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） 摘 要：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。 关键词：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。 参 考 文 献 ［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 中图分类号：TU745.3 文献标志码：B 文章编号：1008-3707（2016）08-0037-04 收稿日期：2016-04-19 作者简介：龙 刚（1980—），男，湖南会同人，工程师，从事建筑施工技术管理工作。 |
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