淤泥质软土地层旋挖钻成孔技术研究

刘进才

(山西机械化建设集团公司，山西太原 030009)

淤泥质软土地层旋挖钻成孔技术研究

刘进才

(山西机械化建设集团公司，山西太原 030009)

结合某淤泥质软土地层工程实例，介绍了高压旋喷注浆预处理施工技术，并探讨了采用旋挖钻机结合静态泥浆护壁成孔的施工方法，总结了在淤泥质软土地层中旋挖钻孔的控制要点，以确保工程的质量。

淤泥质软土，高压旋喷，注浆，旋挖成孔，施工方法

1 淤泥质软土对旋挖成孔的影响

淤泥质软土作为特殊性质的土质，其显著的特征就是被扰动后结构强度骤减。在采用旋挖钻机钻孔施工穿越层厚较大的淤泥质软土时，由于钻头在钻进时会对桩孔周边土体产生剪切扰动，从而引起桩孔周边饱和土体产生超孔隙水压力并发生液化，进而引发桩孔周边土体缩颈甚至塌孔，造成桩孔周边地面沉降、混凝土灌注施工超方甚至断桩等工程质量事故。

2 注浆预处理辅助旋挖成孔

2.1 工程实例

某建筑物灌注桩地基处理工程，根据地勘报告，灌注桩施工场地地层的上部第①层素填土层，位于地下水位附近，呈松散软弱状态，层厚约10 m～13.0 m。旋挖钻机在该地层中钻进成孔发生严重“缩孔”及“坍孔”现象，施工无法正常进行。

针对该淤泥质软土层，分别采用了埋设护筒穿过软土层的成孔工艺和冲击钻机挤密成孔施工工艺，在施工进度和施工成本方面，无法解决该地层对旋挖成孔的影响。

通过现场试验，采用高压旋喷注浆加固软土地基工艺，对桩体周边区域进行旋喷注浆加固处理，提高桩体周边土体强度，从而使施工质量、施工进度及施工成本都得到大幅提高，能满足旋挖成孔的作业要求。

2.2 注浆处理施工方法

本工程旋喷注浆采用双管法。为确保下一步旋挖成孔的需要，旋喷注浆有效处理范围不小于灌注桩直径的2倍，处理深度为整个淤泥质软土层。

2.2.1 注浆工艺参数

通过现场施工试验，具体的注浆工艺参数如下:

1)喷浆压力:28 MPa～30 MPa;

2)喷浆流量:80 L/min～100 L/min;

3)每米注浆量:不小于150 kg;

4)钻杆提升速度:25 cm/min;

5)空气压力:0.7 MPa。

2.2.2 注浆施工流程

浆液配置→测放注浆孔→机具就位、钻孔→喷射注浆→拔管→冲洗。

1)浆液配置。注浆加固材料选用水泥浆液固化剂。现场采用强度等级为42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.2。

每罐浆体的水泥量及水量按照配比计算确定，通过水泥搅拌机充分搅拌均匀。根据工程需要，浆液搅拌过程中，加入早强外加剂，再将水泥浆经筛网过滤至储浆罐，准备灌浆。

2)测放注浆孔位。用全站仪测定旋喷注浆孔位点。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜小于50 m。钻孔位置的允许偏差为50 mm，垂直度允许偏差为1%。

3)机具就位、钻孔。注浆设备采用链条式MGJ-50钻机型旋喷钻机，电机功率22.5 kW/台。天津巨能GY-90-D型高压注浆泵，电机功率90 kW/台。

机具就位后，将钻头对准桩位，复核无误后调整钻机垂直度，垂直偏差小于1%。钻进采用合金或金刚石钻头，带水钻进，水压1 MPa，钻进时通过观察返浆，钻进速度，钻机震动判断扰动地层，并和地质报告确定的地层深度相对比，遇特殊地层情况报请建设单位及监理单位，调整注浆参数和处理深度，钻进至预定位置封闭出水孔待喷。

4)喷射注浆。当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆30 s，随即按旋喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上旋转喷射注浆。提升速度及旋转速度用秒表进行标定，提升速度为25 cm/min，直至设计标高。换接钻杆或因故障停喷时间大于20 min后，重新开始喷射注浆时，保证前后土体加固段搭接长度不得小于100 mm，使得前后加固体形成整体，不出现断层。

喷射注浆过程中，水泥浆液应不停缓慢搅拌，搅拌时间不大于浆液初凝时间。浆液在泵送进入管路前还要进行第二次过滤，防止堵塞管路及喷嘴。

5)拔管、冲洗。注浆完毕或注浆过程中因故中断，短时间(小于或等于浆液初凝时间)内不能继续喷浆时，必须立即拔出注浆管清洗备用，防止浆液凝固后拔不出管来。

注浆过程中分次拆卸的注浆管，应及时清洗干净，没经清洗的喷浆管不得使用。

2.3 旋挖成孔主要控制点

通过试验确定，高压旋喷注浆结束5 d后，桩孔周围土层硬化，适宜进行灌注桩旋挖成孔。旋挖钻机在该地层中钻进，重点注意以下事项:

1)护筒用8 mm厚钢板制作，其内径大于钻头直径100 mm，上部宜开设1个～2个溢浆孔。护筒埋设要准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50 mm。护筒的埋设深度不小于1 m。

2)旋挖钻机成孔应采用跳挖方式。钻机在钻进淤泥质软土层时，单次钻进深度不得大于30 cm，动力头转速及提落钻速度宜慢不宜快，并在提升时适当辅以反钻以增加护壁效果，同时减少对桩体周边已加固土体的扰动。

3)钻孔前，采用优质膨润土制造高级泥浆，泥浆比重不得小于1.15。泥浆制备的能力要大于钻孔时的泥浆需求量。钻进过程中，根据钻进速度同步补充泥浆，保持所需的泥浆面高度不变。

4)成孔前和每次提出钻斗时，应检查钻斗和钻杆连接销子、钻斗门连接销子以及钢丝绳的状况，并应清除钻斗上的渣土。钻斗倒出的土距桩孔口的最小距离不得大于6 m，并及时清除。

3 结语

经过实际施工检验，采用高压旋喷注浆加固桩孔周围较厚软土层辅助旋挖钻机成孔的施工方法，相对于其他处理方法优点突出，如:

1)通过注浆对桩体周围软土的处理，彻底解决了软土地层对桩体产生的负摩擦力，提高了灌注桩的单桩承载力;

2)注浆处理方法相对于采用振动锤埋设长护筒工艺，安全系数高，且浇筑混凝土的充盈系数低，降低了施工成本;

3)采用注浆处理方法，不影响旋挖成孔的整体施工进度。

高压旋喷注浆加固桩孔周围较厚软土层辅助旋挖钻机成孔的施工方法，是一项值得推广的施工技术。

［1］JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］GB 50202—2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范［S］.

［3］GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［4］JGJ 94—2008，建筑桩基技术规范［S］.

Study on rotary drilling hole-forming technology of muddy clay stratum

Liu Jincai
(Shanxi Mechanization Construction Group Co.，Ltd，Taiyuan 030009，China)

Combining with the muddy clay stratum engineering example，the paper introduces high-pressure rotary jet-grouting pre-embedded construction technologies，applies the construction method of combining rotary drilling with static slurry wall-protecting hole-forming，and summarizes rotary drilling control points in muddy clay stratum，with a view to guarantee the engineering quality.

muddy clay，high-pressure jet-grouting，jet-grouting，rotary drilling，construction method

TU472.36

:A

1009-6825(2016)36-0077-02

2016-10-18

刘进才(1978-)，男，工程师