安排责任心比较强的工人把握好各道工序时间进行操作。

（5）把控钢筋笼制作与安装质量，采取加固与防护措施。为了确保钢筋笼成型后有足够的强度和刚度，钢筋笼每2m焊接加劲箍，保护层耳筋在每个加劲箍周围均匀布置4个，焊在主筋上。钢筋笼的加劲箍采用单面焊、主筋跟螺旋筋采用梅花点焊。在运输和吊放钢筋笼的过程中，为避免钢筋笼变形，吊点应对称，使钢筋笼吊起时呈铅直状态。同时，在钢筋笼的每个加劲箍内装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在钢筋笼吊放入孔后再拆除。为了防止淤泥层在清孔的过程中不稳定而造成缩颈、塌孔等质量缺陷，保证钢筋笼的保护层厚度，钢筋笼的制作除了要保证规格型号、尺寸、数量，还需要在淤泥层区域（4～8m）设置1mm厚铁皮包裹钢筋笼。此时，保护层耳筋加密设置，由每2m布置4个变为每1m布置8个，使用铅丝将铁皮固定在保护层耳筋上。

（6）及时灌注水下混凝土，控制混凝土灌注质量。二次清孔后检查孔底沉渣厚度、泥浆指标等，符合要求后，此时因为清孔之后泥浆比重较低，导致孔内静水压力由大变小，而淤泥质软土因其压缩性特别高、强度极低，常处于流动状态，在孔内静水压力变化的情况下泥浆护壁极其不稳定，易出现护壁缩颈和塌孔等质量缺陷，所以为了保证桩身质量应及时灌注水下混凝土。开始灌注混凝土时，必须保证混凝土具有良好的和易性，其强度、坍落度等要符合要求。因深厚淤泥层孔壁本身软弱，若混凝土和易性不好，灌注过程中下料困难，已灌注混凝土面难以上升，就会在淤泥层蹭掉孔壁泥皮，导致淤泥或泥浆进入已灌注的混凝土内，形成夹层导致桩身出现质量缺陷。

首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度1.0m以上的需要，所需混凝土数量可按式（1）计算：

式中：V为灌注首批混凝土所需数量，m³；D为桩身直径，m；H1为桩身底部至导管底部间距，为0.3～0.4m；H2为首批混凝土导管埋深，m；d为导管内径，m；h1为桩身内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外(藏泥浆)压力所需的高度，m。

式中：Hw为桩孔内水或泥浆的深度，m；rw为桩孔内水或泥浆的重度，kN/m³；rc为混凝土拌和物的重度，rc=24kN/m³。

为了保证导管底部埋入混凝土以下2～6m，在灌注混凝土的过程中要及时通过测绳测量混凝土面距离护筒顶面的高度，计算导管的埋深以及需要拆除的导管长度。导管提升的过程中严禁把导管底端提出混凝土面。吊放和提升导管时也应该避免碰撞到钢筋笼，造成钢筋笼上浮。混凝土应连续浇筑，不得中断，并应尽量加快浇筑速度。

（7）混凝土超灌。首批混凝土灌注过程中，桩身底部至导管底部间距为0.3～0.4m，此段范围内的混凝土与孔内泥浆相互掺合形成浮浆稀释层。首批混凝土灌注结束后，导管也有一定的埋深，后续灌注的混凝土向上顶升首批灌注的混凝土，首批灌注的混凝土一直保持在最上层。灌桩结束后桩顶一定范围内的泥浆与混凝土的混合物凝固后，形成了强度较低的低劣混凝土混杂层，此段范围内的混凝土性能达不到设计要求，必须进行凿除。为了保证桩身长度及强度达到设计要求，实际桩顶高程应比设计桩顶高程高出0.5～1m。

4 结束语

大常山大桥共34根桩均为端承桩，其中有28根桩基处于淤泥覆盖层区域，桩长20～27m，经桩检单位检测，Ⅰ类桩占比达到95%以上（均为超声波检测）。淤泥地质地区的桩基施工应结合文章的叙述，严格把关每道工序，防止出现扩孔、缩径、塌孔等质量事故，避免发生二次处理施工，这样既能保证桩基质量、工程进度，又能提高经济效益，最终保证整个工程的质量。