泥漿護壁鉆孔灌注樁群樁樁基施工

中國水利水電第十三工程局有限公司

摘要：當建造比較大的工業與民用建筑時，若地基的軟弱土層較厚，采用淺埋基礎不能滿足地基強度和變形要求，常采用樁基。樁基礎是大型結構物深基礎應用最多的一種基礎形式，樁基將荷載通過樁傳給埋藏較深的堅硬土層，或通過樁周圍的摩擦力傳給地基從而滿足承載力要求。鉆孔灌注樁是樁基礎中最常見的一種形式，有承載能力高，沉降小等特點，本專題將通過巴基斯坦卡西姆港應急火電站試樁樁基工程為例，重點介紹泥漿護壁鉆孔灌注樁在灘涂軟弱夾層施工技術。

關鍵詞：群樁；泥漿護壁；反循環；鉆孔灌注樁；灘涂

一 概述

擬建的卡西姆應急火電站電廠位于巴基斯坦卡拉奇東南阿拉伯海灘上，廠址與阿拉伯海之間是海邊灘涂，生長著灌木、紅樹林。場地整體上較平整，地勢西北高、東南低，東南側有部分區域被海水淹沒。為確保干地施工條件，現場廠區采用碎石土進行了填筑，填筑厚度0.5～2.5m。

二 工程地質條件及水文條件

2.1工程地質條件

根據鉆孔巖芯揭露情況，結合現場地質調查情況可知，廠區部分區域有厚度為1.0～7.50m的粉砂層；大部分區域都存有厚度0.90～8.60m淤泥質粘土②2層。

2.2水文條件

據勘察資料，鉆孔中觀測到的地下水位埋深在0.00～1.04m。

廠區場地淺部地層滲透性較好，地下水水力聯系強。地下水位受潮汐影響，抬升、下降更替變化頻繁。退潮時，地下水位高于海水面，場地地下水向東南徑流、排泄匯入大海，此時場地地下水位下降。漲潮時海水面高于場地地下水位，高潮位時海水面高程在3.5m左右，海水對場地內地下水進行補給，水位抬升。

三 現場情況分析

從地層分布情況來看，建筑物基礎埋置深度范圍內的地基土層的承載能力較差，且存在地震液化問題及軟弱下臥層。同時，廠區地處海灘潮汐降落使得地基基礎穩定受到影響。

根據勘察資料以及火力發電廠各建構筑物的具體情況，通過經濟、技術上的全面比較，同時考慮巴基斯坦當地地基處理施工能力、施工方法及設備情況，計劃廠區的地基處理采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁樁基。

由于廠區地處海灘，有較厚的淤泥質土層，且地下水位較高且受潮汐影響，灌注樁在鉆孔過程中很容易坍孔。綜合考慮各種鉆機的優劣勢，采用泥漿護壁反循環鉆機鉆孔施工。反循環鉆機本身具有造漿功能，若遇粘土僅需少量泥漿就可以滿足護壁要求，且反循環鉆機在鉆孔過程中就一直在做著清孔作業，完成鉆孔后的沉渣很少。本例將采用反循環鉆機成孔工藝進行施工。

群樁施工，樁間距較小，樁位較密，必須先對樁位進行編號，按照從里到外的原則，確定好樁機行走路線，避免施工過程中干擾。群樁施工各灌注樁工序相同，在施工過程中合理安排各道工序，組成流水專業化作業班組可有效加快施工進度。

四 鉆孔灌注樁施工

4.1泥漿護壁反循環鉆孔樁施工工藝流程（見下圖：）

反循環鉆孔灌注樁施工工藝流程

4.1施工準備

（1）、組織各相關人員做好技術交底，層層落實到人。

（2）、施工前先對群樁樁位進行統一編號，組織測量人員利用GPS或全站儀根據提供的導線控制點進行樁位放樣，確定施工群樁各樁的位置。對于群樁基礎，樁間距較小，為防止穿孔減小樁基相互的影響，可跳樁施工。

（3）、施工場地準備

對灌注樁施工區進行清障，整平壓實，布置排水設施和泥漿循環系統，原材料儲地和鋼筋籠制作場地，進行硬化處理。

（4）、機械設備完好并到位

根據施工現場實際情況，選擇滿足施工要求的施工設備。部分設備可采用當地租賃方式。

（5）、原材料

1）水泥：采用抗硫酸硅酸鹽水泥。2）砂：采用中粗砂，細度模數控制在2.5左右。3）碎石：采用（16-32.5mm）碎石。4）鋼筋：按照施工圖和技術規范要求選擇合格的鋼筋，并對所采購的鋼筋進行取樣、抽檢。5）粘土或膨潤土。

（6）、泥漿配制

泥漿的配制：為保證中層易液化坍塌砂質層的成孔質量和最終能將孔底清理干凈，對泥漿的比重與粘度制定嚴格的指標，本例采用當地的膨潤土（如右圖）。優質的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內泥漿外滲，大大減緩孔內水頭降低的速度，這也是使孔壁穩定的有效措施。

泥漿參數嚴格按以下幾個原則確定：a、在鉆孔過程中要滿足成樁過程的護孔要求；b、在成孔之后，停止、等待砼灌注時間內孔底沉渣不超過規范和設計的技術要求，制備泥漿比重控制在1.03～1.10之間，粘度18～22S，砂率小于1%。

4.2、樁位確定

由于是群樁基礎，工期緊，交叉作業較多，放樣后不易保存。項目采用GPS進行定位放樣。提前在廠區設置控制點，對樁位及時測放。對已放樣點及時校核、補充。

4.3、護筒埋設

護筒作用：①、固定樁孔位置；②、保護孔口，以及防止地面土石塊掉入孔內；③、提高孔內水位，增加泥漿水位（壓力），維護孔壁穩定，防止坍孔；④、可作為樁頂標高控制依據之一；⑤、防止鉆孔過程中的沉渣回流。

群樁基礎為使護筒多次有效地重復利用，護筒采用8-10mm厚鋼板卷制焊接而成。根據地質情況選擇埋設護筒深度。護筒內徑大于孔徑直徑100mm。本地區地下粉砂或淤泥質土夾層約0.9～8.6m厚，為確保鉆進孔壁安全和鉆進速度，本例護筒采用長度為5m的護筒，由于地下水位較高，鉆孔直徑不大，且上層為松散土層和淤泥質土層，使用沖擊鉆將5m護筒逐步夯入土層（如圖所示）。護筒在貫入過程中，需注意對周邊樁位的影響，盡可能與正在施工的其他樁位隔開一定距離。

護筒埋設必須隨時監測貫入的垂直度。在埋設完畢后，把護筒四周的土壓實擠實，護筒中心平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%

4.5、鉆進成孔

鉆機對位以控制樁拉十字線控制，鉆頭對準十字線交點，符合偏差要求后開始鉆進。

鉆機就位后須對鉆桿的垂直度進行矯正，確保鉆進方向。鉆桿的垂直度檢測可用靠尺或經緯儀全站儀等檢測。鉆孔施工必須控制好鉆進速度。當遇到淤泥質土或砂質土時，受鉆頭、鉆桿自重作用，進尺較快，應減緩鉆進速度，確保泥漿護壁質量。鉆進過程中，隨時檢測泥漿比重、含沙量以及泥漿粘度。

（c）鉆進成孔過程中，注意保持孔內靜水壓力平衡，及時調整泥漿技術參數，原始記錄要及時填寫，保證資料齊全。不同標高的土層變化情況標識清楚，察看是否有大的變更；以便于地質剖面核對。若發現地質情況與實際不符，要及時與咨詢工程師溝通，確定下一步實施方案，并形成書面文件。

4.6清孔

清孔是樁基施工、保證成樁質量的重要一環。當鉆孔達到預定深度時可將鉆頭提升30～50cm，繼續旋轉鉆機空鉆抽吸孔內含有鉆渣的泥漿，直至將孔底所有沉渣置換出來，清孔過程中隨時采用泥漿比重計、含砂測定儀、泥漿粘度計對出漿管的泥漿進行檢測，直至滿足要求。

清孔后嵌巖樁樁底沉淀層厚度要求不得超過5cm。清孔后的成孔質量經檢測滿足要求后才可移開鉆機。

4.7下導管

導管安放前必須進行仔細檢查。①一般選用250mm內徑套絲導管，導管內壁力求光滑、順直、光潔，無局部凸凹，各節導管內徑大小一致導管連接部位內徑偏差不大于2mm。②導管安裝使用前按規定做水密試驗，保證灌注砼作業是導管內不滲漏，合格后才能投入使用。③底管長度不小于4m。導管總長根據樁孔深度調配。④下導管前對每節導管進行編號，注明長度，節與節之間的連接緊密不漏水，導管安完，其底部應距孔底0.3～0.5m。

4.8鋼筋籠制作、存放、運輸、下放

1）鋼筋籠制作

在鉆機成孔前，應提前進行鋼筋籠的制作，及時就近放置鋼筋籠待吊裝。鋼筋籠制作在專用的加工平臺上進行。

鋼筋籠制作根據施工圖紙和技術要求進行下料、配筋，然后制作成形。

主筋采用單面搭接焊，搭接長度大于10d（d為鋼筋直經），主筋焊接后，進行機械性能試驗，試驗合格后方可使用；加強箍筋內置，與主筋焊接；螺旋箍筋與主筋采用點焊法。鋼筋籠同一截面接頭數量不超過主筋總根數的50%，相鄰接頭縱向間距不小于800mm，符合設計要求及規范規定。

鋼筋籠制作完成后需要通過技術人員驗收，驗收合格后進行狀態標識，不合格的鋼筋籠要進行重新制作。

2）、鋼筋籠存放與運輸：制作好的鋼筋籠應放在平整、干燥的場地上，存放時，每個加勁筋與地面接觸處都墊上等高的方木，以免粘上泥土。每組鋼筋籠的各節（若分節）應排好次序，便于使用時按順序運出。存放的鋼筋籠用彩條布遮蓋，以防雨防潮防銹。

3）、鋼筋籠的起吊和就位：在鋼筋籠吊放前應及時用\"檢孔器\"（如右圖）對合格的成孔進行孔徑、垂直度復測，如發現\"檢孔器\"在下沉遇到障礙時應重新掃孔，并經咨詢工程師認可后方可進行吊裝工序。鋼筋籠起吊采用2臺吊車，4點起吊（如圖）。盡量減小鋼筋籠變形。

4.8混凝土澆筑

4.8.1水下混凝土澆筑

（1）、灌注水下混凝土是鉆孔樁施工的重要工序，應特別注意。鉆孔應經成孔質量檢驗合格、清孔驗收合格后，在30分鐘內必須開始首罐砼灌注工作。

（2）、灌注前，對孔底沉淀層厚度應再進行一次測定。如厚度超過規定，需進行二次清孔，本例經多個孔位觀測未見沉渣厚度超標現象。

（3）、在清孔以后灌注以前，在孔底會有一定量的泥漿沉淀，混凝土初灌量就是為了保證灌入的混凝土能將導管埋置一定的深度，從而保證整根樁混凝土的連續性，這樣在整根樁之間就不會出現泥漿夾層，也就是所說的斷樁情況的發生。簡單的說就是為了防止斷樁。

初灌時使用球膽作為隔水塞（如右圖），確保初灌混凝土質量和混凝土的順利灌注。

灌注時應滿足埋管深度2.0～6.0m的要求，灌注過程中及時用測繩測量混凝土面上升高度，計算導管埋設深度，確定導管拆卸長度。

（3）、拉開堵口將首批混凝土灌入孔底后，立即測探孔內混凝土頂面高度，計算出導管在混凝土內的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如發現導管內有大量進水，表明出現灌注事故，應按事故處理方法進行處理。

（4）、灌注開始后，應緊湊、連續地進行，嚴禁中途停工。在灌注過程中要防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出或從漏斗外掉入孔底。使泥漿內含有水泥而變稠凝結，而使測深不準確。灌注過程中，應注意觀察管內混凝土下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土頂面高度，正確指揮導管的提升和拆除。

導管提升時應保持軸線豎直和位置居中，逐步提升，要保證導管底部埋入混凝土深度滿足要求，并不得漏水。

（5）、在混凝土面升到鋼筋骨架下端時，為防止鋼架骨架被混凝土頂著上升，可采取以下措施：

①、盡量縮短混凝土總的灌注時間，防止頂層混凝土進入鋼筋骨架時，混凝土的流動性過小，建議使用緩凝劑；