傳統泥漿護壁結合加長護筒在北京市溫榆河畔某樁基工程中的應用

李志文 李志運 朱政

摘要：依托北京市東北部平原地區溫榆河古河道某樁基工程，分析在地下高水位和連續砂層工況下出現塌孔和縮頸現象時，由普通化學泥漿改為膨潤土結合加長護筒施工工法，針對性論述了施工過程控制要點，對于今后類似工程的施工具有一定的借鑒意義

關鍵詞：高水位，液化砂層，傳統泥漿，加長護筒，泥漿護壁鉆孔灌注樁

1 工程概況及工程地質條件

1.1 工程概況

案例項目位于北京市昌平區溫榆河北濱河路與魯疃西路交叉路口西北，東至未來科技城路，南至未來城溫榆河濱河大道，西至未來科技城核心區五號路，北至未來科技城核心區六號路，南側緊鄰溫榆河沿河綠化帶，為北京市東北部平原溫榆河古河道區域，距離現河流（溫榆河）約30m。項目樁基設計等級為甲級，受壓基樁采用樁端、樁側復式注漿工藝的后注漿鉆孔灌注樁，成孔方式為泥漿護壁，設計樁身直徑為0.8m，有效樁長為35m。樁端持力層為細中砂 / 黏質粉土層。設計單樁豎向承載力特征值為5000kN。

1.2地質條件

根據野外鉆探、原位測試及室內土工試驗成果的綜合分析，勘探深度75米范圍內的地層劃分為人工填土層、新近沉積土層及一般第四紀沖洪積層。場地內20m深度范圍內粉細砂②層、黏質粉土③2層、細砂③4層有輕微液化，液化最大深度達 9.95m。

1.3水文條件

根據工程詳勘報告，本工程建筑物±0.000=31.500m，樁頂設計標高為15.8m，擬建場地歷年最高地下水位曾接近自然地表，近 3～5 年地下水最高靜止水位絕對標高在27.00m左右。溫榆河水位標高約20.0m，近年最高水位為 26.06m。本工程勘察鉆探深度（75.0m）范圍內觀測到四層地下水。第一層地下水類型為潛水。潛水地下水位年變化幅度約為 1.00～2.00m。第二層和第三層地下水類型為層間水。第四層地下水類型為承壓水。

2 前期分析

2.1 施工問題

由于地質的特殊性，根據設計和地勘要求，需要在樁基施工前開展鉆孔試驗工作，現場第一次選取第196號灌注樁為試樁樁位，孔口設置長度為2m的鋼護筒，采用化學泥漿，化學泥漿摻量1.2kg，中午12：00開鉆，鉆孔耗時5小時40分鐘，下午6時在下放鋼筋籠過程中發生塌孔;第二次選取第135號灌注樁，采用化學泥漿，化學泥漿摻量增加至1.8kg，上午7：00開鉆，10：30挖深30m時發生塌孔;塌孔部位為基底以下8～10m位置。

2.2 原因分析

項目邀請地質專家組織勘查，經過現場研究分析，孔壁坍塌問題主要包括以下幾點原因 ：（1）現場緊鄰溫榆河，地下水位高，春季化凍后一定程度上又增加了地下水位，當樁孔施工位于承壓水層時，因為壓力處于較低水平，在壓力作用下就會向孔內流動，從而導致大量的水進入孔內，導致孔壁結構強度受到影響，引起坍塌;（2）該位置處于重粉質粘土層與粉細砂層交界處，并且重粉質粘土可塑性較強，遇水后體積變大，成孔孔徑變小，產生縮頸現象;（3）化學泥漿雖然制漿便捷快速，成本低，但是與沙子、泥漿和小顆粒物質不相容，密度接近于清水，泥漿比重小（傳統泥漿能達到1.1～1.3，化學泥漿一般小于1.0），化學成分不穩定，護壁時間相對較短，本工程為高水位下的連續砂層地質，不適用于化學泥漿。

3 應對措施

3.1 增設降水管井

本工程針對溫榆河和春季土體凍融導致的地下水位升高，增設將水管井是一種有效的處理方式，不僅能夠有效降低地下水位，而且能高降低樁孔側壓力，防止樁側水壓較高導致的孔壁坍塌。管井采用反循環鉆機成孔，地層自造漿護壁。井徑0.6mm，井孔保持圓正垂直，孔深8m。井管下入前應注入清水置換泥漿，并用水泵或撈砂管抽出沉渣，使井內泥漿密度保持在1.05～1.10g/cm3。

井管采用無砂砼管，在混凝土預制托底上放置井管，在底部中間設導中器，井管四周外包一層60～80目尼龍網，栓12號鐵絲，緩緩下放，當管口與井口相差200mm時，接上節井管，接頭處用玻璃絲布粘貼，以免擠入泥砂淤塞井管，豎向用4條30mm寬竹條固定井管。為防止上下節錯位，在下管前將井管依方向立直。吊放井管要垂直，并保持在井孔中心，為防止雨水泥砂和異物流入井中井管要高出地面200mm。井管吊裝就位后，及時填充濾料，用鍬將礫料沿井管四周均勻填料，防止架空。成井后，借助空壓機清除孔內泥漿，至井內完全出清水止，再用污水泵反復進行恢復性抽洗，抽洗次數不得少于6次。洗井在成井4小時內進行。

本工程根據現場作業面積和管井降水的作業半徑，分別在基坑內部增設20處降水管井和臨近溫榆河的基坑周邊增設10處降水管井，通過機械抽水的方式，將抽取的水排入外部管道中排出。滿足基坑鉆孔灌注樁施工要求。

3.2 優化泥漿配置

工程通過試樁確定采用傳統泥漿（膨潤土）進行護壁。現場設2m*4m*6m泥漿池，泥漿池底部和四周鋪設塑料布防止泥漿外滲。制漿設備采用泥漿攪拌機，為增加泥漿黏性，防止護壁剝落，添加纖維素;為控制泥漿變質及改善已變質的泥漿，添加火堿。鉆孔過程中，隨時采用泥漿比重計和粘度計測定泥漿各項性能指標，并填寫泥漿試驗記錄表，確保泥漿比重控制在 1.15～1.25，含砂率≤25%，粘度在27～38s，清孔后和混凝土澆筑前，在孔底500mm以內取樣的泥漿比重應≤1.25，含砂率≤8%，黏度≤28s。

3.3 選用加長護筒

由于大部分鉆孔的坍塌深度均發生在8 ～10m的位置，所以可采用加長鉆孔支護的方式，提高鉆孔孔壁穩定性，通過支護措施為鉆孔提供保護，防止孔壁坍塌，采用鉆孔支護能對鉆具提供導向，精確地控制樁體位置，起到保護鉆孔孔口的作用。 由于護筒長度越長垂直度越難以控制，且隨埋設深度增加護筒外表面摩擦阻力也會增大，因此護筒長度不宜過大，按照本次工程中的基本情況，加長護筒長度定為12m，直徑為1m，（護筒直徑一般比設計樁徑大100～300mm，保證加長護筒深度內樁體的有效直徑），采用厚度為12mm的鋼板制作。在液壓振動錘液壓夾的強力作用下以及護筒振動埋設過程中，為保證護筒上下口不產生變形，須在上下口外圍加焊加勁環。

施工時通過定位的控制樁進行放樣，首先采用旋挖鉆機引孔至12m，使用振拔機將鋼護筒吊放進孔內，找出鋼護筒的圓心位置，用十字線在鋼護筒底部，然后移動鋼護筒，使鋼護筒中心與鉆機鉆孔中心位置重合。同時用水平尺或垂球檢查，使鋼護筒豎直。護筒定為準確后開啟高頻振動機，用振拔機將鋼護筒打進地下，下放時注意依靠導向架來調整護筒傾斜度及偏位垂直度控制在1%以內，平面偏差控制在5cm以內，護筒頂面高出施工平臺約30cm。

混凝土澆筑完成后，先在原地將鋼護筒振松，后利用履帶吊與振拔機緩慢提拔鋼護筒，過程中保持振動錘和鋼護筒成一條直線。鋼護筒提拔速度不宜過快，以讓樁身混凝土緩慢填充護筒拔除后形成的空隙。長護筒拔出時間不宜過早，否則極易造成坍孔或頸縮;拔出時間過晚則易影響樁身混凝土成形效果，造成樁身出現有害裂縫或斷樁。根據現場經驗，一般在澆筑混凝土完畢后10～25 min開拔，特殊情況下不超過初凝時間。護筒拔出后，由于護筒本身占據空間和土體振動，產生的空隙應及時用混凝土填補，保證樁的充盈系數不小于1.1，超灌高度不小于1.0m。

4 結束語

文章針對鉆孔灌注樁采用傳統泥漿護壁結合加長護筒施工工藝在北京市溫榆河畔某樁基工程的實踐，闡述施工過程中出現的問題，并分析問題成因，最后總結多項有效的高水位下連續砂層鉆孔灌注樁施工方法，可供其他類似項目參考。

參考文獻：

[1]顧敏， 羅里奧. 旋挖成孔灌注樁樁基施工質量控制分析[J]. 工程技術研究，2021，6（6）：86-87

[2]杜帆，長護筒在鉆孔灌注樁施工中的應用[J].建筑機械，2019（4）： 119-121.