淤泥地层冲孔灌注桩施工技术经验

淤泥地层冲孔灌注桩施工技术经验

要：南沙区中心医院二期工程基坑，面积大，处于深厚淤泥层中，该文依托该项目支护桩结构施工方法，介绍了冲孔灌注桩在淤泥地层中的施工要点，该施工要点是确保冲孔灌注桩质量的关键技术，对大部分软土地区冲孔灌注桩施工具有借鉴作用。

关键词：淤泥地层冲孔灌注桩施工技术

1 工程简介

拟建工程位于广州市南沙区丰泽路，拟建1栋5层医技楼、13层住院楼，设1层地下室，总建筑面积51690 m2，本工程基坑开挖底相对标高-7.45 m，基坑开挖深度为6.45～7.75 m；电梯井开挖深度为8.60 m；基坑北侧壁安全等级为一级，其余为二级。据钻探揭露，地基土由第四系人工填土层及冲积土层，下伏基岩为下古界花岗混合岩组成。依地层埋藏深度自上而下分别为素填土、冲积土层（粉质粘土、淤泥或淤泥质土、中砂或粗砂）、残积土层、下古生界基岩。其中淤泥或淤泥质土：深灰色，饱和，流塑，含少量有机质及中细砂，局部含中细砂较多，层厚2.10～26.60 m，平均层厚8.78 m。饱水但不透水，具弱透水性。本基坑北侧及西侧北段采用双排冲孔灌注桩的支护结构，前排冲孔灌注桩采用桩径为1200 mm，桩中心距为1400 mm，后排冲孔灌注桩采用桩径为1000 mm，桩中心距为2100（2800）mm；基坑其余几侧采用悬臂式冲孔灌注桩的支护结构，冲孔灌注桩采用桩径为1000 mm，桩中心距为1200 mm。基坑支护桩外设两排￠550水泥搅拌桩止水帷幕，支护桩桩间挂网喷射混凝土封闭。坑底被动土采用格栅式搅拌桩加固。（见图1）

2 冲孔灌注桩施工技术原理

冲孔灌注桩是在土方开挖之前，用冲击式装置或卷扬机提升桩锤，冲击成孔，由泥浆悬浮泥渣，使桩锤每次都能冲击到孔底新土层，待冲至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，把地面上加工好的钢筋笼用起重机械吊放入充满泥浆的孔内，用导管向孔内浇筑混凝土。混凝土由孔底开始逐渐向上浇筑，并将泥浆置换出来，待混凝土浇至高出设计标高0.5～0.8 m后，一根冲孔桩即施工完毕。

冲孔灌注桩施工工艺流程：场地平整――桩位放线――开挖浆池、浆沟――护筒埋设――钻机就位、孔位校正――成孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣――第一次清孔――质量验收――下钢筋笼和钢导管――第二次清孔――浇筑水下混凝土――成桩。

3 淤泥地层冲孔灌注桩施工要点

3.1 大型吊装设备行走路线设计

基坑围护结构为冲孔灌注桩+搅拌桩止水帷幕，根据地质勘查报告显示淤泥层较厚且存在地下软弱下卧层，因此，通过比选后确定灌注桩成孔采用冲击式装置进行施工，但钻机自重大且施工区域主要为淤泥层，承载力不满足施工机械直接在表层土行走。钢筋笼吊装时，地基承载无法满足吊车行走。因此，需要设计大型吊装设备行走路线，并在该路线铺设钢板以分散集中应力，间接达到提高地基承载力的目的，确保施工机械能够正常移动。

3.2 护筒精度保证

护筒有导正钻具、控制桩位、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定

钢筋笼等作用，施工过程中认真埋设。由于护筒底部为淤泥层，地基承载力较低，无法承受护筒自重以及后续冲桩的施工荷载，护筒定位后，会发生沉降从而影响精度，所以本工程埋设护筒时，在上口加焊吊环，吊环对称，并在护筒外用黏土分层回填夯实。而且保证护筒埋置深度应比常规埋深深一点，护筒埋深保证在2 m以上。设置护筒内径比桩直径大150～300 mm，上口高于地面200～300 mm，并设有排浆口。另外埋设护筒时，保证护筒中心轴线对正桩位中心，其偏差不大于20 mm。

3.3 泥浆指标控制

由于地层淤泥层较厚，冲孔过程中为增大孔壁护壁稳定性，需选用优质泥浆，同时需适当加大泥浆比重。在施工第一根桩时，泥浆比重按常规进行配置，泥浆比重选取为1.10～1.15左右，结果由于泥浆比重较小无法稳定孔壁，导致第一根桩出现塌孔。后续灌注桩施工时，借鉴前面施工经验，适当的加大泥浆比重，泥浆比重控制在1.3左右，施工过程中做到经常量测泥浆比重，再无出现塌孔现象。

泥浆处理系统采用黑旋风泥浆处理系统，黑旋风泥浆处理能力为250 m/h。进浆和出浆循环管道沿冲桩区域布置。黑旋风泥浆处理系统，加工了新的泥浆分离设备，通过改变振动筛筛网结构和增设旋流器分离，提高较大颗粒泥沙、垃圾和细微砂粒的分离效率。运用黑旋风泥处理系统后，大大提高了冲孔灌注桩施工进度。

3.4 成孔质量保证

为避免相邻桩间发生扰动，本工程冲孔灌注桩采取隔桩施工，待相邻桩浇注混凝土达到70%强度后方可成孔施工。另在冲孔灌注桩成孔前进行

了搅拌桩止水帷幕施工，这样能够较好的控制成桩的扩孔系数。冲孔灌注桩成孔时，通过冲孔桩机上垂直仪，随时控制桩的垂直度，垂直度需小于3。同时利用测绳，检查成孔深度，防止超钻。

成孔完成后，进行清孔。采用空气吸泥反循环清孔，第一次清孔后，检查泥浆各项指标，孔底以上0.2～1 m处的泥浆比重应小于1.15，含砂率不大于5%，粘度20～28 s，孔底沉碴厚度不大于100 mm。若不满足要求，进行二次清孔。

3.5 钢筋笼制作与吊装

钢筋笼制作及安装：纵向钢筋的接长，采用机械连接或焊接，纵横钢筋交接处均采用焊接；钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采用其他有效措施，以确保钢筋保护层的厚度。钢筋笼长度允许偏差50 mm，直径允许偏差10 mm。所使用钢筋等原料必须经检验合格后才能使用。钢筋笼加工前，主管施工员必须填写钢筋下料单，画出钢筋成型后的图形尺寸，然后对工人进行详细的技术交底。钢筋笼的制作必须严格执行有关验收规范和按图施工。制作完成后必须进行隐蔽工程验收，经验收合格后进行吊装。钢筋吊装时，要防止由于淤泥层承载力不足导致吊机倾覆。

3.6 冲孔灌注桩扩孔系数控制

冲孔灌注桩的扩孔系数是指单根桩混凝土实际浇灌量与理论浇灌量的比值，通常情况在1.05～1.10之间，如果在软土地层中扩孔系数的实际值要稍大一些。扩孔系数过小的话说明存在缩颈，过大说明存在孔壁坍塌情况。扩孔系数是衡量成孔质量的一个比较重要的指标。

前期施工的几根冲孔灌注桩由于钢筋笼制作速度跟不上成孔速度，导致

成孔后4 h内，钢筋笼无法下孔，孔壁出现局部小范围塌孔，因而扩孔系数较大。

后续冲孔灌注桩施工过程中，大型设备尽量远离正在成孔桩位行走，防止对孔壁产生扰动，造成局部范围塌孔，同时施工过程中加大泥浆比重，最大限度的发挥泥浆作用，施工时严格控制单桩成孔施工时间，要求成孔后混凝土浇筑时间间隔不超过2个小时。调整施工工艺后，冲孔灌注桩扩孔系数有所降低。

4 结论

（1）在淤泥地层需加大泥浆粘度、比重，确保泥浆在软弱地层中具有足够的护壁能力，防止孔壁坍塌。（2）钢筋笼吊装时，吊机行走在淤泥层中需考虑地基承载力，防止由于淤泥层承载力不足导致吊机倾覆。（3）混凝土浇筑时，需保持导管底距孔底部约30～40 cm，防止淤泥侵入到桩心，造成夹泥或断桩等。同时需严格控制单桩成孔时间，成孔后浇筑混凝土时间间隔不宜过长。（4）在淤泥层地质条件下，作为止水帷幕的搅拌桩，应在冲孔灌注桩施工前完成，便于和冲孔灌注桩密切结合达到止水目的。