泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术研究

成周 闫禄

【摘要】泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于高层建筑基础工程施工中的关键技术内容，其在全面建筑工程工程质量、结构安全中扮演着十分重要的角色。文章通过介绍泥浆护壁的物理力学性状，阐述泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，对相关施工质量问题与应对展开探讨，旨在为相关人员基于泥浆护壁的物理力学性状的泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术研究适用提供一些思路。

【关键词】泥浆护壁；钻孔灌注桩；施工技术

0.引言

泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于高层建筑基础工程施工中的关键技术内容，其在全面建筑工程工程质量、结构安全中扮演着十分重要的角色。泥浆护壁钻孔灌注桩有着各式各样的优势特征，包括可适用于多种土层、含钢量低及单桩承载力高等，同时还有着一系列优点，包括施工便捷、施工迅速及不受地下水位制约等，现阶段俨然得到高层建筑、公路、桥梁等领域的广泛推广应用[1]。由此可见，对泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术展开研究有着十分要的现实义。

1.泥浆护壁的物理力学性状

以某一钻孔灌注桩工程为例，在试桩检测过程中，发现桩承载水平远远不及规划数值，自这一情况出发展开调查研究得知是桩、土相互泥浆护壁调节不佳造成桩侧摩阻力难以全面体现，鉴于此，对场地样品予以采集并展开室内试验，对泥浆护壁工程性状展开分析，开展的试验主要包括三个方面：泥浆颗粒方面试验研究；泥漿天然密度、含水量及液塑限等指标检测；压缩、三轴抗剪强度检测。试验结果得出泥浆护壁包括下述几方面性状：I.制备泥浆的粘性土通常超过10，护壁泥浆塑性指数通常不足10。II.泥浆属于软塑情况，其含水量相对于液限更小。III.原始泥浆为不均匀土，护壁泥浆为均匀土，原始泥浆不均与系数超过5，有着良好的级配，而护壁泥浆不均匀系数不足5，级配不佳。IV.护壁泥浆有着较高的压缩性，而护壁泥浆缩模量与桩间粘土相比更低。可见，相较于原始泥浆、桩间土性状，护壁泥浆存在着显著的不同。护壁泥浆之所以存在一系列特有性状，是因为其在生成期间引发了各式各样的物理力学转变，且具体表现为：I.施工作业期间，泥浆为桩间土所吸附，泥浆微细粒受地下渗失水分影响，在孔壁处进行凝聚。II.在钻孔期间，由于旋转形成的离心力、水力梯度形成的动水压力等相互协同作用，造成泥浆向土层凝聚、附壁作用得以强化。III.在混凝土灌筑作用下，泥浆粘聚性、粘稠度不断提升，进一步强化泥浆在土层上的粘着水平。

2.泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术

2.1施工准备

I.场地平整，桩基进场之前第一步应当对施工场地开展清理、平整处理，为设备进场及开展相关放线、测量工作提供便利，这方面工作通常在进场前大多通过业主方开展。

II.桩位放线，结合桩位图对桩中心部位予以现场定位，开展好标记，以获取满意桩位，这属于一项牵扯很多方面的基础工作，倘若桩位存在偏差将对全面桩基施工构成负面影响。获取满意桩中心位置后，应结合现场实情，若面层伴有碎石层、塘渣等松散面层情况，需要选取钢护筒进行埋设，并采用黏土将坑壁与护筒相互进行填实处理，从而保证上部孔口的稳定性，避免上部孔口出现坍塌现象[2]。特别是在一些地质状况属于非常规性的施工现场，应当结合碎石层、塘渣等相关松散面层真实厚度对钢护筒长度进行加长，钢护筒填设如图1所示。

图1 钢护筒填设示意图

III.桩机就位，钻孔桩机就位之后，一定要确保钻机安放平台要足够平稳，就桩中心部位展开复核，确认桩中心满意后，对钻机转盘进行调节，以使其中心与桩中心相吻合，并复核其水平度、垂直度。

2.2钻孔

I.准备工作，钻机就位之后，在开钻前应当对钻头尺寸予以复核，从而确保钻孔完毕桩身有效直径可达到设计标准。在泥浆护壁钻孔灌注桩施工期间，泥浆能够起到护壁、对钻头进行冷却及排渣等功效。就护壁功效而言，其是基于泥浆液体压力机制所发挥的，压力作用于孔壁位置，以实现孔内外水、土压力平衡，同时在孔壁表层产生一层泥皮，如图2所示。泥皮作为一种泥浆胶结物，有着十分高的粘结力，能够有效作用于维持孔壁稳定，避免桩孔引发坍塌。

图2 泥皮示意图

II.钻孔，钻孔期间，应当结合土层实际情况，对钻孔速度及进尺速度展开针对的调节控制。就好比，如果出现土层土质由软变硬情况，应当适度少加压放缓钻进；如果出现土层土质由硬变软情况，应当适度提升钻进速度；如果面对易缩径土层，则应当一定程度增多扫孔次数，从而避免桩孔出现缩径情况；如果面对硬塑土层，则应当选取大压力快转速进行钻进，从而改善钻进效率；通常情况下，将钻进速率调节至60～100r/min范围；针对砂层应当采取中等程度压力，一定程度提升泥浆粘稠度，以慢速转进。

III.清孔，桩孔钻进入规划位置后，可令钻机开展空钻而不进尺工作，同时可通过对钻头进行上下活动以使孔底泥块破碎，经泥浆泵继续选取部分低密度泥浆注入孔中，以对孔内泥浆进行置换，保证孔底泥块上返，除去泥渣，使得孔中泥浆含量逐步减少，直至泥浆相对密度减少至约1.25kg/m3时，采取测绳对孔深进行测量，达到标准后即可提钻[3]。

2.3下钢筋、导管

I.下钢筋笼，钻机能够提钻即说明了钻孔已经结束了，应当及时结合要求将钢筋笼布置妥当，主要调节步骤具体如下：①逐节对现场进行焊接的钢筋笼展开检测，主要检测的内容包括：主筋、加劲箍筋、螺旋相互距离，及加密区域顶笼预留锚固距离、主筋搭接焊接质量等一定要达到设计标准；②结合设计标准对钢筋笼部署混凝土保护层垫块，通常朝钢筋笼方向每距离2～3m部署一组，3个/组，以作用于防止钢筋笼体与孔壁发生碰撞，确保混凝土保护层匀称，为钢筋笼在桩体合理位置提供保障。均达到标准后，将钢筋笼吊装双点起吊入孔，使钢筋笼以垂直状态缓缓下放，防止其与孔壁发生碰撞，一旦出现阻碍，应当及时查找原因，切忌强行蛮力下放。通过筋钢筋笼订标高展开调节，结合桩顶高标准对吊筋长度展开极端，将其于钻机平台处进行临时固定，等到混凝土浇筑结束后再将其剪断。

II.下导管，水下凝土灌注通常要经过导管进行输送，由此可见确保导管完备是十分有必要的，在导管使用之前应当对其展开试拼装、灌水试压等工作，在保证导管完好的同时务必杜绝渗漏水情况。通常情况下，导管壁厚度应超过3mm，直径则控制在200～250mm范围[4]。

III.二次清孔，在开展安置钢筋笼、导管过程中，往往会引发土体跌落，加大孔底沉渣厚度情况。为了应对该部分情况，应当采取二次清孔。二次清孔要借助泥浆泵循环替浆，对高浓度泥浆进行逐步替换。直至泥浆密度降至1.20kg/m3，便可以停止清孔。

2.4混凝土灌注

I.浇筑，某种意义而言钻孔桩混凝土灌注属于水下作业，因此对其和易性、配合比及塌落度等提出了极高的要求。在灌注混凝土之前，应当对隔水栓放置情况进行检测，确保隔水栓具备完备的隔水性，并确保可以顺畅排出导管，能够选取与桩身混凝土类似强度细石混凝土制成。将導管底部与孔底相互间距控制在300～500mm范围[5]。结合孔直径对第一次灌注混凝土用量进行计算，确保首次灌注进导管混凝土深度超过800mm。混凝土灌注务必要连续开展，有效保证初灌混凝土要在初凝前结束。混凝土灌注达到规划标准高度后应当展开超灌，且通常将高度控制在800～1000mm范围，确保成桩完毕后对上部泛浆进行凿除，并确保桩顶混凝土水平要符合规划标准[6]。

II.拔拆导管，混凝土灌注期间，导管安放深入通常要超过2m，并调节在2～6m范围，切忌深度过深，不然在压力作用下会对混凝土灌注构成不良影响。对导管开展拆卸工作前，应当采取重锤对混凝土面位置进行测量，确定准确卸管长度，避免导管超拔与混凝土面脱离开，进一步引发断桩安全隐患。

3.相关施工质量问题与应对

3.1缩径

缩径通常指的是桩身部直径相较于规划标准要更小。引发这一情况的原因是，在淤泥类黏性土中，液性指数过高，土体表现为流塑、半流塑特征，钻孔期间会出现膨胀状况，导致孔壁外凸，从而致使桩身局部缩径[7]。

应对策略：成孔期间，提升成孔速率，加快通过速度，加大泥浆黏稠度、密度，使得孔壁快速产生泥皮，作用于对土层进行封闭，防止土壁引发膨胀；此外，还应当借助上下反复扫孔手段，在混凝土浇筑期间不停歇快速开展，从而缩减空孔时间。

3.2钢筋笼上浮

混凝土施工作业期间，钢筋笼上浮属于一类较为常见的施工问题，钢筋笼上浮会使得其实际入桩深度与规划标准不相符，导致桩身水平抗剪水平减弱。一旦出现钢筋笼上浮问题，要对其进行修复便存在十分大的难度，鉴于此，应当制定相关策略，尽量防止引发钢筋笼上浮现象。引发钢筋笼上浮的原因存在多方面：I.在混凝土浇筑期间，混凝土面超出钢筋笼底部相应深度，再加上导管埋深过度，钢筋笼上层混凝土要经历很长的浇筑时间，钢筋笼与混凝土相互形成相应的裹握力，倘若该期间导管埋深依旧未得到合理调节，混凝土经导管流出便会形成相应程度的作用力，最终使得钢筋笼上浮。II.导管提升过程中，钢筋笼底部与导管端部上方2m处连接，且经提升作用使得导管中混凝土不断下沉，对钢筋笼底部进行作用，在混凝土反作用机制下，钢筋笼出现上浮情况。

应对策略：混凝土浇筑期间，要对导管埋深展开科学合理调节，防止导管埋深过长；要对混凝土浇筑面标高予以明确掌握，尽量与钢筋笼底部相避开，钢筋笼底端进入混凝土大于3m，要第一时间使导管置于钢筋笼底部之上；一经出现钢筋笼上浮发生情况，要第一时间终止混凝土浇筑作业，采取重锤对混凝土标高予以测量，获取导管埋深长度，对导管进行拆卸后再开展浇筑工作[8]。

3.3断桩

桩身内存在泥沙填充情况，混凝土浇筑缺乏连续性，使得桩身混凝土出现间断情况，对桩身整体性构成不利影响，缩减了桩身承载水平[9]。引发断桩的原因同样存在多方面：I.混凝土灌注期间，受提拨导管过程中埋深不够长使导管脱离混凝土或者导管漏水等情况影响，使得断桩现象引发。II.受混凝土浇筑持续时间超限影响，混凝土上部早已过了初凝阶段，再加上导管埋深过长，导致导管卡死于混凝土之中。

应对策略：在对水下混凝土进行灌注之前，要对导管展开全面检测，一经发现存在问题应立即更换导管。确保导管完备、可靠性，安排专门人员实时对导管埋深、导管内外混凝土面等相关情况进行观测，严格根据规章流程开展作业，确保导管不脱离混凝土中。保证混凝土浇筑连贯性，尽量提升浇筑速率，防止出现长时间间断浇筑，并要确保灌注时长要低于混凝土上部初凝时间，否则则应当加入适量的缓凝剂[10]。

4.结束语

总而言之，泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于高层建筑基础工程施工中的关键技术内容，其在全面建筑工程工程质量、结构安全中扮演着十分重要的角色。钻孔灌注桩成桩质量高低壁泥浆技术平很大程度影响，鉴于此，为了获取良好的钻孔灌注桩成桩质量，相关人员务必要不断专研研究、总结经验，全面分析泥浆护壁的物理力学性状，清楚认识泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，结合工程施工实情制备学合理的护壁泥浆，基于此，提升施工质量控制调节力度，尽可能获取良好的成桩质量。

【参考文献】

[1]胡忠喜. 护壁泥浆在钻孔灌注桩施工中的应用技术研究[J].广东交通职业技术学院学报，2012，11（01）：26-28.

[2]黄其勤. 浅谈桥梁钻孔灌注桩施工中的质量控制[J].贵州工业大学学报（自然科学版），2008，37（03）：152-155.

[3]彭飞虹. 泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术探析[J].四川建材，2010，36（06）：107-108，117.

[4]孙广帅. 泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术及质量控制[J].浙江建筑，2015，32（02）：36-39.

[5]杨蕊. 浅析桥梁基施工中的常见问题及处理措施[J].长江大学学报（自然科学报），2010，07（01）：305-306.

[6]向运勇.钻孔灌注桩施工工艺及技术处理措施[J].河南建材，2013，19（02）：176-177.

[7]韩德伟. 泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术[J].科技创新导报，2010，7（10）：159-160.

[8]中国建筑科学研究院. JGJ94—2008建筑桩基技术规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2008.

[9]徐旺清.浅议钻孔灌注桩技术在建筑施工中应用[J].科技创新与应用，2013，（02）：298-300.

[10]周惠强. 浅谈钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用[J].中国高新技术企业，2014，07（12）：150-152.