旋挖钻机成孔灌注桩工艺在砂层中应用以与应注意问题

摘要：在沙漠地区且不含地下水的砂层中，采用旋挖钻机进行成孔作业，难度非常大，本文通过对陕西神华榆林灌注桩（φ800mm）全厂试桩工程施工实例，详细介绍旋挖钻机在不含地下水的纯砂层中施工时的关键技术点以及应注意的一些问题。
关键词：成孔，聚合物泥浆，孔底沉渣，清孔，水下混凝土灌注

1、工程概况

神华陕西甲醇下游加工项目灌注桩全厂试桩项目，共分五个区，有三个区为端承摩擦桩，要求桩端进入中风化泥质砂岩；其余两个区为摩擦桩。
场地地处陕北黄土丘陵向毛乌素沙漠过渡地带，地层以砂层为主，局部含有泥质砂岩和砂质泥岩。42m的范围内未发现地下水。

2、施工难点的分析

⑴成孔：该地层10m以上为比较松散的细砂层，标贯击数4-20击，10m以下砂层属于中密到密实的细砂，标贯击数30-100击，此地层也无法采用干孔作业，只能采用泥浆护壁的水下钻孔作业，因此泥浆的选用尤为重要，是保证成质量，防止出现塌孔的关键。
⑵孔底沉渣的控制: 孔底沉渣直接关乎桩基的竖向承载力，成孔后如何将孔底的砂沉淀清理出来显的尤为重要。
⑶充盈系数的控制:充盈系数直接关乎施工的成本和试验的结果，在设备以及钻具的选用上一定要合理适用。

3、施工方案的确定

⑴施工流程
桩位测放就位 钻进 清孔 成孔质量检查
吊装钢筋笼下设导管灌注前清孔水下混凝土灌注
起拔护筒
⑵泥浆的制备
①选材：采用聚合物化学剂、纯碱，这种泥浆最显著的特点是比重比较小，和水的比重是一样的，这样有利于砂能迅速的沉淀，其次的特点是粘度大，在孔壁上形成一层拉结力很大保护膜，将孔壁上的砂固结在孔壁上防止孔壁的坍塌。

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②泥浆的现场制备
现场挖设一个5倍单桩设计方量的泥浆制备池和一个沉淀池，并在泥浆制备池中铺设气管，气泵应根据泥浆制备池的情况，合理选用，必须保证泥浆在气流的作用下循环起来，在泥浆制备池中检测设一个循环泵，泥浆材料通过循环泵的一同添加到泥浆制备池中，泥浆指标的控制
制备泥浆的性能指标
项目参数测定方式
粘度28～32s漏斗粘度计
⑶设备选用
选用了三一的200和220型钻机，每台钻机至少配备一个封闭性好的砂钻，用于成孔后的捞渣。
⑷护筒选用
选用长度为4米，埋设时，钻机只挖一半左右，钻机将其余部分垂直压进去，这样不破坏护筒周围砂的密实度，防止出现孔口塌方。
⑸钻进
钻进过程中及时更换适合于不同地层的钻头。钻机施工时要注意控制钻具的提起和下放速度，尤其是在出入孔口和初提钻时，减少对泥浆的扰动，加快泥浆中钻屑的沉降，同时还可以减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。
⑹清孔
钻孔到设计孔深时，应预留20-30cm，让孔内的泥浆静置20分钟左右，再用采用密封情况好的捞砂钻头清除孔底沉渣。
⑺钢筋笼下设
在下设钢筋笼过程中，钢筋笼要保持竖直挺立，钢筋笼中心线与桩中心尽量重合，向下放送时速度要慢，减少钢筋笼对孔壁的剐蹭。
⑻水下混凝土的灌注
初灌时使用球胆或篮球作为隔水塞，清孔完成后将隔水塞放入导管内，混凝土运至孔口后，应先检查混凝土的和易性和坍落度，满足要求的砼即可灌入孔内，要严格控制埋管深度，最小埋管深度不小于

2.0m，最大埋管深度不宜大于

6.0m。

4、施工中应注意的一些问题

⑴设备选用 由于该地层不含地下水，同时干孔作业的方案也行不通，只能采用聚合物泥浆护壁进行成孔，为了减少机械振动引起的塌孔，应选用小扭矩的钻机进行成孔，这样可以减少对孔壁的扰动，因此针对这样的地层，钻机的配置不是扭矩越大就越快。
⑵泥浆指标的控制
对于这种地层泥浆在制备上应特别注意，粘度不能过大，应保持在30S左右就足够了，过大不仅会造成泥浆的浪费，甚至会起到反作用，因为化学泥浆见水膨胀，形成一种胶体，虽然粘度随着添加量的增加而增加，但是失去了泥浆的渗透性，造成孔底形成大量的胶体沉淀，这样钻机在提钻是很容易造成孔底的真空，形成塌孔，因此，聚合物泥浆的使用不能以单纯的年度来衡量，还应考虑泥浆对孔壁的渗透指标。
⑶混凝土灌注
灌注时，必须准确测量初灌完毕后的埋管，防止埋管过多造成的导管拔不动的现象，因为在灌注时，聚合物泥浆和混凝土存在接触面，由于聚合物泥浆的粘性很大的特点，将接触面的混凝土结合在一起，形成了一种没有流动性的混凝土和泥浆的混合物，如果这一层混合物很厚的时就会出现导管拔不动的现象。

5、结束语

施工中通过对关键工序的控制，不但在成孔和充盈系数上得达到了理想目标，而且在此地层中积累了宝贵的经验，最终桩基检测，一类桩90%，充分体现了旋挖钻机灌注桩在砂层中优越性，施工效率高等特点。
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