静态泥浆护壁旋挖桩施工工艺及质量控制

静态泥浆护壁旋挖桩施工工艺及质量控制

摘要：本文结合旋挖桩的工艺流程和成孔方式，介绍了地下水位较高时采用静态泥浆护壁旋挖桩施工的技术方案，并阐述其质量控制和检验要点。在分析施工过程中易出现的事故原因后，提出了有较好操作性和针对性的应对方法，对工程运用具有较强的指导意义。

关键词：静态泥浆护壁 机械旋挖桩 施工工艺 质量控制

Abstract: this paper digging pile spin and process of the way into hole, introduces the underground water level static higher slurry supporting spin dig pile construction technical solutions, and expound its quality control and inspection points. On the analysis of the construction process of the accident to occur during causes, and put forward the feasibility and better targeted way to deal with, to the operation of the project has strong significance.

Key words: static slurry supporting mechanical digging pile construction process quality spin control

机械旋挖桩是在螺旋钻孔、回转斗钻孔、大锅锥钻孔工艺的基础上，综合吸收各种成孔工艺优势发展起来的一种新型桩基础成孔工艺。由于它机械化程度高、振动小、噪音低，对附近居民的生活影响小，同时适用于人工不能开挖的地方（地下水位较高、有承压水的砂土层、滞水层、厚度较大的流塑状淤泥、淤泥质土层），具有施工安全、工期短、成孔标准、无环境污染等特点，在重庆地区桥梁、大型建(构)筑物的桩基工程中越来越多被采用。

一、旋挖桩的工艺流程、成孔方式及适用范围

（一）旋挖桩的工艺流程：场地平整→测量定位→钻机就位→埋置孔口护筒→制备泥浆→钻进开挖→清孔检查→吊装钢筋笼→二次清孔→安装混凝土导管→灌注混凝土。

（二）成孔方式：分为干成孔、全护筒成孔和泥浆护壁（水孔）成孔。

（三）适用范围：干作业钻只宜用于地下水位以上的粘性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层，且极易塌孔。全护筒成孔存在工艺复杂，当遇到孤石时极易偏孔以及拔筒困难等不利因素。

静态泥浆护壁旋挖工艺由于采用泥浆护壁，它使旋挖式钻孔工艺从单纯在地下水位以上土（岩）层中使用，发展到地下水位以下土（岩）层中使用。同时旋

挖机成孔工艺是非水介质取土成孔，钻孔出土由钻头直接带出，不依靠泥浆输送，和以往的循环泥浆冲击成孔相比只需要少量泥浆护壁和清孔，大大减少了泥浆的需求和排放，减少了环境污染，降低了施工成本；同时成孔泥皮薄、孔径规矩、桩承载力稳定。宜用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、碎石土、岩层及填土。静态泥浆利用地下水就地取用粘土，采用旋挖机自动搅拌而形成泥浆，且无需循环，其护壁原理如下:

静态泥浆护壁原理图（此图片来自旋挖钻机工法网）

二、施工工序及质量控制要点

（一）加强原材料试验工作，严格执行各种材料的检验制度，不合格材料严禁进场和使用，水泥、钢材均应有出厂证明和试验资料，混凝土要做配比试验，严禁套用配合比。

（二）孔口护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责，严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。

（三）为防止钻斗内的土砂掉落到孔内，使泥浆性质变坏或沉淀到孔底，斗底活门在提升过程中始终应保持关闭状态。

（四）为防止快速地上下移动钻斗，水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的空隙中流动导致冲刷孔壁，和上下提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌，应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的升降速度。

钻斗升降速度参考值

桩径（mm） 空钻斗升降（m/s） 装满渣土钻斗升降（m/s）

粘土 砂层 粘土 砂层

1200以内 1.0 0.8 0.65 0.5

1200-1800 1.0 0.8 0.55 0.4

（五）钻机因故停止钻孔时，应设专人值班补浆，防止塌孔事故。

（六）钻孔成孔后要及时灌注，不得过夜，以免造成缩径和塌孔。

（七）桩孔成型后，对桩底进行清理，确保桩深偏差控制在±5cm以内。采

用沉渣厚度的检测仪检测孔底沉渣厚度，该检测仪沉至桩底时，单向板受到沉渣的阻力停止下沉，探针在配重棒的作用下继续向下运动，直至遇到坚硬岩层，通过探针上的刻度尺可读出沉渣厚度值。(沉渣监测仪如右图所示)

（八）混凝土灌注采用水下自密式混凝土，浇筑是勤拔导管，但速度不能过快，要始终使导管埋深保持在1.5m左右。

（九）混凝土灌注完毕，开始初凝前，即割断钢筋笼挂环，避免因钢筋骨架的外力影响混凝土的收缩，及钢筋与混凝土的粘结力。

（十）灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁、法兰盘要经常检查，随时清除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。

（十一）离析和停滞时间较长的混凝土不得使用，避免影响桩身质量和造成堵管等质量事故。

（十二）每个台班做两次塌落度试验，并检测砂石含水量、调整水灰比和塌落度。

（十三）每浇注50m3混凝土必须有一组试件，小于50m3的桩，每根桩必须有一组试件。

（十四）做好测量控制，保护好测量控制点，经常进行复测。

（十五）认真做好施工记录和各项原始记录管理，做到完工资料齐全，并及时整理归档，成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。

三、施工中易出现的问题及处理方法

（一）塌孔事故

塌孔事故可能发生在三个阶段：1、成孔过程中；2、砼浇灌前塌孔造成沉渣超厚；3、砼浇灌过程中塌孔造成孔桩缩径夹泥、断桩。钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。

孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

1．在松散易坍的土层中，埋设孔口护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，尽可能缩短一次清孔后的时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

2．如果塌孔位置在孔口5米以下，设置钢护筒难以拔出，用震动锤强力拔出极易造成断桩，当提高泥浆的比重和粘度后仍然存在塌孔时，需对孔采用C15混凝土回填后重新开挖，回填高度应高于塌孔位置1米。

（二）断桩

断桩在工程中也较为常见。断桩是最后最后道工序---灌注混凝土时造成的，因此我们在灌注混凝土时必须做到以下几点

1．首批混凝土必须保证封底成功：可采用大漏斗，保证漏斗内的混凝土一次下去后可以成功封底，并能埋住导管下口1.5米以上，通过计算确定初灌量，要稳定导管，不得随意拔插；

2．保证导管的严密性导管要定期进行水密性试验，下导管前要检查是否漏气、漏水和变形，是否安放了“O”形密封圈。如果导管进水，必然导致断桩，此时立刻停止混凝土灌注，重新清孔。导管要依次下放，全部下入孔内后，应放到孔底，以便核对导管长度及孔深；(4)浇筑过程中应有专人记录，以防导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩；(5)灌注混凝土时保证泥浆液面高于护筒，如泥浆液面过低，会出现沉渣翻滚而卷入混凝土中造成断桩；(6)混凝土内尽量加上缓凝剂，灌注时连续作业。在施工现场会有很多以意外现象，防止灌注时间过长，导致混凝土初凝造成断桩；(7)灌注桩的顶面标高应比设计值高80～100cm，以确保桩顶混凝土的质量。

（三）钢筋笼上浮

造成钢筋龙上浮的主要原因是混凝土塌落度过小，钢筋笼受到的浮力和摩阻力大于钢筋自重，造成上浮。

首先应保证配合比，混凝土塌落度控制在18cm-22cm之间，对钢筋龙采取足够压制力，当钢筋笼上浮时，上下拔插导管，上快下慢，拔插时一定要保证导管低进入混凝土的深度，防止提升过大造成断桩。来回数次钢筋笼会自然下沉。

四、论文结语

机械旋挖灌注桩作为一种较好的成孔工艺在国内得到广泛使用，但目前，行业内尚无旋挖钻孔灌注桩的针对性技术标准及规范，仅能靠现场试桩结果，边施工边总结边提高施工质量。施工前编制针对性专项方案，按程序审批。结合当地地质情况选用不同的施工工艺，严格过程质量控制，提高机械旋挖灌注桩质量。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。