旋挖机在深厚淤泥地层施工技术

2022-06-15陈启秀

西部探矿工程 2022年5期

陈启秀

（广东省地质灾害应急抢险技术中心，广东广州 510080）

1 项目概况

项目所在地南沙地区属海陆相沉积平原，地层中发育厚度较大的淤泥质土层。本项目地块地层中含有约15～20m 厚的淤泥层，具体地质情况详见地质勘察报告，施工需考虑对周边建筑物的影响。场地所处地貌单元属冲积平原地貌，场地地势平整开阔，现状地表较平坦，局部有土堆，高程约5～7m。本工程灌注桩为端承桩，持力层为中风化岩或微风化岩,桩端持力层为中风化或微风化石灰岩，800mm 桩入持力层不少于5.1m，1000mm 桩入持力层不少于6.5m，1200mm 桩入持力层深度不少于7.5m；要求桩端岩样天然湿度单轴抗压强度fr≥6MPa，设计桩身砼为C35。

2 施工方法及技术措施

旋挖灌注桩管桩施工工艺流程如图1所示。

图1 灌注桩施工工艺流程图

2.1 桩位测定及定位钢护筒

根据业主提供的测量基准点，测放出各桩位，并做好标记，为确保施工过程中上部（人工填土层）孔壁的稳定，每桩开钻前均由孔口地面下长度不少于4m的钢护筒进行定位，部分桩采用10m钢护筒，钢护筒部分直接用旋挖机旋转沉管，对于长度超过6m 的长钢护筒，采用振锤施打下放钢护筒。

2.2 桩机施工

在钻探施工过程中，要保证钻探和地面处置。钻到一定深度后，逐渐提高速度。操作人员需要随时注意钻机的操作，确保钻杆中心线、筒体中心与地面垂直线始终重合，避免钻进方向偏离。钻机转速应根据设

计图的实际情况进行调整，以保证在高强度土层中，适当降低转速，避免钻头折断，当处于土体稳定区时转速可适当增加，提高施工效率。钻孔过程中，应定期检查钻头的磨损程度，钻孔垂直度误差控制在5%以内，保证孔底沉积物厚度不超过工程规定。最后成孔前应控制抽土机的速度提升，防止塌陷孔问题。

2.3 护壁

每次桩基础施工前，应结合地质资料，由专业地质工程师判断下卧层的地质状况，然后研究确定具体的护壁措施。支护桩单桩施工时间短，宜采用孔注浆护壁，各护壁泥浆的技术参数要求见表1。

表1 泥浆护壁参数表

2.4 终孔

该工程要求将桩基埋入中(微)风化岩一定深度，因此必须保证桩端入持力层的深度满足设计要求。

2.5 终孔检测

2.5.1 桩底检测

旋挖机桩底检查主要是设备自检，即主动钻杆位移判断底面，由现场施工管理和监理代表进行检查验收。

2.5.2 终孔检测

当钻头到达设计深度和直径时，质检组人员将与主管一起检查孔深和桩底承载层。

2.6 清孔

本旋挖桩机配有专门的排渣器，在钻孔到设计好的桩底后，用清渣装置清除孔内的钻渣，用清渣装置清除渣层后，用清渣装置清除渣层厚度仍大于设计要求时，采用正循环泥浆清孔。清渣后孔底的沉渣不得超过50mm，孔底沉渣由具有丰富施工经验的工作人员进行检测，并经业主及监理单位验收确认。清渣后，为避免塌孔而造成孔底沉渣，应及时下入钢筋笼(或钢结构柱)，浇注混凝土。浇注混凝土前，下入钢筋笼(或钢结构柱)，需对桩底沉渣进行复测，如孔底沉渣较厚，则采用“泥浆正环法”进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度达到设计要求才能灌注混凝土。

2.7 钢筋笼的制安

一般来说，钢筋笼均采用现场制作的方式，需要对钢筋材料进行验收和焊接试验，对钢筋表面存在的尘埃、油污、锈蚀等进行清理，主筋也需要调整。绑扎钢筋笼及焊接质量必须符合有关技术标准的要求，施工人员需在直径、间距、焊接长度、分段连接间距等方面进行控制。本工程中钢筋笼的允许偏差为：主筋间距不超过10mm、箍筋间距或螺距不超过20mm、钢筋笼直径不超过10mm、长度不超过50mm、加劲筋间距不超过20mm、主筋保护层不超过20mm。在钢筋笼制作完成后，要做好相应的检验和验收工作，避免钢筋笼不合格进入桩孔内；钢筋笼下放的环节，必须选择体积足够的起吊设备，做到轻提轻放，避免钢筋笼不合格。

2.8 水下砼灌注

混凝土配制与配制要求：本工程采用水下商品混凝土，标C35，为保证混凝土顺利浇筑，混凝土应具有良好的和易性和流动性。塌落度应在18～22cm 范围内，水泥用量不得少于360kg/m(掺入粉煤灰的水泥可不受此限)，含砂率宜为40%～50%，并宜选用中粗砂；粗骨料最大粒径应小于40mm。本工程灌注桩直径为800mm、1000mm、1200mm，因此，在水下灌注混凝土时，应采用直径260mm 的导管灌注混凝土满足要求，最底一节长4～5m，内壁应光滑，使用前应用直径260mm的导管灌注混凝土。浇注时，导管埋深过小，根据混凝土水下流动和扩散规律，常使混凝土管外混凝土面的浮浆沉渣渗入混凝土，造成混凝土夹层，埋深过大，使导管内混凝土难以流出，容易产生堵管，给导管外混凝土表面的浮渣。保持导管合理埋入深度是混凝土水下灌注的关键。一般情况下，在灌注过程中，导管的埋入深度为2.5～3.5m，埋管的最小深度为2.0m，最深不超过6m。安装导流管时，底端的沉降层要高于孔底30～40cm，以便能顺利排出；初期灌浆管的埋深应控制在1.0～1.5D。按桩径进行初始灌水量计算，保证初灌埋深达到规范要求。灌浆时，先将0.2～0.3m3流动性好的水泥砂浆注入导管内隔水栓上。把第一批混凝土再倒进初灌斗，再剪下悬吊栓铁丝，使隔水栓、水泥砂浆和第一批混凝土顺利到达孔底并抬上，第一批混凝土灌注完毕，即进入连续灌注。潜孔灌注混凝土时，孔内混凝土面连续上升，管道埋深不断增大，需定时测量混凝土面上升，记下注浆的混凝土浇筑，以确定坍落度。对混凝土表面标高的测量需要使用专业的测量绳和测锤。测量时，将测锤架放置于导管与钢筋笼的中间位置，测到至少3～4 个点，分别记入灌注记录单，然后取平均值，以此确定拆管次数。

引流提升时，不得过快过猛，以免表层混凝土造成泥渣浮浆侵入，或吊起钢筋笼等。管路应整齐地拆装，防止工具、密封圈及螺栓掉入孔内。拔出导管后立即用清水冲洗，集中堆放。在水下浇筑混凝土后，为保证混凝土的灌浆质量，中断时间不得超过30min，以保证混凝土的灌注质量。海底混凝土为自密型混凝土，要保证桩顶砼的质量，必须保持一定的超灌量，具体要根据各桩所下钢护筒的情况计算，确保混凝土浇筑完成后的混凝土面高出设计标高80cm，下道工序施工时将钢护筒拉起。随时掌握各桩的灌浆次数，混凝土的充盈系数大约在1.15左右。控制浇注量不少于桩的理论方量，以防止塌孔现象发生。当混凝土注满后，起拔钢护筒，测量砼面标高，如砼表面标高达设计要求，应立即进行补灌。

3 在旋挖桩施工中对淤泥的处理措施

3.1 在施工前的预防准备

在进行旋挖桩施工前应该对施工地点的土层进行分析，确定土层的类型，做出相应的施工方案设计，最大程度上减少桩孔内的淤泥，对不同土层的施工策略也有相应的改变，对施工场地进行相应的测量，确定桩孔的数量和间距，对相应的机械设备工具进行提前准备，选择质量较好的材料，防止由于机械设备的失误造成淤泥增加的情况出现。对施工过程中遇到的淤泥情况进行提前的预测，给出相应的解决方案，对于淤泥清理，应该做好准备措施。例如，在施工前确定桩孔位置后，可以将相应的淤泥处理池的位置及大小进行确定，保证施工时不会出现由于淤泥堆积而无法正常施工的情况。在进行钢筋吊笼的准备工作中应该对钢材料的质量着重关注。

3.2 在施工时的具体措施

旋挖桩过程中，容易出现卡钻的情况，就会在一定程度上破坏孔壁，造成泥土塌落，所以在进行钻孔时，应该注意钻孔工作，在提钻时，应该格外注意桩孔孔壁上探出的物体，以免破坏石头造成泥土崩塌，在进行提钻时，应该尽量减慢速度并且反转钻头。旋挖桩大多在高回填土中进行，所以在施工时应该对回填土进行专业处理，采用泥浆护壁，对回填土进行夯实，正确选用泥浆的比例。尽量避开与大型机械同时作业，如果发生塌孔现象，应该准确测量垮塌层的深度，用C20混凝土进行分层灌注，封闭垮塌层。在进行钢筋吊笼的放置时，如果钢筋吊笼的直径太大就会将孔壁上的泥土刮落，使得淤泥堆积，还会出现钢筋笼倾斜放置的情况，也会造成同样的问题，所以在进行钢筋笼的制作时应该对桩孔进行严格的测量，确保误差降到最低，在进行钢筋笼的放置时，应该垂直放下。在进行护筒拔出工作时，也会出现泥土坍塌的情况，所以在拔护筒时一定要小心谨慎，确保孔壁的稳定。

3.3 在施工后的完善处理

在进行清孔工作时，一定要对淤泥的处理做到彻底，一次清孔和二次清孔都应该注重对泥浆的排放工作，可以在桩孔附近挖设泥浆循环池，将淤泥排入泥浆池。清孔时应该将导管降至孔洞最底层，确保可以将孔底的淤泥清理干净，清孔时不应该提前降低泥浆的比重，或者采用清水稀释的方法。在进行桩孔的质量验收时，应该从不同角度进行分析，尤其对后期可能存在的泥土滑落情况进行预防，加强孔壁的稳定性，对人工回填土进行稳定性的测量，防止出现淤泥再堆积的情况。