块石填海区冲击成孔灌注桩施工

【摘要】：填海区地层主要由块石组成，结构松散，孔隙较大，且受海潮涨落影响，在该地区进行灌注桩的冲击成孔，很容易塌孔，且出现严重漏浆问题。为了保证灌注桩成孔质量，防止孔壁坍塌，通过对冲孔方案与措施的研究和探讨，提出了保证成孔质量、检测护壁泥浆质量的施工措施，并获得了较好的经济效益。

【关键词】 ：填海区钻孔灌注桩 漏浆泥浆护壁

中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

青岛海西湾大型船舶配套设备及港口机械生产基地建设项目模块组装场，位于青岛经济技术开发区薛家岛后岔湾，是青岛海西重机有限责任公司的主要生产设施。模块组装场1600T龙门吊轨道梁基础设计部分均为桩基础，桩芯混凝土强度等级为C35，桩径800mm，桩端进入中风化花岗岩1.0m.本场地由开山炸石并经填海而成。详细地层结构自上而下为：

（1）素填土（Q4ml）：层厚1.30～18.50m，中密～密实。该层以碎石、块石和砂状风化物为主，块石最大直径1.0～2.0m，局部底层为少量灰黑色淤泥质土。

（2）强风化花岗岩（γ53）：层厚0.900～7.00m，密实,花岗结构,块状构造,岩芯手搓呈砂土状。主要矿物为长石、石英,有少量云母。结构大部分破坏，风化裂隙发育, 干钻不易钻进。

（3）中风化花岗岩（γ53）：岩芯呈碎石状～短柱状。中粗粒花岗结构，块状构造，主成矿物为长石、石英及少量的云母。节理、裂隙较发育。岩体完整程度为较完整，岩石坚硬程度为坚硬岩，岩体基本质量等级为Ⅱ级。

2 填海区冲击成孔灌注桩施工难点分析

本项目主要在块石、碎石中冲击成孔。由于回填的块石、碎石具有孔隙大、密实性差、松散等特点，且施工过程中受潮汐影响较大，致使冲击成孔灌注桩成孔过程中漏浆现象较为严重。在灌注桩成孔施工过程中，泥浆护壁及如何防止塌孔是一道关键工序，是本工程灌注桩施工的一大难点，也是控制施工质量、进度的最关键的问题。在灌注桩施工中，使用泥浆护壁的目的是：

(1)在已经成孔的孔壁表面形成一层泥浆薄壳，以有效地承受静水压力，防止塌孔。

(2)延缓砂粒等悬浮状土颗粒的沉降，易于处理沉渣。为了达到上述目的，就得配制出与现场的施工条件、地基条件相适应的护壁泥浆，并在施工中保持所要求的性质。所以，护壁泥浆本身必须具有稳定的性质，例如合适的密度、粘滞度、沉淀量等，还必须有很好的造膜性(形成一定厚度泥皮的性质)及理想的稳定性等等【1】。

3 成孔方案的确定和实施

青岛海西湾大型船舶配套设备及港口机械生产基地建设项目内钢构制造工场Ⅰ段工场设计为灌注桩基础，我单位于2010年10月份施工，其地质条件类似，但经过强夯处理，且回填料粒径小，强夯完成后2年才进行桩基础施工。施工过程中仅局部出现漏浆现象。1600T龙门吊轨道梁下灌注桩在试施工时曾出现连续漏浆达十几次的现象，且充盈系数达到1.8.图纸设计方案为下一次性钢护筒进行护壁，但考虑节约成本，在保证质量的情况下尽量不采用下钢护筒的方法。针对上述成孔过程中易出现的问题，项目部与钻机施工人员经研究讨论，决定采用以下几种方案来穿透该复杂地层：

方案一：针对钻机钻头进尺顺利，漏水、漏浆现象不是很严重的情况：采用多投黄泥，造浆，视其漏浆情况适量掺加工业碱，水泥或者建筑废料等办法进行堵漏，护壁，在落潮时提高泥浆稠度或者填筑大量砖块、砼块等，防止潮水带走泥浆。在潮水高位时立即进行砼灌注；

方案二：针对锤头遇巨石（大抛石）情况的处理方案则为：a，视其进尺情况，若进尺快，能将抛石冲击变小或挤开，则控制冲击次数及高度缓慢进尺，直至成孔；b, 视其进尺情况，若进尺慢或不进尺，则视其遇巨石（大抛石）的深度，采用挖除或挪位等办法处理；

在以上方案不能有效施工时采用图纸设计方案，即：

方案三：针对钻机钻头进尺顺利，漏水、漏浆现象很严重且无法进行堵漏的情况：处理方案则必须下一次性8㎜厚钢护筒进行护壁；防止漏浆、漏水而造成的塌孔埋锤头事故；

成孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使桩机的移动距离不要过远和相互干扰。

4、冲击成孔技术参数

冲击高度1- 2 m,冲击频率20-30 次/ min, 锤重2500- 3000 kg, 泥浆密度1.50-1.70 kg/ L, 泥浆粘度25- 30 s。

本工程采用手拉冲击钻机，以利于调整冲击高度，提高冲击效率。

5、施工中注意事项

（1）进入基岩后，应采用大冲程、低频率冲击，当发现成孔偏移时，应回填片石至偏孔上方300-500mm处，然后重新冲孔。

（2）当遇到孤石时，采用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁；遇基岩面高低不平时，加硬片石回填反复冲打，直正常钻进。

（3）为保证桩端进入基岩后满足设计的嵌岩深度，结合地勘报告，对每根桩的深度及地质情况进行分析，并作出统计表格，作为实际成孔深度控制的参考资料。并可以提前做好遇到不同岩层时成孔的施工保障措施。

（4）清孔按下列规定进行：

清孔方法采用换浆法清孔：

在钻孔达到设计标高后，将钻头稍提离孔底，用泥泵继续循环冲洗液，换浆清理沉碴。开始保持原泥浆的比重进行循环，随着残存的沉碴不断的被返去，然后逐步降低泥浆比重，直到孔底沉碴达以要求为止。为了保持孔壁的稳定，上述工作应迅速进行。

清孔结束后，吊放钢筋笼后，需对孔底进行冲搅，使未被清除的沉碴悬浮于孔内冲洗液中，然后立即下灌浆导管，迅速进行混凝土的灌注。

6、成孔质量检查

成孔结束后, 对成孔质量进行检查, 检查的主要内容包括孔深、孔径、桩径、垂直度、桩位偏差及入岩深度等。以上指标必须符合《建筑桩基技术规范》( JGJ 94 - 94) 的要求。

7施工效果

( 1) 采用上述方案共成桩112 根, 经检验, 桩位、成孔直径、成孔深度、孔底沉渣厚度等均符合设计和规范的要求。

( 2) 使用以上方案成孔，合理调节方案, 所有桩均没有采用钢护筒，节约了成本。混凝土充盈系数控制在1.20-1.28之间, 而同类地层的其它成孔方法充盈系数多数1.40-1.6之间, 节约混凝土用量122 m3, 约合3.9万元。

(3) 利用机械冲击钻进成孔, 采用优质泥浆护壁, 改变了以往施工大厚度杂填层要下全护筒进行护壁的传统思路, 降低了施工成本, 加快了施工进度。采用粘土护壁的费用为2.8万元, 采用一次性钢护筒的费用为49万元, 降低费用46.2万元。

5 结语

通过在块石填海区进行冲击成孔灌注桩施工的成功探索，对在类似土层和环境中施工积累了一些经验：

(1)在抛石区或类似的回填块石、卵石地层，宜选用能够人工控制冲程和频率的手动冲孔桩机，以便在应对突况时能更好地操控。

(2)成孔的关键是泥浆的配制和循环应用，大量的优质粘土在类似土层中是必不可少的，开孔段和正常钻进段的泥浆指标有着不同的要求，并应根据不同情况随时调整。

(3)海边土层受潮水涨落的影响，应该密切关注孔内泥浆面的变化，一旦发现漏浆现象，应立即补填粘土造浓浆以封堵孔隙和加固孔壁。

(4)应该严格按照既定的方案和措施进行施工，建立信息化施工体系，对成孔全过程进行严密的监督和管理。

1、首先开工前根据施工计划整体布局，慎重选择机械的种类和数量；

2、施工中注意孔中泥浆浓度变化，控制冲击锤的冲程和牙齿磨损程度，如发现异常现象及时汇报立即根据要求处理；

3、业主在进行港区建设时，对项目的施工顺序、施工工艺应进行统筹考虑，以免增加项目建设难度和造成不必要的经济损失。

参考文献：

[1] 季辉，顾利方.钻孔灌注桩施工护壁泥浆的管理[J].建筑施工，2007,29（6）.