滨海深厚淤泥质软土地层小孔径深孔灌注桩施工技术

韩顺波

（中国水利水电第七工程局有限公司第一分局，四川 彭山 620860）

1 概述

1.1 工程概况

瓯飞工程瑞安垦区与南金公路连接线道路工程全长 4.8km，标准路幅宽 60～76m 垟，城市干道，分为南北两幅，中间为前埠浦河。道路全线跨越南 河、南镇河、前埠河、中塘河及下塘河，全线共新建15座桥梁。工程建设内容包括道路工程、桥梁工程、河道水利工程、电力工程、燃气工程等相关配套工程。

1.2 工程地质

区域沿线属于海积平原地段的软土，地处飞云江与瓯江之间海相滩涂平原地区，地形平坦，海拔高程 3.0m左右，表层填土厚度为1.0～2.0m。根据地质勘测报告，地基土在勘探深度范围内前五层自上而下可分为：Z素填土、①粘土、②1淤泥质粘土、②2淤泥、②3淤泥，其中Z素填土厚度0.60～1.70m、①粘土厚度0.60～1.60m、②1淤泥质粘土厚度2.60～5.30m、②2淤泥厚度为4.60～9.70m、②3淤泥厚度为8.70～17.80m。工程沿线属软土地质。

本工程淤泥质软土深度达80米，一般为灰黑色，其含水量大、塑性饱和、强度低、灵敏度高、固结慢等特点，对路基、桥梁工程将产生较大影响。

2 桥梁工程设计情况

本工程桥梁共15座，均为简支桥梁，其中2座三跨中型桥梁（桥梁长50m）、13座单跨简支小型桥梁（桥长12m），桥梁采用重力式桥台，每座桥台下部设10根 60～70m深、直径 80～120混凝土灌注桩，其混凝土标号为C30水下混凝土,桥梁桩为摩擦型桩。

3 成孔施工方案选择

在深厚淤泥质土的条件下，灌注桩施工设备的选择尤显重要，保证灌注桩成孔质量的同时，亦要考虑经济合理性。通过施工机械选择，一方面对比常见设备的优缺点和适用性，另一方面可对现场工程实施的设备进行进一步探讨，提出部分建议。

沿海软土、淤泥滩涂地质混凝土灌注桩经常采用的钻孔方式有：冲击钻机钻孔、回旋钻机钻孔、旋挖钻机钻孔三种，其中回旋钻机又可以分为正循环、反循环钻孔两种。

3.1 冲击钻钻孔。

冲击钻利用卷扬机带动冲击钻头，钻头在冲击力作用下冲挤土层、破碎岩层形成桩孔，过程中需泥浆护壁，并通过泥浆循环带出钻渣。

冲击钻主要用于砂卵砾石土层、碎石土层、风化岩层、含孤石泥土层，是一种适应性很强的造孔机械，成孔直径为600～2500cm。

3.2 回旋钻机钻孔

回旋钻机分为正循环、反循环两种成孔方工，两种方式的最大区别在于各自出渣方式、泥巴浆循环方式不同。正循环钻机泥浆从钻杆空心压入孔底，泥浆带着钻渣从孔口溢出，完成出渣及泥浆循环全过程；反循环钻机泥浆由孔口向孔内输送，由泥浆泵通过钻杆空心抽排泥浆，并抽出孔底钻渣，完成泥浆循环及出渣循环。

回旋钻机泥浆护壁效果好、成孔质量好、设备操作简单、施工费用相对较低；但其施工效率低、泥浆排放量大，环保要求高。

3.3 旋挖钻机钻孔

旋挖钻机由钻斗、钻杆、行走履带、操作室、动力设备组成。其机械化程度高。适用于粘土、砂性土，少量卵砾质土层也可适用，对于下部有强风化、节理相当发育的弱风化岩层也可适用。成孔直径一般为1.5～2.5m，最大成孔深度可达90m。

旋挖钻机施工速度快、成孔质量好，泥浆排放量少，过程中需泥浆护壁。因自身重量大，对施工场地承载力要求较高。

在本工程深厚淤泥质土层下施工灌注桩，除本身钻孔质量，还需考虑机械本身各种性能指标的适应性。旋挖钻机自重76t以上，对地基承载力要求高，而靠河侧湿软且土层均为淤泥土，部分为流动土体，不宜使用重型设备。冲击钻依靠自重对土体进行冲击，冲击力较大时易坍孔、在软土地层情况下孔易倾斜，充盈系数亦较大，因而冲击钻亦不适用于工程。而回旋钻机设备具有质量轻、噪声小、操作简单等优点，且该设备具有自行走功能，成孔质量较稳定，适用于本工程地质情况。

4 施工工艺技术

4.1 场地平整

本工程河流纵横交错，设置桥梁的主要目的是确保交通和保证各区域通航需求，因而导致灌注桩的施工位置均处于河道边缘，土体湿软，同时由于工程区域土层大部分为淤泥质土，钻孔施工平台的稳固性直接影响钻孔孔斜度。

场地使用硬质材料（如塘渣、碎石）铺设50cm，使用液压反铲反复碾压，使地基具备较高的承载力，碾压完成后进行场地平整，使钻机处于一个平面内，确保钻机平稳、竖直，保证孔斜度。另在行走、承重区域铺设一层8mm厚钢板，分散受力。

4.2 测定孔位、埋设护筒

使用GPS测量仪器初定孔位，埋设护筒，护筒直径大于桩体直径10cm～15cm，埋设深度为1.5～2.5m。当桩顶高程位于流动土层或易变形土层时，宜将护筒埋设超过流动土层2m～2.5m。护筒埋设完成后，用全站仪进行桩位中心复核，保证桩位中心偏差满足设计、规范要求。

4.3 泥浆制备

本工程土质为粘土、淤泥土，是很好的护壁泥浆造浆材料，将淤泥土收集进行造浆，按实验比例进行调配，使用泥浆检测设备随时进行检测，将泥浆浓度控制在合理范围内，最终泥浆比重在1.2～1.35。

4.4 钻孔

为保证钻孔孔位不偏、不弯、不发生倾斜，钻孔时轻压、慢钻，钻孔过程中随时调校钻杆垂直度。钻孔深度为设计深度+锥形钻头的1/2长度。针对淤泥质土层，钻头直径较孔直径小 2cm～4cm。钻孔完成后拆管时进行终扩孔。“扩孔”的主要目的是将因应力释放后变形土体清除，保证土体处理处于稳定状态，浇筑期间桩孔不缩径。

4.5 清孔

终孔后，将钻头缓慢放入离孔底30cm处，采用泥浆循环法清孔，待返出泥浆的含砂量≤2%、泥浆相对密度≤1.15时，第一次清孔完毕。

4.6 下放钢筋笼

钢筋笼分节制作、并提前埋好保护垫块，钢筋接头须满足设计要求。钢筋笼采用25t汽车吊配平板车吊运，循环钻机自身机架起吊下放，吊放钢筋笼时，确保骨架垂直并缓慢下放，控制好钢筋笼顶标高，用 4根吊筋固定在正确的标高位置上，保证钢筋骨架不下沉不上浮。

4.7 安放导管、二次清孔

导管直径30cm，每节长度为3.0m。导管下端孔口离孔底50cm左右。导管接头处涂抹黄油密封，保证不漏水、不漏气。导管下放完毕，进行二次清孔，清孔后保证孔底沉渣厚度符合设计要求，泥巴浆比重为≤1.15左右。

4.8 灌注混凝土

小桩径灌注桩混凝土方量少，灌注混凝土时做到勤量孔深、勤拆导管，确保导管在混凝土里的埋深为6m左右，避免埋管和堵管的情况发生。同时避免浇筑时桩孔位受力集中，将混凝土罐车及其它重型设备行走区域铺设一层8mm以上的钢板，分散重力，避免造成局部受压变形导致孔位严重缩径。

5 施工注意事项

（1）场地土质为淤泥、淤泥质粘土，钻孔过程中易塌孔、缩径，应适时调整泥浆比重，保证泥浆护壁效果，确保成孔质量，尽量保证不塌孔、扩孔，防止超灌。

（2）严格控制孔底沉渣厚度，降低混凝土灌注时泥浆浓度，确保单桩承载力符合设计要求。

（3）原材料质量，特别是钢筋、混凝土质量要有保障，尽量采用商品混凝土灌注，桩基施工时保证足够的初灌量，保证不断桩，确保桩身质量。

（4）施工过种中将产生大量泥浆，多余泥浆应及时用泥浆清运车运至泥浆处理处，不得随意排放，以免造成附近河道污染、淤塞，同时避免对工程区周边农地造成破坏。

6 结语

灌注桩作为桥梁的受力结构部分，其质量控制不好，将给桥梁及整个工程的运行埋下较大的质量、安全隐患，因此在施工中必须从每个环节严格控制，特别是在成孔质量、钢筋混凝土原材料、钢筋笼制作安装、混凝土拌制及灌注质量等多方面进行控制。同时，成桩后严重按设计、规范要求进行质量检查，确保工程运行期处于质量、安全可靠状态。