浅析旋挖灌注桩泥浆悬浮法机械清孔施工技术

浅析旋挖灌注桩泥浆悬浮法机械清孔施工技术

丁文军 林爽 蒋俊

十九冶成都建设有限公司  611730

摘要：旋挖灌注桩作为一种新型基础工程，在我国基础设施建设中得到广泛的应用。泥浆悬浮法机械清孔施工技术是旋挖灌注桩施工过程中的关键环节，对于保证桩基质量具有重要意义。本文将从施工准备、开挖浆池、浆沟、泥浆制备、埋设护筒、钻进成孔、终孔验收、清孔排渣、钢筋笼制作与安装、导管安装、水下混凝土浇筑等方面，详细分析这一技术的施工流程和要点。

关键词：旋挖灌注桩；泥浆悬浮法；孔底沉渣；机械清孔

旋挖灌注桩作为一种环保、高效、经济的桩基施工方法，在我国基础设施建设中得到广泛的应用。其施工过程包括泥浆制备、钻进成孔、清孔排渣、钢筋笼制作与安装、导管安装、水下混凝土浇筑等环节。其中，泥浆悬浮法机械清孔施工技术对于保证桩基质量具有重要意义。

1建筑材料的制备

在进行桩基施工之前，要对施工图纸、勘察报告、技术规范、质量要求及工期要求等内容进行熟悉和解。为保证钻孔和深度符合设计图规定的钻孔直径和深度；根据勘测报告中所述的工程地区的地质情况，做好相应的超前钻探工作，同时做好工程现场的清扫工作，保证地表的承载力能够满足旋挖钻机和重型设备运输车的需要。同时要对现场施工人员、材料供应商等参与方进行沟通，对各个岗位的工作进行详细的说明，对各个岗位的工作进行详细的划分，对施工的工艺规范以及对质量的需求尽可能地把握，确保项目的质量和进度。

2开挖浆池和浆沟

在进行注浆之前，应依据桩基础布置情况，选定适当地点进行喷浆槽及喷浆。该浆液槽由型钢为骨架，薄钢板制成（3米×1.5米×1.5 m）（长×宽×高），以确保配制的泥浆容量满足钻探所需的所需泥浆。加强对浆池周围的防护，防止人员和物体掉落。注浆沟渠选用工地就地进行，以确保灌注桩后的水泥浆能够顺畅地从桩孔进入泥浆池，从而达到循环利用的目的。

3泥浆制备

在旋挖法中，泥浆是旋挖法中最重要的一环，它是旋挖法中的核芯所在，要使钻孔中的泥浆达到不漏浆。在进行泥浆悬浮式机械成孔过程中，使用的是人工配制的钠基膨润土，原料比例是：水：膨润土：氢氧化钠=1000:(80~120):(1.5~0）。在一些特别的情况下，还可以添加适量的纤维素，将其混合后放置24小时或更长时间。在工程中，利用平钻将大粒泥土和碎石从地层中取出，利用泥浆的表面张力使细小的土石悬浮于孔底，使其不产生沉淀。

研制出的水泥砂浆，其物理性能、流变性能及稳定性均较好，性能指标包括：密度、粘度和含砂量等。

钻井液密度宜为1.15~1.30，粘性宜为20~25秒，砂含量不宜超过4%。在施工过程中，要结合具体的工程地质条件，水泥浆的配比要达到规定的标准。膨润土泥浆能在孔壁上形成一层泥膜，防止其它杂质对水泥浆的侵蚀，从而使水泥浆的品质下降。由于泥浆的粘性所产生的泥浆的表面张力，使成孔中细小的粒子悬浮起来，同时又因为旋挖钻机不断将大颗粒土和岩石抽走，使得成孔后，孔底几乎没有大颗粒土和岩石，而细小的泥土和岩石则漂浮在淤泥中，所以没有沉淀物。

4埋设护筒、钻进成孔

桩位布置完毕后，开始埋置护筒，护筒的中心位置和垂直度要符合桩的使用条件。护套由挖掘机和铲斗向下推进，距桩心和护心距不超过50毫米。护筒的材质为钢筋混凝土，其厚度不少于10毫米，其内径宜比桩径大200-300毫米，护筒的顶面应该高于地表500毫米，在护筒的顶部应该有1~2个溢浆孔，保证泥浆正常流出，护筒应用经纬仪调平，坡度不大于1%。在施工过程中，如果遇疏松、松软的地层，则护筒必须通过渗透层或松软的地层，打入其下的粘土层不得少于1.0米。现场地存在承压水时，保护筒顶部要高于已经稳固的承压水位1.5米以上。在埋设护筒后，要在护筒周围均匀均匀地回填泥土，并进行层层压实，以避免护筒发生倾斜和位移。

在打桩之前，首先要确保施工表面的平坦，具有一定的受力能力，同时要确保机体的稳定和钻杆的垂直度。安装调试完毕后，进行施工操作。钻孔速率要随着地层的改变而调整。钻孔时，泥浆暂存点距钻孔孔至少要有6米以上的间距，并要将泥浆清除，以便运输。在保证所要求的液面水平相同的情况下，随钻井速率的变化，及时进行补浆；钻进施工前后及抽出钻斗后，要对钻斗与钻杆联接栓栓、钻斗门联接栓及钢索破损状况进行检测，并将其上的泥渣清理干净。在钻孔施工中，如果发现地下水，塌陷，收缩等异常现象，必须立即进行处理。

5终孔验收，清渣（初测孔底沉渣）

根据施工机具、钻井条件、基岩埋深、岩性特点，通过钻屑的粒度、硬度、颜色的改变，结合钻具振动状态和钻进转速的不同，确定能否达到承载层。其具体做法为：（1）依据工程地质数据和勘测结果，计算钻孔灌注桩的埋深，估算钻孔至地层厚度所需要的时间；(2)定期观测钻杆下钻的深度，判定钻进速度（在强风层内，钻进速度通常是20厘米/小时至50厘米/小时，而在中风层中，速度小于20厘米/小时）；(3)检查钻具有无不正常震动，有无不正常声音。在确定孔深之后，要用平底清孔钻清孔，将大颗粒的土石混和物从孔底抽走，利用泥浆的表面张力使细小的土石悬浮于淤泥之中。在钻孔结束后，要注意孔口的防护，及时测定孔深、孔深及一号孔底沉渣，并作相应的纪录。

6钢筋笼的加工及施工（二次测孔底沉渣）

按照设计图，对主筋、箍筋、加劲筋等材料的长度进行计算，将需要的钢筋调直后，用切割刀批量切割好，待加工的主筋、箍筋、加劲筋的尺寸大小不一，要分开放置，以免混淆使用。

在制造钢筋笼时，要把支架按照2米间隔放置在同一条水平线上，并将已确定长度的主筋平整地放置在焊接支架上，使其与钢筋之间的距离达到一定程度，并按照设计的规定，将其插入到混凝土中，使其与钢筋的纵向方向一致，并与其进行点焊，并按照JGJ 18-2012《钢筋焊接及验收规程》的有关规定进行焊接。将预制好的钢筋笼置于桩基础的工地上，采取“上盖下压”的方法。

在吊装过程中，将钢筋笼吊入孔内，使其与地表平行。施工时要缓慢进行，钢筋笼不准向左或向右转动，如发现有阻碍，使其难以下降，必须马上停止，等待事故发生后再做处置。不能高提猛降或强行降水，避免与井壁发生撞击而产生沉淀。在吊装过程中，应注意对其顶部高程进行严格的控制，以避免其产生上浮现象。

钢筋笼安装完毕，检验结果符合要求后，应及时对钻孔内的钢筋笼进行加固处理，并及时对钻孔内的泥浆进行二次检测，并做好相应的记录。

7导管安装（第三次测孔底沉渣）

管道应该选用300毫米口径的钢管。在下入管道之前，要仔细地检验每个管道的接头，以确定其是否连接良好。第一批施工之前要进行一项水力测试，测试其接头的密封性，其测试压力为孔底静水压力的1.5倍，以及在浇筑混凝土时所承受的内部压力的1.3倍，通常是0.6-1.0 MPa，不渗漏即为合格；管道接头处采用密封环，并涂上牛油，以保证其牢固的密封。当下管时，调整好与导管的长度相匹配。将管道下到中心位置时，要仔细测量其真实长度，保证管道底部与底部之间的间距为0.3-0.5米。完成钻孔灌注桩后，再次对钻孔内的泥浆进行检测，并做好相应的记录。

8混凝土在水底的灌筑

(1)预制桩的混凝土。在桩基施工中，水泥、砂石等胶凝材料及粗、细骨料及外加剂等材料的品质均需取样检验，以确定其配比方案。塌落度以180-220毫米为宜，水泥掺量不得少于每立方米在320公斤，混凝土的水胶比不超过0.45，含砂量在40%-50%范围内，以细砂为主；粗集料最大颗粒直径不能大于30毫米，加筋间距不得超过1/3。(2)第一次封底混凝土浇筑数量的计算。为确保首次灌注混凝土能将导管中的浆液全部抽尽，并将导管出口处全部淹没在流动混凝土中，首先应按压力均衡原则进行计算。(3)灌注桩的混凝土。对第一次灌注的混凝土进行详细的分析，并对第一次灌注的混凝土进行严格的控制，以确保第一次灌注的混凝土可以将导管内的浆液全部抽出来，同时将导管的下部埋设在一米以下的深度内，确保将底部的沉渣尽量冲刷干净，是控制桩底沉渣厚度和减小桩基础沉降的关键。桩基础的混凝土，采用槽车输送和管道灌注，一旦灌注，必须不间断地进行，不能中断；浇筑时，要密切关注漏斗中的混凝土下落以及井底的上升与降低，并适时测定孔口的混凝土液面，以指导导管的吊装与拆卸；在进行水下混凝土浇筑时，为有效地控制成孔深度，必须对钻孔中混凝土表面与孔口间的间距进行测量；在浇筑过程中，必须对加固物进行保护，以避免其浮起；当混凝土浇筑至设计高程附近时，进行所需混凝土体积的估算，为避免不必要的损失，必须考虑到导管和运混凝土泵中所需的混凝土。

参考文献

[1]张军.钻孔灌注桩施工方法应用[J].建设科技,2022(Z1):144–146.

[2]李伟权.气举反循环钻应用于超大超深钻孔灌注桩的施工工艺[J].交通科技,2018(1):61–64.