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1、 泥浆护壁成孔灌注桩的应用和质量控制 【摘要】旋挖成孔灌注桩因其施工效率高、地基适应性强，适用于粉质粘土、粘土、沙土、碎石及风化程度较高的岩层中，但在淤泥质粘土、人工填土、液化土等软土或地下水丰富地区，因旋挖成孔后易出现塌孔、串孔、缩径、桩底沉渣厚而导致桩身完整性和灌注质量差的问题，使其在地基承载力差地层中的推广应用遇到了较大阻力。为保证软弱地层地区工程桩的施工质量，常采用泥浆护壁成孔工艺施工成桩。本文就泥浆护壁成孔灌注桩的应用和施工质量控制展开论述。【关键词】泥浆护壁成孔灌注桩；泥浆制备；质量控制1、引言泥浆护壁成孔灌注桩成孔直径大、孔深较深，适用于黏性土、砂土、软质岩层等地下水位较高的软、
2、硬土层。其施工过程较其他水下成孔浇筑混凝土工艺方便，且施工效率高、成桩质量可靠，工程造价性价比高。根据成孔方式的不同，主要分为回旋钻孔、潜水钻孔、冲击钻孔和旋挖钻孔泥浆护壁灌注桩。基本施工工艺为：测量定位、泥浆制备、埋设护筒、装机就位、钻孔、泥浆循环、清孔、调放钢筋笼、二次清孔、灌注混凝土。受软弱地质条件影响，泥浆护壁成孔灌注桩施工过程中仍会出现孔壁坍塌、缩颈、孔底沉渣较厚致使桩承载力不够、桩身夹泥形成断桩、废桩的情况。因此施工过程中，务必对施工工序采取严格的质量控制措施，以保证成桩质量。本文结合昆明滇池国际会展中心7号地块的泥浆护壁旋挖钻孔灌注桩的应用和过程质量控制进行论述。2、项目概况昆明
3、滇池国际会展中心7号地块项目位于昆明市西南部，南距滇池200m，北距环湖东路1000m。项目地块原为农田，地形平坦，属于滇池盆地湖沼相沉积平原地貌。地表大多为耕地，灌溉沟渠纵横，地块北侧新近堆积杂填土厚度约1.04.0m，地块南侧较低，与地下水位齐平。项目拟建建筑物31栋，结构形式为钢筋混凝土结构，地基基础设计等级为乙级。3、施工工艺流程本项目通过采用泥浆护壁旋挖成孔试桩试验，试桩施工过程可控，成桩质量完整性好，经检测桩身质量满足设计要求。综合分析认为采用“泥浆护壁成孔”的工艺成桩可行。设计旋挖桩径D=800mm，桩数为1443颗，有效桩长34m。施工工艺流程如下：4、质量控制措施泥浆护壁成孔
4、灌注桩施工过程中因桩孔壁不稳定容易出现塌孔、缩径及串孔的情况，而且工程桩沉渣厚度控制困难，可能导致工程桩成桩质量不高，影响桩基承载力，造成工程质量、安全隐患和经济损失。因此，做好各施工工序的质量控制措施尤为重要。4.1定位测量控制场地平整完成后，每颗桩直接引用控制点，采用独立的方式进行测量定位，不能利用已完成的桩位点定位。定位点一般采用短钢筋头打入地下，做好标识，并避免施工作业人员或设备对定位点造成损害或移动。定位完成后需尽快进行下道工序，若间隔时间过长，在开始下到工序前应进行复查，一般当天施工的桩位当天放线定位。4.2护筒埋设质量控制护筒的主要作用是支撑孔口一定范围内的土体，对桩机钻头进行定
5、位、导向，并防止孔口周围渣土（石）落入孔内。使用的护筒应坚固、耐用、不易变形，一般采用钢制护筒。护筒埋设时根据定位点、护筒直径（护筒内径应比钻头大1020cm）以及埋设深度，对护筒的埋设区域进行挖深，开挖范围比护筒直径大0.51.0m。护筒底一般低于施工最低水位0.1m0.3m，护筒顶部标高应高出施工水位和地下水位1.5m2.0m，护筒溢浆口应高出地面0.2m0.3m。护筒埋设时还应保证护筒底在粘土层中，否则应填粘土并夯实，厚度不小于0.5m。4.3泥浆制备质量控制泥浆护壁是利用泥浆与地下水的压力差来控制水压与孔壁压力，以确保孔壁的稳定。在钻孔灌注桩施工中，泥浆不仅起到护壁作用，还起到清孔、排
6、渣作用。泥浆制作应采用粘性土，在有膨胀土的地区最好采用膨胀土，以便在钻孔的过程中容易在孔壁形成泥浆膜。根據钻到不同地层的地质情况，适时调整泥浆指标，并做好施工记录。施工过程中，泥浆质量严格按施工规范指标进行控制：粘度测定1720min，含砂率不大于4%，胶体率不小于95%。并定期对泥浆池、循环沟进行疏通，确保泥浆循环畅通。二次清孔时，泥浆比重应维持在1.25左右，浇筑混凝土前，进行泥浆置换处理，将泥浆比重控制在1.15左右。4.4成孔质量控制桩机钻进成孔前，先将桩孔周边垫平，使地面平整，确保桩机安放到位、机身平稳。桩机就位时确保钻杆中心和桩位中心在同一铅垂线上，其对中误差不得大于10mm。在钻
7、孔过程中，保持钻杆垂直，严格控制钻进速度，钻进过快，泥浆孔壁成膜跟不上，容易损害已成膜部分的孔壁。钻孔过程中不宜中途停钻，因特殊原因必须停钻时，钻头应提升至孔外，且泥浆循环不能停止，以避免泥浆沉淀造成塌孔。若在钻孔过程中发现塌孔或孔身倾斜，应采用粘土将钻孔回填，回填厚度应高出塌孔部位3m5m。回填后待回填土沉淀612小时后才可继续钻进。4.5清孔质量控制孔底沉渣是导致灌注桩承载力减小的主要原因之一。当灌注桩成孔至设计标高时，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，检测孔底沉渣厚度小于规范要求时（端承桩50mm，摩擦桩300mm，摩擦端承或端承摩擦桩100mm。），立即吊放安装钢筋笼。在钻头提出孔口
8、后，采用测绳测量孔深，通过钻机记录深度和测绳测量深度即可计算孔底成渣厚度。若沉渣厚度超出规范要求，应从新下钻清孔。使用测绳时，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿，重新标定长度，并在使用中经常复核。在钢筋笼调放和导管下放完成，准备浇筑混凝土前，应进行二次清孔，二次清孔主要采用低浓度比重的泥浆置换孔内高浓度比重泥浆。二次清孔完成后，应确保孔底500cm范围内的泥浆比重小于1.25，含砂率8%，粘度28S。清孔完成后应及时进行混凝土浇筑，避免出现塌孔、缩颈等现象。4.6混凝土灌注质量控制成孔灌注桩浇筑混凝土均采用水下混凝土。浇筑导管应接头严密，无漏浆、漏水现象，浇筑时置于孔中央，导管底部距孔底30
9、0mm500mm。为避免混凝土出现离析、导管底部流淌慢等情况，应对混凝土质量进行控制。具体控制指标为：通过试验确定配合比，前期坍落度宜为180mm220mm，含砂率宜为40%50%，并宜选用中粗砂，粗骨料的最大粒径应小于40mm 。第一批混凝土灌注量应根据桩径、导管埋入深度、导管长度计算确定方量，浇筑首批混凝土时应连续进行，不能有停顿，并保证导管底端有0.8m1.3m埋入混凝土中。后期混凝土浇筑时，导管随混凝土的浇筑缓慢向上提升，导管底端宜有2m4m埋入混凝土中（埋入深度不宜大于5m，也不宜小于1m），严禁把导管底端提出混凝土面，确保不出现断桩或桩身夹泥。当灌注至桩顶标高810m时，应及时将塌
10、落度调整至120160mm，以提高桩身混凝土上部抗压强度。灌注过程中，每灌注两立方左右的混凝土测一次混凝土上升高度，确定每段桩体的充盈系数，桩身混凝土的充盈系数应控制在1.051.3之间，超出该范围，应立即查明原因，并采取处理措施后才能继续浇筑。混凝土浇筑面应高出设计桩顶面0.5m0.8m，保证浇筑混凝土的上部冲出桩身范围，并在后期施工中凿出。单桩混凝土灌注时间一般不得超过5小时，混凝土灌注完毕后，拔出护筒，清除孔口泥浆和混凝土残浆，桩顶混凝土低于自然地面的应及时回填或加盖。4.7工序衔接控制由于泥浆成膜不能长期稳定，泥浆在孔内停滞时间过长会造成土颗粒沉淀、改变泥浆配比，致使孔壁两侧的压力失衡
11、，易造成塌孔、缩颈、孔底沉渣过厚等现象。因此，在整个施工过程中应将各施工工序進行紧密衔接，保证各工序能连续进行，尽量避免过程中的停顿。在施工过程中，应全程进行跟踪记录，确保施工过程中出现异常情况时有据可行，做出准确的判断和处理，同时为后期桩基承载检测时提供选择依据，确保检测桩均为最不利桩，保证承载力检测的真实有效。结语：通过上述泥浆护壁成孔灌注桩质量控制措施的应用实施，昆明滇池国际会展中心7号地块项目工程桩完工后，对抽取的150根工程桩采用声波透射法进行桩身完整性检测，桩身完整性为I类桩102根，占检测比例68.0%；完整性为II类桩48根，占检测比例32.0%；无III、IV类桩。1443根工程桩采用低应变法进行桩身完整性检测，桩身完整性为I类桩266根，占检测比例18.4%；完整性为II类桩1177根，占检测比例81.6%；无III、IV类桩。由于地质条件的复杂性和不可复制性，以及地质勘察的局限性，在施工过程应深度理解桩身垂直度控制原理、泥浆护壁原理、水下混凝土浇筑原理，根据水文地质情况及施工过程中出现的情况，对控制参数在合理范围内进行适当调整，以确保泥浆护壁成孔灌注桩的桩身质量。参考文献：1建筑桩基技术规程（JGJ94-2008）2建筑地基工程施工质量验收标准（GB50202-2018）3昆明滇池国际会展中心7#地块岩土工程详细勘察报告 -全文完-
