无泥浆钻孔灌注桩工艺在淤泥地层的应用

1、无泥浆钻孔灌注桩工艺在淤泥地层的应用李雷鸣（中建八局第一建设有限公司，济南，250100）摘 要 为了响应绿色施工、环保的要求，济青高铁红岛站钻孔灌注桩基施工采用了长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼工艺、旋挖钻孔钢套管跟进工艺，实现了钻孔灌注桩的无泥浆施工，并通过一系列技术措施,，保证了施工质量，带来了良好的经济、社会效益，为同类的钻孔灌注桩工程提供了参考。关键词 无泥浆钻孔灌注桩 淤泥地层 长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼 旋挖钻孔钢套管跟进中图分类号 文献标识码 文章编号 Application of Non-mud Bored Pile Technology in Sludge LayerLi Lei

2、ming(The First Construction Limited Company Of China Construction Eighth Engineering Division, Jinan, 250100, China) Abstract In response to the requirements of environmental protection, green construction, Hongdao station of Jinan-Qingdao high-speed railway, the construction of bored pile adopts tw

3、ist drill-concrete pump piles and auger drilling with follow-up steel casing, without drilling mud. A series of technical measures ensure the construction quality，also make economic and social benefits，which provide a reference for the similar construction of bored pile.Keywords Non-mud bored pile;

4、Sludge layer; Twist drill-concrete pump piles; Auger drilling with follow-up steel casing软土层中施工钻孔灌注桩，传统工艺依靠泥浆护壁及排渣，甚至需要采取毒性更大的化学泥浆，过程中产生的大量废弃泥浆会对环境造成严重的污染。因此,如何减少甚至实现泥浆的零排放，对环境保护、绿色施工具有重要的意义。济青高铁红岛站的钻孔灌注桩施工采取了长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼工艺、旋挖钻孔钢套管跟进工艺，实现了钻孔灌注桩的无泥浆施工，取得了良好的效果。1 场区水文地质情况红岛站场地工程地质主要为滨海沼泽带区，地貌类型主要为滨海堆

5、积浅滩，地形较为平坦，地表现状为虾池、养殖场、平地等，地下水位在地表以下12m处。场区第四系主要为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、全新统海相沉积层（Q4m）及上更新统冲洪积层（Q3al+pl），基岩为中生界白垩系下统青山群八亩地组（KqB）及中生界白垩系下统青山群石前庄组（KqS），受区域构造影响，部分钻孔中揭露有相应岩性的构造岩。地层呈现典型的上软下硬特征，地层自上而下为褐色、黄褐色素填土，稍湿，松散稍密，厚约2m；灰黑色淤泥质粉质黏土，流塑为主，局部软塑，厚度68m；褐黄色粉质黏土，硬塑可塑，厚度23m；全强风化凝灰角砾岩，层厚5-6m；中风化凝灰角砾岩，强度1025MPa，层厚10-

6、12m；微风化凝灰角砾岩未揭穿，强度40100MPa。2 钻孔灌注桩设计情况红岛站钻孔灌注桩分为基坑围护桩、工程桩两种，基坑围护桩直径800mm、1000mm，桩长15m24m不等，工程桩直径1000mm、1200mm，桩底深入中风化岩层12倍桩径，设计为端承桩。根据不同的地层采取了不同的施工工艺。经过对场区地质勘查报告进行研究，发现部分基坑围护桩全桩长均处于素填土、淤泥质粉质黏土、粉质黏土、全风化凝灰角砾岩地层中，此部分桩基决定采取长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼工艺施工。其他桩基部分入中、微风化凝灰角砾岩，采用旋挖钻孔钢套筒跟进工艺施工。3 长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼工艺长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋

7、笼工艺是在CFG工法桩基础上发展的新型的桩基础施工工艺。该工艺利用长螺旋钻机钻孔至设计标高，同时排除孔内土渣，停钻后在提钻的同时通过设在内管钻头上的混凝土排出孔，用砼输送泵压灌混凝土（坍落度180220mm），至设计桩顶标高后，移开钻杆，利用振动锤夹住250mm钢芯管插入钢筋笼内将其压入桩基砼。工艺流程如图1，该工艺操作要点如下：(1) 在螺旋钻机动力头底面停留水平位置相对应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。(2) 成孔到设计标高后停钻，立即泵送压灌混凝土，中空钻杆充满混凝土后，边灌注混凝土边提钻杆，严禁先提管后泵料，压灌混凝土提钻杆时要慢速均匀，始终保持孔内混凝土具有一定压力

8、，钻具的提升速度一般为1.21.5m/min，以保证孔径及混凝土密实度。成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。压灌过程中，钻杆不得回转。(3) 钢筋笼加工时笼底主筋向内弯折焊接成锥尖形状，方便钢筋笼插入桩基砼。(5) 钻机开钻前将带振动装置的芯管平套入钢筋笼，钢丝绳绑扎牢靠后，以吊车将钢筋笼连振动装置起吊立于桩位旁，成孔前应先做好起吊准备工作。(6) 成孔后利用吊车起吊振动锤，连同钢芯管，将钢筋笼一起置于素砼桩位处，利用自重下沉稳定后，保持钢筋笼垂直度，启动偏心振动锤，将钢筋笼下入素砼桩内设计深度；(7) 砼坍落度大，流动性好，石子能在混凝土中悬浮而不下沉，不会产生离析，放入钢

9、筋笼容易。图1 长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼施工工艺流程图该工艺具有以下特点：(1) 不需水，不需要泥浆护壁不排污、不受地下水位影响、不挤土，环境影响小； (2) 桩尖无虚土，防止了断桩、缩径、塌孔等施工通病，施工质量容易得到保证；(3) 成桩速度快，施工效率高； (4) 低噪音、无振动、不扰民；(5) 穿硬土层能力强、成孔成桩一机一次完成、操作简便；(6) 缺点是受长螺旋钻机能力限制，不能施工入岩的桩基。4 旋挖钻孔钢套筒跟进工艺入岩部分桩基采用旋挖钻机施工，在旋挖钻机上改装增加护筒驱动器，通过动力头与驱动盘、连接盘、套管驱动器及套管、筒靴相连，将扭矩及压力传递给套管、筒靴，边旋转，边下压钻入

10、地层1，套管钻入与钻机取土交替进行，实现钢套管下放，直至穿过易坍孔淤泥层、土层直至岩层。淤泥层、土层采用短螺旋钻头或土层旋挖钻斗钻进，岩层采用筒钻钻进，孔底清渣采用平底捞渣斗。桩基砼灌注完成后旋挖钻机再次就位，用护筒驱动器连接已埋设的钢套筒，拔出钢套筒。该工艺操作要点如下：(1) 该工艺采用专业或经过改装的旋挖钻设备，利用多节钢套筒接长穿越软土层，钢套筒单节长度16m不等，钢套筒采用企口、卡扣接长。(2) 首节钢套筒下放后要利用护桩拉线检测钢套筒的定位偏差在规范允许范围内，调整合格后钢套筒下沉和钻土交替进行，直至套筒到达下卧硬层。(3) 旋挖钻机扭矩功率需要根据岩层的硬度来选择，本项目入中风化

11、凝灰角砾岩层，选择扭矩为360KNm的旋挖钻机。(4) 孔底沉渣必须用平底捞渣斗清理干净，必要时反复清孔。(5) 拔出钢套筒时尽量避免旋转钢套筒，慢速静拔。(6) 砼配比设计时采用缓凝型减水剂，使用前进行和易性检查。该工艺具有以下特点：(1) 钻孔速度快，功效高，旋挖钻的施工效率远高于正反循环、冲击钻机。(2) 不需要泥浆护壁，无污染，绿色环保。(3) 用钢套筒穿越宜坍、易缩径地层，成桩质量稳定，并有效减少砼超方，节约成本。(4) 砼灌注完成后钢套筒上拔不及时容易导致拔套筒困难。(5) 目前该工艺已经成熟，但运用相对较少，钻机数量相对而言偏少。5 结语红岛站桩基共计3234根钻孔灌注桩，少部分按照长螺旋钻孔泵压砼后置钢筋笼工艺施工，大部分采用旋挖钻钢套筒跟进工艺施工，用时120天完成，工期、质量均得到保证，而且实现了无泥浆排放，大大降低了施工成本，避免了环境污染，其中旋挖钻孔钢套筒跟进工艺地