关于泥浆护壁旋挖灌注桩浅析
2018-11-18 9:43:44 点击：
本文叙述了化学泥浆奈普顿工程中，泥浆护壁旋挖钻成孔灌注桩施工。水下砼灌注桩施工技术的工作原理，以及施工中常遇到的问题和处理办法。具有较强的实践性和可操作性，通过本文的阅读定能为读者带来一定的收获。
1.工程概况
化学泥浆奈普新建铁路货车厂修项目，由中国神华投资建设，是煤炭运输铁路货车检修基地。该工程分六大库，共计桩基376根。桩径分为1.5米，1.2米，0.8米三种，桩长平均为14.6米。该工程地质结构复杂，桩基施工时均采用了旋挖机钻孔，泥浆护壁灌注混凝土施工工艺。施工完成后经专业检测，I类桩达到90%以上。
2.技术控制措施
2.1测量放线
根据工艺流程可知，该放线并不直接埋设护筒，而是为了下一步的钻机就位，因此该放线并不需要太高的精度。一般控制在30~50mm之内，一定要在熟悉图纸，在了解整体及桩位的情况下放线，做到心里有数。
2.2钻头开孔
钻头开始旋进，旋进的时施工及其他作业人员应离钻机3~5米，防止有碎石弹出而打伤相关人员。控制好深度后钻机便可自动工作，钻至深度后结束。
2.3埋设护筒
护筒的埋设是整个工艺中较为重要的一部分。一、要能够准确放线，这里是控制桩位最重要的环节，在护筒的四周用红油漆准确、清晰的标出四个点，在四个点上用细绳拉出十字线，以控制钻头的中心，控制好护筒顶标高。二、一定要使护筒稳固的埋设，尤其是地质为沙土地情况，若埋设不稳，很有可能出现护筒塌陷。在该工程的车体钢拆库施工过程中，曾出现过护筒塌陷的情况，给后续处理带来了很大的麻烦。
2.4泥浆的制备及灌注
在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于挟带钻碴，采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。
2.5钻进成孔
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。同时在钻进过程中有专人观察两个垂直度仪，随时指挥机手调整钻杆垂直度。
2.6 一次清孔
测试泥浆指标，发现超标及时调整。然后将钻头放入孔底扫孔，捞去沉渣，清孔必须彻底。清孔结束，自检合格后进行孔深测量，作为第二次清孔后测沉淤的依据。清孔完成后及时进行下到工序，时间长后很可能造成孔内塌方。
2.7钢筋龙制作与安装
钢筋龙制作按相关规范执行，制作时上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度。为了减少一次清孔后的等待时间，一般钢筋龙安批量提前完成，制作完成后一定要存放于干燥的环境，以防发上锈蚀。
2.8下钢筋龙、导管
导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深。为了能够保证二次清孔后减少时间，使尘渣厚度减少，一次清孔完成后将钢筋龙和计算好的导管放入孔中，然后用吊车的两钩分别吊起钢筋龙和导管。
2.9二次清孔、灌注混凝土
按照一次清孔是测出的深度进行二次清孔，清空完成，测量深度后立即下钢筋龙和导管。接着测量孔内沉渣，一般控制在≤5cm范围内。检验合格后开始进行最后一道关键性的工序――水下混凝土灌注。水下混凝土灌注的质量直接影响着桩身的质量，在施工中应注意
以下几个方面：
（1）二次清孔后注意观察空内泥浆，如果泥浆面有气泡或泥浆突然漏失，说明孔内塌陷，需要重新二次清孔；（2）导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底30～50cm；（3）计算混凝土方量时应尽量放大数值，约为设计桩深直径的1.3倍左右；（4）混凝土拌和必须均匀，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必须保证封底成功；（5）混凝土浇筑应连续作业。如有间断，应在15分钟左右上下拔插导管，防止混凝土失去流动性，造成下次灌注提升导管困难；（6）浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；（7）灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。
3.施工中易出现的问题及处理方法
3.1钻孔未达到设计深度时遇巨石或其他障碍物，无法继续钻进。
该工程20%桩基出现此情况。出现此情况，先测量孔深如何。若孔深与设计深度相近，相差在1米以内，可痛过探测后及时与设计确认孔底质量，因为桩基的主要目的是承载力，遇到巨石桩基直接打在巨石上可以保证其有足够的承载力。若孔深与设计深度相差较大，首先选用的方法是更换钻头，采用冲击钻击碎巨石，若此方法无效，就需要人工勘查，抽掉孔内的泥浆，支设好护壁，采用人工方法击碎巨石。巨石击碎完成后灌上泥浆后继续钻进。
3.2 塌孔事故
塌孔事故可能发生在三个阶段：1、成孔过程中；2、砼浇灌前塌孔造成沉渣超厚；3、砼浇灌过程中塌孔造成孔桩缩径夹泥、断桩。钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。
孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
在松散易坍的土层中，埋设两个护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，尽可能缩短一次清孔后的时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
3.3断桩
断桩在工程中也较为常见。断桩是最后最后道工序――灌注混凝土时造成的，因此我们在灌注混凝土时必须做到以下几点
(1)首批混凝土必须保证封底成功：可采用大漏斗，保证漏斗内的混凝土一次下去后可以成功封底，也可以采用浮球，灌注第一车混凝土时一定要加大马力，使混凝土尽快地灌入空中，要稳定导管，不得随意拔插；
(2) 保证导管的严密性导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈。如果导管进水，必然导致断桩，此时立刻停止混凝土灌注，重新清孔。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深；(4)浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；(5)灌注混凝土时保证泥浆液面高于护筒，如泥浆液面过低，会出现沉渣翻滚而卷入混凝土中造成断桩；(6)混凝土内尽量加上缓凝剂，灌注时连续作业。在施工现场会有很多以意外现象，防止灌注时间过长，导致混凝土初凝造成断桩；(7)灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。
3.4钢筋龙上浮
造成钢筋龙上浮的主要原因是混凝土塌落度过小，钢筋龙受到的浮力和摩阻力大于钢筋自重，造成上浮。
1.工程概况
化学泥浆奈普新建铁路货车厂修项目，由中国神华投资建设，是煤炭运输铁路货车检修基地。该工程分六大库，共计桩基376根。桩径分为1.5米，1.2米，0.8米三种，桩长平均为14.6米。该工程地质结构复杂，桩基施工时均采用了旋挖机钻孔，泥浆护壁灌注混凝土施工工艺。施工完成后经专业检测，I类桩达到90%以上。
2.技术控制措施
2.1测量放线
根据工艺流程可知，该放线并不直接埋设护筒，而是为了下一步的钻机就位，因此该放线并不需要太高的精度。一般控制在30~50mm之内，一定要在熟悉图纸，在了解整体及桩位的情况下放线，做到心里有数。
2.2钻头开孔
钻头开始旋进，旋进的时施工及其他作业人员应离钻机3~5米，防止有碎石弹出而打伤相关人员。控制好深度后钻机便可自动工作，钻至深度后结束。
2.3埋设护筒
护筒的埋设是整个工艺中较为重要的一部分。一、要能够准确放线，这里是控制桩位最重要的环节，在护筒的四周用红油漆准确、清晰的标出四个点，在四个点上用细绳拉出十字线，以控制钻头的中心，控制好护筒顶标高。二、一定要使护筒稳固的埋设，尤其是地质为沙土地情况，若埋设不稳，很有可能出现护筒塌陷。在该工程的车体钢拆库施工过程中，曾出现过护筒塌陷的情况，给后续处理带来了很大的麻烦。
2.4泥浆的制备及灌注
在钻孔灌注桩的施工过程中，为了防止坍孔，稳定孔内水位及便于挟带钻碴，采用澎润土制备成泥浆进行护壁。泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差来控制水压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的比重则起到保持这种压力差的关键作用。
2.5钻进成孔
钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要减速慢进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。同时在钻进过程中有专人观察两个垂直度仪，随时指挥机手调整钻杆垂直度。
2.6 一次清孔
测试泥浆指标，发现超标及时调整。然后将钻头放入孔底扫孔，捞去沉渣，清孔必须彻底。清孔结束，自检合格后进行孔深测量，作为第二次清孔后测沉淤的依据。清孔完成后及时进行下到工序，时间长后很可能造成孔内塌方。
2.7钢筋龙制作与安装
钢筋龙制作按相关规范执行，制作时上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度。为了减少一次清孔后的等待时间，一般钢筋龙安批量提前完成，制作完成后一定要存放于干燥的环境，以防发上锈蚀。
2.8下钢筋龙、导管
导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深。为了能够保证二次清孔后减少时间，使尘渣厚度减少，一次清孔完成后将钢筋龙和计算好的导管放入孔中，然后用吊车的两钩分别吊起钢筋龙和导管。
2.9二次清孔、灌注混凝土
按照一次清孔是测出的深度进行二次清孔，清空完成，测量深度后立即下钢筋龙和导管。接着测量孔内沉渣，一般控制在≤5cm范围内。检验合格后开始进行最后一道关键性的工序――水下混凝土灌注。水下混凝土灌注的质量直接影响着桩身的质量，在施工中应注意
以下几个方面：
（1）二次清孔后注意观察空内泥浆，如果泥浆面有气泡或泥浆突然漏失，说明孔内塌陷，需要重新二次清孔；（2）导管必须严密，长度适中，保证底端距孔底30～50cm；（3）计算混凝土方量时应尽量放大数值，约为设计桩深直径的1.3倍左右；（4）混凝土拌和必须均匀，坍落度控制在18～22cm，首批混凝土必须保证封底成功；（5）混凝土浇筑应连续作业。如有间断，应在15分钟左右上下拔插导管，防止混凝土失去流动性，造成下次灌注提升导管困难；（6）浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；（7）灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。
3.施工中易出现的问题及处理方法
3.1钻孔未达到设计深度时遇巨石或其他障碍物，无法继续钻进。
该工程20%桩基出现此情况。出现此情况，先测量孔深如何。若孔深与设计深度相近，相差在1米以内，可痛过探测后及时与设计确认孔底质量，因为桩基的主要目的是承载力，遇到巨石桩基直接打在巨石上可以保证其有足够的承载力。若孔深与设计深度相差较大，首先选用的方法是更换钻头，采用冲击钻击碎巨石，若此方法无效，就需要人工勘查，抽掉孔内的泥浆，支设好护壁，采用人工方法击碎巨石。巨石击碎完成后灌上泥浆后继续钻进。
3.2 塌孔事故
塌孔事故可能发生在三个阶段：1、成孔过程中；2、砼浇灌前塌孔造成沉渣超厚；3、砼浇灌过程中塌孔造成孔桩缩径夹泥、断桩。钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。
孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
在松散易坍的土层中，埋设两个护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，尽可能缩短一次清孔后的时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
3.3断桩
断桩在工程中也较为常见。断桩是最后最后道工序――灌注混凝土时造成的，因此我们在灌注混凝土时必须做到以下几点
(1)首批混凝土必须保证封底成功：可采用大漏斗，保证漏斗内的混凝土一次下去后可以成功封底，也可以采用浮球，灌注第一车混凝土时一定要加大马力，使混凝土尽快地灌入空中，要稳定导管，不得随意拔插；
(2) 保证导管的严密性导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈。如果导管进水，必然导致断桩，此时立刻停止混凝土灌注，重新清孔。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深；(4)浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；(5)灌注混凝土时保证泥浆液面高于护筒，如泥浆液面过低，会出现沉渣翻滚而卷入混凝土中造成断桩；(6)混凝土内尽量加上缓凝剂，灌注时连续作业。在施工现场会有很多以意外现象，防止灌注时间过长，导致混凝土初凝造成断桩；(7)灌注桩的顶面标高应比设计值高50～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。
3.4钢筋龙上浮
造成钢筋龙上浮的主要原因是混凝土塌落度过小，钢筋龙受到的浮力和摩阻力大于钢筋自重，造成上浮。
首先应保证配合比，混凝土塌落度控制在18cm~22cm之间，当钢筋笼上浮时，上下拔插导管，上快下慢，拔插时一定要保证导管低进入混凝土的深度，防止提升过大造成断桩。来回数次钢筋龙会自然下沉。
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