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1、浅谈在厚砂层地质进行钻孔灌注桩施工的质量控制河北建设集团路桥分公司 董海洋【摘要】在厚砂层进行钻孔灌注桩的施工是要冒相当大的风险，施工工艺和技术要求有一定的难度，结合荣乌高速公路商庄互通立交主线桥的工程实例，浅谈我们的一些做法和想法。【关键词】泥浆钻进清孔灌注【正文】一、工程概况该工程是荣乌高速公路河北徐水至来源段位于徐水县的一座特大桥（商庄互通主线桥），全长 1.332 公里，全桥桩基长度为 40 米50 米，桩径 1.3-1.5 米。本项目穿越太行山麓南坡的上前冲洪积平原，区域上为北瀑河、南瀑河的一级阶地。区内海拔高程多在 11-20m 左右，其间农田密布，东接保津高速向西延伸，上跨京港澳
2、高速公路，地形条件较为复杂。区段内出露地层为第四系全新统，岩性主要为冲击粉土、砂质粘土层夹砾石层或砾石层透镜体，以及现代冲积砂土、砂砾石松散堆积体，厚度巨大。由于在工程图纸地质报告中，砂层分部较多、较厚，砂层最厚处达到 12m，项目部在开工前，将使用旋挖钻成孔的可行性以及工程试桩准备等方面做了细致的研究，制定了控制质量的相关措施。 二、施工准备拿到图纸后，我们仔细地分析工程地质资料，结合施工场地的具体情况和我们以往的施工经验，觉得桩基施工的难点主要是钻进厚砂层和灌注时的泥浆护壁问题，由于有较厚的粉细沙，经扰动容易变成流沙。针对这个问题，在工程的施工方案中重点准备了一些应对措施，其中有：1、加强
3、泥浆制备管理，注重泥浆质量2、控制施工顺序和机组的分布，强调跳钻3 、用试钻桩来核对地质状况，总结报告作为以后施工的参考资料。4 、准备一些应急处理方法三、施工情况和施工过程中的质量控制在试钻的第一根桩时，我们采用了旋挖钻机，使用的泥浆是水化性能较好、造浆率高、成浆快的膨润土造浆，入孔泥浆比重为 1.1，黏度 19；钻进很顺利，桩长 42 米桩径为 1.5 米的桩基成孔时间用了 8 小时，成孔后的沉淀厚度只有不到 20cm；含砂率为 4%, 一清难度很大，粉细砂在泥浆池中很难沉淀下来，最终泥浆比重调到 1.1 含砂率才符合要求。钢筋笼下孔用了 4 小时，下导管用了 1.5 小时以后孔内沉渣达到
4、了60cm，用泥浆泵管连接导管进行二清，清空效率非常高，一个小时时间砂率降到了1%，只是砼灌注前孔内泥浆指标非常低，比重为 1.05。砼灌注非常顺利。在试桩的经验教训后安排 4 台钻机铺开作业，钻进都很顺利，但在清空、砼浇注过程中就陆续出现明显的流沙和局部的缩孔现象，工程不得不暂时停了下来。检查施工记录泥浆的质量明显下降，比重高了；粘度小了；胶体率下降，含砂率高达 5一8。很明显：泥浆护壁效果差。还有钢筋笼下孔时间针对这个难题，我们采用了应对措施，着重抓了泥浆制备、桩孔施工次序、清孔和灌注等几项工作：31 加强泥浆制备管理在砂性土层和含砂较重的土层使用膨润土和粘土缠配造浆，粘土块先行打碎，制浆
5、一般采用泥浆搅拌机，制成的泥浆储藏在泥浆池（钢制泥浆箱）内备用，使用时再加进适量的纯碱溶液。加强对回流泥浆的排沙处理，以增加泥浆的粘度和降低含沙率，使泥浆所产生的液柱压力可以平衡地下水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑。同时泥浆中胶质颗粒的分子在泥浆的压力下，渗入孔壁表面的孔隙中，形成一层泥皮，促使孔壁胶结，将孔隙填渗密实，避免内壁漏水，保持护筒内水压稳定，从而起到防止塌孔、保护孔壁的作用。32 合理安排桩孔施工次序和工艺根据施工进度安排，重新安排钻机的施工位置，采取间隔桩位跳钻，减低对沙层的扰动。同时控制泥浆泵捧量不能过大，以免造成供浆不足塌孔和泥浆池里的沉渣被冲起流入孔内
6、，选择合适的钻进速度，钻进砂层速度减慢，在粉细沙段要加大泥浆比重。在钻进过程中指派专人测定泥浆的粘度、含砂率、失水量、胶体率等参数，随时对泥浆成份进行调整。33 小心进行清孔，保证清孔质量钻桩成孔后清孔是钻孔灌注桩施工中一项极为关键的工序，直接影响桩端承载力，必须引起高度重视。使用取浆器测定不同孔深泥浆，保证灌注前孔内泥浆指标符合要求，使灌注顺利，保证混凝土的浇灌质量。保证清孔的质量主要看清孔的方法是否正确。在这个项目我们使用换浆清孔法施工，换浆清孔法必须进行二次清孔，我们的做法是：第一次清孔，在钻孔深度达到设计要求后，钻机停止钻进，此时稍提钻杆，并保持泥浆正循环，把孔内含钻渣的泥浆置换出孔外
7、，将比重为 1.051.1 的不含杂质的浆注入孔内。第一次清孔标准一定达到二清的要求，孔底沉渣量测定以小于 5cm 为控制标准，这样可以减少下钢筋笼、导管过程孔底的沉渣厚度，加快二清速度。第二次清孔，因第一次达到要求后，由于要放钢筋及导管准备浇注水下混凝土，这段间的间隔较长，孔底又会产生一部分新的沉渣，所以待安放钢筋及导管就绪后，即再利用导管进行第二次清孔。3.4 加紧时间做好桩砼的灌注钻孔灌注桩灌注混凝土一般在泥浆下进行，本工程采取“隔水”的工艺，也即是采用“ 导管法”施工。导管使用 5mm 厚度钢管制成，直径为 300mm。导管要准直，不变形，内壁滑；导管的接头采用设有止水槽的法兰盘与橡皮
8、垫圈，并用螺栓紧固，保证不能漏水。导管的上端混凝土的入口处设有容积较大的漏斗，漏斗的容积保证能在第一次浇筑时，使向下输送的砼在孔底的基槽内把导管的底部埋入砼内 0.81.2m。导管的隔水栓（球塞）使用预制园柱形砼块，砼块标号浇砼的标号，并且必须保证能在导管内顺利排出。复测孔底深度，复核导管总长度，随着砼面的上升，要适当地提升和拆除导管。导管底部一般应埋入管外砼面以下 4-6m，严禁把导管底部提出砼面。要指定专人经常测量导管的埋深和桩孔内砼的充盈情况，特别是可能出现缩孔的桩段。当砼面灌至钢筋笼底部附近时，要放慢灌注速度，使砼面慢慢上升，导管应避免碰撞钢筋笼，以免引起钢筋笼上浮或碰撞孔壁。当灌注到
9、容易塌孔或已塌孔的桩段要更小心，要慢灌和慢拔管，避免冲刷孔壁。桩顶的灌注标高应比设计标高提高 1.5 米以上，因砼浇筑到桩顶时压力小，桩顶砼内容易出现裹砂现象。开始浇灌时先用清水湿润漏斗，放下隔水栓（球塞）开始放入砼，待漏斗放满后，放下隔水栓，连续注入砼。注意：在放下隔水栓（球塞）时，放入漏斗的砼必须连续，并要加大流量。3.5 水下灌注混凝土桩断桩的预防及处理水下灌注混凝土的断桩现象与现场的人员管理、素质，机械设备完好有直接的关系，堵塞导管、导管进水、导管抽出已灌的砼面、孔内塌方等是做成断桩的直接原因。因此，混凝土开灌前，我们仔细检查并做了以下工作，检查导管底部与钻孔底的高度，以 0.250.
10、4m 为宜。检查球塞是否合适和其在导管内是否畅通。计算首批混凝土用量，要使首混凝土一次全部连续投入导管内。且要封好导管底口。灌注混凝土前，应确定首批混凝土进入导管后球塞与导管内水位的高差控制在 30cm 左右。认真检查混凝土的塌落度，一般以 1822cm 为宜。导管的安装和拆除，由专人负责，对变形的导管不凑合使用，对有损坏的橡皮垫作更换。安装导管时，拧导管节间螺丝用力要均匀，橡皮垫要放平顺，防止漏水。当导管内混凝土不满时，后续混凝土要徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊，挤出橡胶垫而导致导管漏水。在混凝土浇灌过程中，常有导管堵塞、导管掉落或做成导管中混入泥浆等的现象发生，有时可以经过现场的应急处
11、理，来避免断桩事故。4、结果和体会本工程桩基质量检测成果优良。在破桩头时有 6 根桩基在桩顶 12 米左右有不同程度的夹砂现象，主要原因就是在砼灌筑到桩顶时压力减小灌筑过程中沉淀下来的粉细砂裹到了砼中，且砼超灌筑高度过低，建议在砼灌筑到桩顶 35m 处采用大漏斗，砼超灌筑 1.5 米。其余的桩经超声波检测全部为一类桩，在这样的厚砂层地质环境下施工算是成功的，取得了一定的经济利益和社会效益。在这种地质下进行钻孔灌注桩施工，钻机和清孔设备的选用是非常重要的，其次要加强施工过程控制，保证清孔质量、钢筋笼和导管的下孔速度及砼的连续供应，不断总结经验，那就万无一失了。通过这个工程的施工，我们也学习到了不少知识，取得了不少在厚砂层施工的经验，也得到了一定的教训，这都有利于我们项目以后的发展，希望这个工程实例能对同行们的工作起到启发的作用。
