浅谈厚淤泥质土钻孔灌注桩的质量控制
摘要：钻孔灌注桩施工技术是我国土木工程施工中日益成熟的应用技术，并以较强的地质适应性以及较低的成本等方面优点得到业界的广泛认可。我国东南部沿海地区，常年降水量较多，气候湿润，土质成分中厚淤泥土层较多，大大提高了桩的施工难度。本文从探索厚淤泥土层土质特性以及钻孔灌注桩施工中存在的问题入手，并提出有效的应对策略，以期为提高厚淤泥土层钻孔灌注桩施工质量提供相应的参考。
关键词：厚淤泥土层；钻孔灌注桩；质量控制
在地基与基础工程中，基础工程的施工质量会直接影响到工程的整体施工质量，做好基础工程对减轻工程地基不均匀沉降等具有重要作用。钻孔灌注桩施工技术在我国土木工程施工技术应用中比较成熟的一项施工应用技术，并以地质适应性强和成本相对较低等方面的优点得到行业内的广泛认可。厚淤泥软土层因其自身的土体特性，不可避免地对桩基施工带来不利影响。
1.厚淤泥土层的软土特性
与其它土质相比，厚淤泥软土层在地基施工中存在以下特点：深厚淤泥软土层的高含水量，这是软土地基最为显著的特点。厚淤泥软土层主要由两部分构成，即为粘土以及粉土粒，并具有一定的负电荷，这就使得其很容易吸附空气中的水分，导致空气中被吸附的水分停留到软土的土粒表层，从而致使软土的含水率比一般的土质含水量要高很多，影响了土粒之间的粘结性，造成了软土的孔隙比较大，构成其独特的土层特性。深厚淤泥软土层的高流变性，使得土粒之间的粘结性较低，导致在内外力的作用下，即使对厚淤泥软质土进行过相应的施工处理，但是在一定期限后，轻者可能会引起软土地基的变形，重者可能会造成整个地基的坍塌，严重影响到软土地基的稳定性。
2.工程地质情况概述
以珠海市横琴某房建项目为例，用地面积169301.35m²，拟建多栋高层框架剪力墙结构住宅楼。根据地质资料分析，场地自上而下浅部为回填土（平均厚度3.7m）、中部为淤泥（平均厚度18.4m）、粘土（平均厚度5.9m）、中粗砂（平均厚度3m）、砾质粘性土（平均厚度4m），分布及厚度不均匀，属不均匀地基。基岩之上的地基土层以软弱土和中软土为主，属软弱场地土，基坑深度为10.6米。工程区处于河道岸边，不考虑地震震陷问题，但属于抗震不利地段。由于施工单位首次接触本区域项目，对地质情况不熟悉，以致出现不少三类桩的情况，作为本项目监督方对钻孔灌注桩施工过程中成孔、成桩两个重要环节的质量控制进行分析。
3.1
成孔的质量控制
3.1.1机械设备的就位
机械设备就位困难的主要原因是淤泥层地质条件较差。淤泥层位置较浅，机械设备的自重大很容易陷入而无法正常工作。一般情况下，更换石材或砖渣会使地基相对稳定。但这种处理也存在问题，因为机械设备的自重大，会导致石材或砖渣不均匀沉降，一旦沉降就会使原有的地基加固失去作用。此外，石头或砖渣的轨迹不规律，也会影响钻机的工作。如果用石粉代替石材，石粉的需求量非常大，由于成本过高，所以这种方法一般不轻易使用。
3.1.2钻进过程难控制
在钻孔的过程中，还应注意塌孔的问题，一旦发生塌孔会导致灌柱缩颈的现象发生，从而使桩颈的尺寸达不到设计的要求，最终导致桩无法正常使用。在厚淤泥的地质条件下进行施工作业，经过机械自身的重量以及外部负载的重量作用后，淤泥层就会处于运动状态，这个时候孔壁就非常容易受到它的影响，以致造成坍塌.钻孔灌注桩对于位置的精确度要求高，在钻头的钻进过程中，钻头的振动会引起淤泥层的震动，从而引起淤泥层的流动。钻头钻进位置也会发生不均匀沉降，导致钻进位置偏离预定位置和桩身位置倾斜。特别是在十字门水道附近开挖作业中，还可能会受到潮汐的影响。
3.2成桩质量控制
3.2.1钢筋笼下放
软弱土层条件下，桩长和配套的钢筋笼均比较长，本项目钢筋笼设计要求为直径为1．2m，长50m，主筋为20根18钢筋，钢筋笼分四节制作，这种情况下接头繁多，每个接头按单面搭接焊计算，除去浪费的钢筋不考虑，焊接就花费许多时间。施工前期，每个钢筋笼的下放时间较长。
3.2.2二次清孔的效果难保证
十字门水道附近的地质层主要为厚淤泥层+粉质黏土夹粉砂+中砂，淤泥层受外界荷载扰动情况下很容易出现塌孔、颈缩等现象，粉砂和中砂又具有很强的流动性，这种地质条件下再加上钢筋笼下放需要很长时间，泥浆已基本沉淀失去护壁排渣作用，二次清孔深度较大导致泥浆置换量很大，这在很大程度上也影响了桩基施工的质量和进度。
3.2.3桩基护筒埋设难
表面属于流动性淤泥层，挖设护筒时，淤泥层土体流动且遍布大石块，因此所有桩基的护筒全部为挖机成型，原本直径为1．4m的护筒普遍达到了直径为2m护筒的出土量，并且需要将沉入淤泥层深处的石头挖干净，这种情况下，一个护筒从开挖到回填好需要约4h的时间。一般桩基施工时，均需在施工的桩位之外位置再埋设1～2个护筒，以备流水作业。因桩位密集，施工钻机、起重机比较集中，挖护筒时淤泥层流动会影响其他桩机施工，因此只能等施工中的桩基灌注完混凝土才能开挖下一个桩位的护筒，这在很大程度上直接影响了桩基的施工进度。
4.钻孔灌注桩施工问题的应对策略
4.1选择合适的工料机
对于淤泥厚等不利地质条件，由于施工条件苛刻，这些因素对钻机等机械设备的性能有着严格的要求。此时选择正循环钻井设备。与其他类型钻机相比，正循环钻机在灌浆及灌浆效果方面更适合于厚淤泥地质条件下的桩基施工。此外，正循环钻机的稳定性优于其他钻机，与地面的接触面较大，对土层的扰动较小。桩基施工开始前，每台钻机至少应安装5块钢板。其主要目的是将钻机的载荷和钻井过程中产生的晃动分布到地面上，以减少对淤泥层的扰动。采用宽履带起重机，由于起重机的稳定性相对较高，施工环境要求相对较低，与轮胎相比，占用的空间相对较小，可以为其它设备的运行创造条件。
4.2钢筋笼和导管吊装
由于钢筋笼较长，主筋采用直螺纹套筒连接，钢筋接头拧紧后采用力矩扳手检查，且外露有效螺纹不得超过2P。钢筋骨架采用箍筋成型法，以确保钢筋笼的外径尺寸和垂直度；对于钢筋笼外侧保护层采用在钢筋笼上下端和中间每隔2m在同一横截面上焊接4个钢筋“耳朵”进行控制。下放钢筋笼时应防止冲刮孔壁，到位后钢筋笼处于悬吊状态且要固定牢固，防止浇筑过程中被混凝土顶托上冒或偏移。浇注采用直径为30cm的导管，每节长2～3m，配备几节0.5～1.0m的短管，短管位于导管最上端，管端用粗死扣或法兰螺栓连接，接头用橡胶圈密封防水。吊放导管要顺直、居中，导管下口应比孔底高0.3～0.5cm，漏斗下部锥体夹角为75度,满足混凝土初灌量的要求又避免沉渣堵塞管口。
4.3优化施工工艺
泥浆调制的好坏是钻孔桩施工是否顺利的关键指标。在桩基施工前，必须进行泥浆配合比试验，并通过试验确定泥浆配合比。这里主要选择更多粘土、钠离子含量粘土沉淀，增加10%膨润土与纤维素、0.59%氢氧化钠，根据这些的比例做好准备再匹配，这样做的主要目的是保证泥浆的各项指标。孔口段附近钻进过程还要注意通过控制盘来监控垂直度，如有偏差及时纠正，同时做好钻进记录，可随时根据实际情况调整泥浆指标和钻进速度。在成桩过程中，需控制好桩外表面与孔壁之间泥皮的厚度。泥浆过稀,容易坍孔;泥皮过厚,影响桩的承载力,因此施工过程中应严格控制泥皮的厚度。故应最大限度地降低成孔时间,以达到在最短时间内成桩,减少在孔壁上形成泥皮的时间。钻孔完成后，清理泥浆坑内的钻孔沉渣，直至清孔完毕。
4.4保证操作工人的专业水平
人的素质是影响建筑工程项目质量的决定性因素。在钻孔阶段，应确保依照区域顺序进行，由此防止因相互干扰或交叉作业的增多，而导致施工及管理混乱的情况发生。此外，设置专业的固定的钻孔作业班组，并对钻孔操作及质量管理人员做好必要的岗前培训工作，使相应人员可以更加熟悉与掌握平时的工作内容和质量控制点，大大提升了作业效率和质量。
5.结语
厚淤泥土层等不利于施工的地质条件，对钻孔灌注桩桩基施工方面的影响不可避免。在钻孔灌注桩实际施工过程中遇到的许多困难，要根据现场实际情况，并针对淤泥软土层的高含水量、易触变、高流塑性等方面的特点，事前进行质量交底，严格按编制的施工方案指导施工，做好现场施工管理工作，以确保厚淤泥质土层下地基的施工质量，本工程跟开区钻孔桩的质量检测情况明显好转，也对今后类似工程具有一定参考价值。
参考文献：
[1]段志军.厚淤泥地质条件下钻孔灌注桩施工难点技术分析[J]，建筑安全，2017(8)，43-45.[2]高玉国.深厚淤泥土层中钻孔桩施工[J]，居业，2015(6)，64-65.[3]GB51004-2015，建筑地基基础工程施工规范[S]，北京:中国计划出版社，2015.
点击咨询