深淤泥地区桩基施工技术应用

张 平，李志勇，杨胜文，王 磊

（1.中国一冶集团有限公司 湖北分公司，湖北 武汉 430080；2.武汉理工大学 交通学院，湖北 武汉 430063）

0 引言

在桩基施工中，钻孔灌注桩作为一种基础形式，对地质条件的适应性好，施工工艺发展已经趋于成熟、承载能力高。针对深淤泥地区复杂工程情况，钻孔过程中经过软弱淤泥土层时，可能发生塌孔、缩颈等现象对桩身质量造成影响，为了减少这些危害的发生，通常采用长护筒法施工。

国内有深淤泥地区钻孔灌注桩施工实践项目的丰富经验。刘晓平[1]就冲孔灌注桩施工要点做了分析，描述了灌注桩的优点以及施工中可能碰到的问题，对灌注混凝土时的常见故障给出了解决办法；曹生辉等[2-3]对深厚淤泥地质下对桩基施工不利因素进行了分析并给出通用性的解决办法；张小波等[4]针对连云港地区厚淤泥地区的桩基工程进行了分析总结，重点对泥浆质量控制以及泥浆池处理进行了探讨；王敏帅[5]结合深圳至茂名铁路江门站房工程，分析了深厚淤泥地质条件下桩基施工时出现的局部扩径等质量通病；刘干朗[6]针对地下水位较高深淤泥地区钻孔灌注桩成孔工艺对常见梅花孔施工难题做了分析，并就钢护筒下沉时垂直度以及水下混凝土浇注等问题介绍了施工工艺；施群凯等[7]研究了一种新型的冲孔灌注桩清孔方法，对成孔垂直度以及孔径控制技术作了改进，同时对桩基自平衡检测技术做了介绍。

1 项目背景和深淤泥施工存在的问题

1.1 项目背景

樊口公园大桥起于樊口闸，主桥基础工程主要为7号、8号、13号、14号桥墩，全桥地貌为河流堆积地貌特征，属长江冲积平原河谷地段。桥址底地层岩性自上往下依次是：第四系人工填土、全新统冲积、更新统残积等覆盖层，下伏基岩为二叠系下统栖霞组生物碎屑灰岩夹炭质页岩、石炭系中统黄龙群白云质灰岩夹角砾灰岩。7—8号、13—14号主桥墩下存在厚淤泥质粉质黏土层，为了防止钻孔灌注桩施工过程中出现塌孔，因而采用埋设钢护筒穿过淤泥质层的方法进行钻孔作业，然而在施工作业中容易出现系列问题。

1.2 混凝土超方严重

淤泥软土强度低、含水量高、渗透性低、压缩性高、灵敏度高，因此对施工工艺要求高。本工程中，桩长普遍超过40 m，浇注混凝土时，由于泵送压力以及自重下落加速度等原因，混凝土比重高于淤泥质土，因此施工过程中，部分混凝土被挤入淤泥，导致混凝土充盈系数过大，混凝土方量超出设计标准，从而增加工程成本。

1.3 钻进过程难以控制

钻孔灌注桩钻孔过程中，本工程中采用APE400振动锤向下打入钢护筒，这种振动作用传递到淤泥软土，由于工程性质较差，淤泥软土发生流动，从而导致桩机所处位置不均匀沉降，造成成孔位置与测量放线位置发生偏差，桩身孔位倾斜，桩身垂直度受到影响。由于淤泥高流动性，有可能将附近的石块等障碍物移动到成孔位置，影响钻机钻进，延缓施工进度。

1.4 钢筋笼上浮

混凝土浇注过程中，初期钢筋笼底部导管埋深深度达不到一定深度，若混凝土浇注速率过高，下落过程中混凝土从导管底口以较大的速度冲出，这时会产生一定的反冲力，若该反作用力高于钢筋笼自重，表现为引起钢筋笼上浮行为；另外，若混凝土出现离析现象，时间稍长混凝土流动性降低，可能达到初凝状态，钢筋笼同混凝土接触面紧密结合，混凝土在导管翻出后将以一定的速度向上顶升，这也会使得钢筋笼产生上浮现象。

2 应对施工问题的解决办法

选择钻孔灌注桩施工方案，施工工艺流程：桩基钻孔测量定位→下沉第一节钢护筒→制备泥浆→钻机就位、钻进→钢护筒焊接→下沉下一节钢护筒→穿过淤泥质土层→钻进至设计标高→清孔→吊放钢筋笼→吊装导管→二次清孔→混凝土灌注。

该项工程实际施工过程中，深淤泥地质条件对钻孔灌注桩施工进度以及质量都会产生极大影响，如何避免深厚淤泥条件带来的问题，提高桩基施工效率以及成桩质量，需要从以下几方面进行控制。

2.1 钻机类型选择以及平台搭建

在深淤泥不良地质条件下，钻孔灌注桩施工时对钻机性能要求是严格的，施工中13、14#主桥墩下成孔灌注桩采用反循环汽车钻机钻进，7、8#主桥墩以及引桥、交界墩下采用冲击钻机钻进。

开钻时以低档慢速钻进，以保证孔位不产生偏差。钻孔时要根据地质情况和钻进进尺情况采用低、中、高速钻进,但在钻头出钢护筒底口时，当钻进至接近钢护筒底口位置1～2 m左右时，须采用低钻压、低转数钻进，并控制进尺，以确保护筒底口部位地层的稳定；当钻头钻出护筒底口2～3 m后，再恢复正常钻进状态。

2.2 施工场地规划

针对深厚淤泥软土层地质的施工，施工人员必须做好施工场地平面布置工作，优化空间利用率。在施工开始前，施工人员对整个施工现场平面布置、桩机行进路线及施工顺序要进行合理规划；对泥浆池位置的安排、桩基施工阶段临时道路的设置以及施工工序必须结合现场实际情况，同时考虑桩基施工中的难易程度以及相互作用合理规划。

2.3 垂直度控制

钢护筒垂直度控制对成桩质量影响是直接的，一方面钢护筒前期加工时尺寸精确度必须符合设计要求，钢护筒接头采用开坡口熔透焊接，并焊接补强板，护筒水平接缝所成平面与护筒竖向垂直，使整个钢护筒的垂直度符合要求，振动锤与护筒顶面焊接牢固无松动；另一方面要严格确保钢护筒沉管时垂直度。

2.4 泥浆制备

根据现场实际地质勘查资料选择适宜的泥浆比重，素填土和中风化岩层为 1.3～1.5，淤泥质土和强风化岩层为1.4～1.6，中砂、粉质黏土和残积砂质黏性土为1.2～1.5，当钻进至淤泥质土层时，应在原位孔内投入适量膨润土，使得孔壁上能够形成一定厚度的泥皮，保证孔壁的稳定与安全。

制作泥浆的黏土，优先选用塑性指数大于25，小于0.005 mm的黏粒含量大于50% 的黏土制浆；略差的黏土可掺入30%的塑性指数大于25的黏土。一般而言，制作泥浆的黏土制备数量为 1.5倍桩体积的新鲜泥浆。

2.5 混凝土灌注过程控制

本工程采用垂直提升导管法施工，导管应用施工前应预先做水密性试验以及抗拉试验，试验结果满足要求方可使用。在灌注过程中，配备搅拌车6～8台，确保混凝土和易性符合要求。

混凝土浇注时应一次性完成，保持整体性，中途不能停止灌注，最终保证整桩在混凝土初凝前完成混凝土灌注工序，同时注意观察管内混凝土下降和桩孔内泥浆升降情况。灌注混凝土过程中，下放好的钢筋笼可能出现上浮，应事先将钢筋笼以及钢护筒连接牢固，形成整体，灌注作业时当混凝土顶面超过钢筋笼底面2～3 m时，适时提升导管并控制埋入深度。

3 结语

樊口公园大桥主桥墩下存在淤泥软弱土层，对钻孔灌注桩的施工要求较高，采用局部钢护筒跟进法分节下沉，插打沉管过程中严格控制桩身垂直度，根据地层性质选择合适钻机并且对施工平台加固减小机具作业时对淤泥软弱土层的扰动作用；针对淤泥质土容易塌孔的特性，调整泥浆比重保证孔壁稳定性，采取机械净化法提高泥浆的重复使用率。工程实践证明这些措施有效避免了塌孔、缩颈等工程质量问题，成桩质量良好。