軟塑性砂土中的鉆孔樁施工技術

摘 要:介紹在軟塑性砂土中施工鉆孔樁，根據不同巖性，人為控制鉆速，減少成孔時間，合理置換漿液，成功成樁技術。

關鍵詞:軟塑性砂土 鉆孔樁 技術

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)10(c)-0028-01

1 工程概況

小海互通立交地處長江三角洲沖積平原，根據設計提供的地質資料，互通內地層結構大致可分為三層:地層往下4m為軟塑狀粘土，埋深28m以淺為軟塑狀亞砂土及松散-中密狀砂土，深45以內為海相沉積的軟塑狀亞粘土夾砂層。整個互通內地下水位埋深均在2m以內，含水飽和的粉細砂受到外力作用會液化，土質含水量高，孔隙比大，強度低，力學性質差，承載力低，所以設計鉆孔樁均為50m左右的摩擦樁。

2 關鍵工序施工方案的確定

由于該地層為軟塑狀砂土，本身無造漿功能，在施工初期，我們采用常規的施工方法，孔外造漿選用優質黃土，泥漿比重控制在1.3左右，鉆進采用減壓鉆進，鉆進過程中，我們發現，在松散性砂層中，鉆進速度過快，造成護壁不充分，在加鉆桿時已經出現提桿費力，發生縮頸，而在中密性粉砂層中，由于泥漿置換砂層不充分，鉆進阻力過大，速度緩慢，現場實測，平均20cm/h，影響成孔質量，首件工程40m鉆孔樁成孔時間為155h，嚴重滯后了施工工期，并出現了坍孔現象，沉淀過快，護筒下陷等施工難題。

由于常規施工方法受阻，我們根據現場掌握第一手地質資料，適時對施工方案進行了優化調整。

2.1 護筒埋設

護筒選用剛度較好的含加勁肋鋼板護筒，四周采用換土回填，機械夯實及輔以筒內除土等方法沉入，并使護筒內徑大于設計樁徑30cm，以防止護筒下陷及成孔傾斜。

2.2 鉆進速度的控制

在第一層粘土層中，我們采用減壓鉆進由于要輔助造漿，鉆進速度控制在1米/小時，要求控制鉆速，以保證護筒底口深度泥漿護壁質量，防止護筒掉孔。在進入第二層軟塑狀亞砂土及松散-中密狀砂土層后，技術人員跟班為作業，每1h進行撈渣取樣，分析土質確定鉆進速度，根據多孔鉆渣分析及現場鉆進速度統計對比，我們確定了下面鉆進速度及控制措施。

軟塑狀亞砂土層:容易發生塌孔，鉆進過程中對原狀土擾動大，極易出現流砂現象且孔的垂直度不易控制，對于此層土，我們采用減壓鉆進，鉆進速度控制在2m/h，既要保證對原狀土擾動小，又要加強泥漿護壁功能，本段土層，我們定時在孔內投入優質黃粘土，利用鉆頭護圈擠壓黃土至孔壁，保證護壁，在投入黃土后，要充分空鉆，防止糊鉆，在鉆進過程中，根據鉆渣，隨時調整鉆頭壓重。保證鉆孔質量。

在進入中密狀砂土層后，由于鉆進阻力大，且砂層較為密實，我們采用全壓鉆進，通過外露鉆桿控制孔的垂直度。由于此段地層鉆速較慢且地層穩定，我們調整泥漿比重，減少鉆頭處可能造成的阻力，該段鉆進速度在30cm/h。

鉆至45m處進入第三層軟塑狀亞粘土夾砂層，此段地層基本上可以正常鉆進，鉆進速度為1m/h，地層本身具有造漿功能，所以我們適當減小泥漿比重，并且采用邊鉆進邊清孔，盡可能減少純清孔時間。

3 施工過程中的難點及處理

3.1 掉鉆

施工中幾次發生掉鉆事故，經調查均是在鉆至50m處時，鉆頭碰上夾卵層，由于采用全壓鉆進，卡鉆后進行強行鉆進，由于孔較深且阻力大，造成鉆桿扭矩偏大，斷桿掉鉆。我們采取的措施時在鉆至45m后，加大鉆渣檢查頻率，發現卵層，立即調整鉆進速度，采用減壓慢速鉆進，保證安全通過，一旦發生掉鉆，馬上組織打撈，防止砂層埋鉆。

3.2 縮頸

縮頸問題在初期是影響我們正常施工的最大障礙，主要原因是我們根據常規方法，鉆頭直徑選擇較小，一般采用比孔徑小1cm的鉆頭，結果在成孔后發現原地面往下15m處嚴重縮頸，成孔后探孔器無法下放。原因是在進入軟塑性砂層后，鉆速調整不及時，泥漿護壁不充分，而且鉆頭直徑過小，磨損嚴重，鉆孔直徑不夠造成的，查清原因后，我們在深15m處及時調整了鉆進速度，使泥漿護壁充分且加大鉆頭直徑至孔徑+1cm效果明顯。

3.3 清孔困難

由于全孔地質多為砂層，泥漿置換較為困難，并且地層限制，不可能長時間清孔，這也是造成縮孔的原因之一。我們的措施是在鉆至孔底3m左右時，開始邊清邊鉆，同時加大泥漿比重，盡可能地懸浮砂層，同時對沉淀池沉淀路線進行優化，加大沉淀池體積，并在清孔過程中對沉淀池進行及時清砂，這樣很大程度上減少清孔時間且效果良好。

3.4 沉淀過厚

沉淀過厚在正循環鉆機中表現特為突出，因為正循環鉆機是利用泥漿懸浮將鉆渣排出，對于粒徑小的砂粒容易懸浮沉淀，而粒徑大的砂粒懸浮困難，難以排出。而且鉆孔較深，孔內上、下泥漿參數偏差較大，在孔口處泥漿參數達標，但無法保證孔底泥漿參數。所以我們在清孔初期加大泥漿比重，增加浮力，并自制鐵皮小吊筒提取孔底泥漿進行檢測對比。待孔底泥漿指標達到控制數據后，開始提鉆，下好鋼筋籠后，我們要求每個孔都進行二次清孔，目的是防止沉淀過厚，二是通過二次清孔，使鉆孔內泥漿上下均勻，防止浮渣變成沉淀。

3.5 坍孔

施工過程中出現的坍孔基本都是由于工序組織不緊湊，成孔暴露時間過長或鉆機故障發生的，由于砂層地質自身穩定性差，成孔后單方面依靠泥漿壓力平衡孔壁壓力，時間過長就極易坍孔，我們在施工初期就注意到了這個問題并重新優化了施工方案，特別對成孔后的鋼筋籠焊接及砼灌注工序進行了對比組合，減少工序施工時間，坍孔問題達到了預期效果。

4 砂層中施工鉆孔樁的幾點淺見

(1)對于砂性地層中、長鉆孔樁必須到現場掌握第一手地質資料，了解當地同類型樁的施工經驗，不能單方面依靠設計地質資料指導施工。

(2)要根據不同土質，合理控制鉆進速度，特別對軟塑性砂層必須要減壓鉆進，不能一味追求鉆速，而使泥漿護壁不好，造成流砂或坍孔。

(3)對泥漿參數的控制要加大頻率，并隨機調整，第一次清孔含砂率可控制在3%左右，以減少成孔暴露時間，保證安全成孔，每孔須進行二次清孔，二次清孔后泥漿指標必須符合規范要求。

(4)清孔后提取泥漿要取不同深度泥漿，不能一味依靠孔泥漿指標，以防灌注砼時沉淀過厚，無法準確量測灌注深度。

(5)對各個工序間的協調配合要做為重點，盡量減少人為因素造成事故。