软弱土层泵吸反循环回转钻孔灌注桩施工技术研究

李亮 舒建刚 孙路坦 张峰林

摘要：钻孔灌注桩施工技术已广泛应用于桩基工程施工，在软弱土质中进行钻孔灌注难度较硬质土更大。本文结合某电力管廊工程实例，通过对泥浆的制备、钻孔、清孔、钢筋笼吊运及水下混凝土灌注等一系列重要施工流程精确研究，探讨在软土中最适宜的泵吸反循环钻孔灌注桩施工工艺，为整个电力管廊基坑围护结构稳定提供保障。本文的研究可供软弱土层的基坑开挖及支护提供参考。

关键词：软弱土层;泵吸反循环;钻孔灌注桩;施工技术

0引言

某地下电力管廊工程位于较厚软土地基之上，在软弱土层上施做管廊，其基坑支护要求较高，通过采用钻孔灌注桩对基坑进行围护支撑，可有效加强基坑坑壁对周围土压的侧向抗力，减小基坑变形量。但由于场地内存在第四季风化的砂、土层的地质条件，适宜采用反循环钻机钻进工艺进行施工。

1工程概况

本工程电力管廊设计范围桩号在K0+692--K1+660之间，电力管廊全长1100m，采用钢筋混凝土结构。工程分为三个部分施工，各部分区段依据各段工程地质和地下水情况，施工工艺略有不同。具体如下：

（1）基坑标准段：采用水泥搅拌桩+H型钢+冠梁及支撑梁的支护方式;

（2）过河段：采用围堰+基坑标准段支护方式;

（3）十字井/T型井：采用钻孔灌注桩+冠梁及支撑梁+三轴搅拌桩止水幕墙的支护方式。

2泵吸反循环回转钻施工工艺

本工程设计使用反循环钻机进行泥浆护壁成孔，在钻孔灌注桩中，反循环回转施工方法比正循环施工方法出渣效率更高，对孔底沉渣厚度有较高要求的工程桩更为实用。其基本工作原理是利用地面泥浆池与孔口高差通过引流槽自动向孔口处流动泥浆，泥浆经孔口流入孔内，而后通过泥浆泵在孔内由钻杆将孔内伴有钻渣的泥浆抽回地面，已达到清孔出渣的施工效果。施工流程框图如图1所示。

2.1埋设护筒

本工程地质较差，钢护筒底部需穿过淤泥层进入黏土层1.5～2m范围。每节护筒采用焊接连接，施工过程中利用全站仪全程控制护筒垂直度，确保桩基施工质量。护筒中心轴线与设计桩位中心偏差不得大于50mm，护筒顶部高出地面0.5m。

2.2泥浆护壁

为保证钻孔护壁测成孔质量，本工程以蒙脱石为主作为膨润土制备护壁泥浆，并根据泥浆需用量选择泥浆制备材料进行搅拌，其转速宜大于200r/min，使泥浆充分均匀拌和，保证稠度和悬浮出渣吸附力强。施工期间护筒内的泥浆面高出地下水位1m以上。现场试验人员做好记录，严格按要求制备泥浆。同时随时调整泥浆参数，做到泥浆稠度适宜。泥浆技术指标如下表1所示：

2.3吊放钢筋笼

吊放钢筋笼前必须根据桩长和孔口高度计算出吊筋长度，然后将吊筋与钢筋笼焊接牢固吊放入孔。钢筋骨架的保护层厚度可用转动混凝土垫块，设置密度按竖向每隔2m设一道，每一道沿圆周布置不少于4个，保证主筋净保护层厚度不小于7cm。钢筋的表面洁净、无损伤，使用前将表面的油渍、漆皮等清除干净，有严重质量问题，则不得使用，另换一批钢筋。

2.4安装导管

本工程水下混凝土浇注导管选用内径200～350mm的无缝钢管。导管须经水密试验不漏水方可使用，导管每节2～3m。下导管时防止碰撞钢筋笼，导管及料斗支撑架用型钢制作，支撑架支垫在钻孔平台上，用于支撑悬吊导管。不得支撑在港互通上，以防压迫护筒，发生移位，影响灌注桩成桩质量。导管底距孔底0.5m。

2.5二次清孔及终孔验收

由于安放钢筋笼及导管，时间的间隙较长，孔底沉渣已达到一定厚度，需要二次清孔。此次清孔通过导管进行，由地面泥浆泵加压由孔内向孔口以外不断抽吸带渣泥浆，而后经沉淀池沉淀土渣后，泥浆流回孔内继续反复进行抽吸，直到孔口捞样表明孔底沉渣厚度已达设计沉渣厚度要求，方可报监验收终孔。清孔完成，需立即进行水下混凝土灌注保证成桩质量。清孔后的泥浆比重应控制在1.03～1.1g/cm3，泥浆的含砂率<2%，粘度控制在17～20Pa·S，胶体率>98%。

2.6灌注水下混凝土

水下灌注首盘混凝土，其数量必须经过计算。首盘料以后的正常混凝土灌注，其导管埋置深度为2～6m并及时调整导管埋深，切勿出现无法拔管情况。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高超灌0.5～1m以上，以免出现桩顶浮浆，影响桩身强度。在灌注混凝土时，每根桩至少留取一组试件。

3反循环回转钻孔灌注桩施工重难点

泵吸反循环钻孔灌注工艺特别适合用在软弱土层，成孔过程中沉渣厚度较大的钻孔灌注桩案例。本工程使用该工艺，使得泥浆护壁充分发挥，携渣出孔率可达98%以上。在实际施工过程中，會遇到如下施工难点及技术把控重点。

（1）钻孔灌注水下混凝土过程中，必须始终保持护筒内的泥浆液面应高出地下水位1m以上，以保持有足够液压使孔壁稳定。

（2）清孔应当不断进行，始终保证孔内沉渣厚度满足要求，否则会导致灌注桩夹渣、断桩等不良质量问题。

（3）钻孔达到设计深度灌注混凝土之前，孔底成渣厚度需要反复清孔方可终孔验收，实例表明，多次运用泥浆反循环清孔，效果显著。

4结论

综合本文所述，在软弱土层中高效成孔，利用场地土质特点把地下管廊的基坑支护结构稳定安全的施工出来，选择采用泵吸反循环钻孔灌注桩工艺施做基坑围护结构，有其独特的优势和工程适应范围。可以得出如下结论：

（1）在第四季风化的砂、土层的地质条件下土层较软，几乎不具备承载能力，适宜采用反循环钻机钻进工艺进行施工可以有效提高灌注桩成桩质量，对于软弱土层的承载力加固提升作用显著;

（2）对于泥浆护壁成孔灌注桩而言，整个混凝土灌注过程在水下进行，为使成桩质量达到设计要求，选用泵吸反循环回转向外抽吸泥浆效果更为显著，清孔效率更高，能够有效减少沉渣厚度及桩身夹泥、夹渣等影响单桩承载力的质量问题。

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