浅谈双护筒在海相淤泥滩地灌注桩施工中的运用

摘要：在市政桥梁工程中，钻孔灌注桩的运用非常广泛，但因影响因素很多，使其桩身质量难以保证，且工程建设对基础工程的要求愈来愈严格。因此，迫切需要探索发展桩基施工新工艺，以克服传统施工方法所存在的不足。

关键词：护筒海相淤泥钻孔灌注桩施工

中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：

随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。灌注桩属于隐蔽工程，但由于影响灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程每一环节都必须严格要求，对各种影响因素都必须有详细的考虑，如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌桩等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，给国家财产造成重大损失，直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。

1 工程概况

规划修建的天津集疏港一期疏港二―三线立交工程位于天津市海滨新区境内，为京津塘高速二线、疏港二线、三线、海滨大道相交位置的一座大型组合互通式立交，是疏港二线、三线重要的节点，是通往东疆港保税区主要的交通通道，为滨海新区重要交通枢纽。

其中疏港三线立交大部分桥位位于海挡外侧受潮汐影响的海岸淤泥滩地上。根据地质勘察报告显示该处浅层地基土均分布有大范围的呈流塑状态，孔隙比大，压缩性高，承载力低的软土层。互通立交位于现状海挡以外海滩地范围内的灌注桩有230棵，桥梁建筑面积共计23056m2。

现状海挡与立交位置关系图

海挡外侧滩地上有一运沙码头，将海岸淤泥滩地分为西北侧和东南侧两部分。东南侧滩地场地标高较高，淤泥较西北侧滩地工程性质稍好；西北侧滩地场地标高较低，受潮汐影响，滩地上淤泥工程性质极差。

2海挡外码头西北侧淤泥地形地貌

海挡北侧为现状海滩。地面标高一般在5.51～3.42m左右，现状海滩标高在2.87～1.06m左右。

海挡外码头西北侧淤泥滩地

3浅层地质状况

海挡北侧地基土层按时代、成因和工程地质性质综合分析，浅层地基可划分为三层，分别如下：

第一层：填土层：本层为水力冲积，主要为冲填土。层厚0.40～4.50m，层底标高3.79～-0.08m。

①-冲填土：主要分布在永定新河海挡南侧边沟中和海挡北侧现状海滩上。主要为淤泥和软粘土，灰、黑灰色，流塑状态，含云母、大量有机质，饱和。

第二层：新近沉积层

本层为新近沉积，主要为粘土，局部揭示为亚粘土及少量软土。层厚0.50～4.00m左右，层底标高0.82～-1.57m。

②-粘土：黄褐色，可塑到软塑状态，含铁质、云母、有机质，高压缩性为主，局部中压缩性。

②-软土：主要见于2、4、8、11、18、104孔，黄褐色，流塑状态，含铁质、云母、有机质，高压缩性。

第三层：第Ⅰ海相层

本层为海相沉积，层厚13.50～17.60m左右，层底标高-13.72～-16.79m，根据揭示地层，本层可分为两个亚层：

③-1软土：层厚2.50～9.90m左右，层底标高-0.73～-9.20m。灰色，流塑状态，含云母、有机质、贝壳，高压缩性。

③-2亚粘土：层厚5.90～14.20m左右，层底标高13.72～-16.79m。本亚层主要为亚粘土，局部含亚砂土夹层。灰色，可塑到流塑状态，含云母、有机质、贝壳，局部砂性大，中－高压缩性。

③-2夹亚砂土：普遍分布，多为长条状和透镜体状，层厚2.00～6.00m左右。灰色，稍密，含云母、有机质，饱和。

4根据地质状况进行试桩试验施工

4.1试桩试验

根据地质报告揭示的土层可见，第一层填土层中①-冲填土分布在海挡北侧现状海滩上。主要为淤泥和软粘土，灰、黑灰色，流塑状态，含云母、大量有机质，饱和。该位置由于淤泥工程性质极差，所以不能采用常规的灌注桩施工方法。

针对此特殊情况，结合多年的实际经验，利用振锤打设10.5m长直径为1.8m的长护筒，然后在工字钢平台上进行灌注桩施工，对1.5m桩径的灌注桩进行试桩试验施工.

4.2试桩试验结果及出现的情况

桩试验施工后，取得了较大的成功，但是由于地质情况特殊，还是出现了以下情况：

1在混凝土初凝前利用振锤拔护筒时，由于淤泥粘性大，随着钢护筒往上面卷，由混凝土来填充，在桩头位置，淤泥与混凝土参合在一起，在护筒拔出后，混凝土面下沉。

2由于混凝土还达不到强度，利用振锤拔护筒时，混凝土密度比淤泥密度大，混泥土向外扩充，造成灌注好的桩头降低。

3由于混凝土强度还不够，在拔护筒的时候，护筒的单向受力使护筒不能保证垂直，从而可能扰动灌注桩，造成保护层不够，钢筋笼偏位等问题。

4.3 结果分析

结合现场的情况，进行严谨的分析和计算，结果分析为：

第一，1.8 m长护筒与1.5 m桩中间是0.15 m的流体淤泥，深度达9 m。这层流体淤泥理论上为6.994m3，随着护筒拔出，流体淤泥也被带出，由混凝土来填补空隙，造成混凝土面下沉，通过计算，理论下沉为1.25m。

第二，在混凝土初凝前拔护筒，混凝土还达不到强度，混凝土会坍塌，与流体淤泥参合一起，灌好的桩头下降，造成桩顶不够高，影响桩的质量。但是拔护筒的时间控制得晚点的话，由于桩头以上部分混凝土是和护筒直接接触的，一旦混凝土强度达到，就会造成断桩的可能以及桩头部分钢筋笼偏移桩中心，或者护筒拔不出等情况。

5确定施工方案

考虑到上述各种因素，通过多次研讨，并与现场实际情况结合。本着确保质量第一，施工方便，经济可行的原则，在前期方案的基础上，研究确定如下施工方案：

仍按照已定方案，铺设栈桥。利用振锤打设灌注桩施工平台钢管桩，使用吊机将有底钢围堰分片吊至整平的淤泥上，并组装成整体。以桩径1.5m桩为例，然后用粘土对灌注桩孔位的1.8m外护筒进行填充，填充满整个护筒。再打设灌注桩10.5m长钢护筒，护筒埋深9米。

特制1.7m长小护筒，内径1.52m。护筒口往下0.2m处焊接直径1.83m圆钢板，用于搭设在大护筒上，控制好小护筒的埋入深度。下部设两层喇叭口，1.3m至1.65m为第一层，1.65m以下为45度角喇叭口，直径为1.71m。防止灌注混凝土中，由于混凝土密度大，使得混凝土填充满大护筒与小护筒之间的空隙，造成混凝土与大护筒直接接触。护筒四周每90度焊接一道8宽钢板条。从而严格控制好小护筒的位置，不致使在钻进和灌注混凝土的过程中发生偏移。

在大护筒打入之后，再打设小护筒。然后严格按照规范，设计要求，在工字钢方木平台上进行灌注桩施工。

小护筒简图

在混凝土灌注完成之后，混凝土初凝前，人工掏桩至钢围堰底以上45处，混凝土初凝以后，拔出小护筒，混凝土强度达到70%时，把大护筒拔出。

6混凝土灌注桩检测结果

灌注桩施工完成后，采用低应变反射波法JTG/T F81-01-2004和超声波法JTG/T F81-01-2004两种检测技术对灌注桩进行检测。通过检测结果显示：由该方案指导施工的灌注桩完全符合设计及规范要求。

7使用小护筒的效果及目的

本方案使用小护筒，保证混凝土与大护筒不直接接触。小护筒设置双层喇叭口，保证了桩头的质量，设置8钢板条，确保桩位不发生偏移。等混凝土强度达到70%以后，再拔出大护筒，很好的解决了混凝土在初凝前发生坍塌，致使混凝土面发生下沉以及护筒上拔过程中致使灌注桩保护层不够、断桩、钢筋笼偏位的一系列问题。

8经验及总结

海相淤泥滩地灌注桩施工，地质条件极其复杂，施工空间受限，且灌注桩属于隐蔽工程，影响灌注桩成桩质量的因素很多。通过我们使用大小双护筒，很好的保证了灌注桩的成桩质量，同时也体现出了工程成本的经济性。

目前国内外，海相淤泥上施工互通立交桥梁尚不多见，而在滨海新区类似规划的工程还有若干个。希望通过我们的施工经验，不但可为滨海新区类似工程建设提供经验参考，还可为全国类似的海相淤泥上桥梁工程施工积累技术实力。