某道路工程素混凝土桩软基处理施工技术研究

孙杜子

（浙江星球交通工程有限公司，浙江 杭州310015）

1 工程概况

该项目为国道改建工程，位于浙江省杭州市郊区，设计采用《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）中的一级公路技术标准，并兼顾城市道路功能，设计速度为80km/h，设计道路宽度为49.5m。该工程K0+562—K0+626 软基处理路段采用的素混凝土桩处理方式，共941 根素混凝土桩，间隔2.4m，设计桩长20m，全长18820m，素混凝土灌注桩的桩体强度为C20，桩身直径50cm，在平面上呈正方形，桩盖为150cm 见方的混凝土板桩。

2 用素混凝土桩处理的利弊分析

K0+562—K0+626 路段原为老河道，根据地勘显示该路段软土地基深度达20m。适用于该地区的常规软土地基处理方式一般有换填、水泥搅拌桩、塑料排水板、预应力管桩等。基于该路段较一般的软土地基在地貌（池塘）和深度（达20m）上的不同采用常规处理方式难以处理到位，而采用素混凝土桩能很好地解决这些特殊情况。这种从桩基演变而来的处理方式对于深层软基可以很好地处理到位，且素混凝土桩在混凝土标号上选用的是C20 素混凝土，桩身也无需配筋，降低了工程成本[1]。

3 施工方案

3.1 场地准备

由于该路段处于河道，地基软土液塑性高，桩基施工机械无法直接在现状地基上施工。基于这种特殊情况，该项目在清除表面淤泥后采用了地基固化设备先行对地基3～5m 范围内的软土进行固化处理，形成表面硬壳层，有效地解决了施工机械在施工过程中的稳定性问题。

3.2 施工测量放样

该项目按照设计图纸进行了全桩位布置，共计941 根素混凝土灌注桩，间隔2.4m，确认无误后立即进行具体的施工放样。选取靠近桥位的引线点，利用全站仪对桩位进行初步放样，以确定其定位。在前期放样的基础上，确定施工平台的架设、施工顺序、泥浆池及废浆池的布置及排泄。对钻机进行详细记录与分析。在护筒安装完毕后，进行二次放样，观察护筒的偏移，并按二次放样的桩位进行调整，并向监理工程师报告。

3.3 素混凝土灌注桩桩位测放和报验

桩位确定后，采用木桩、钢钉和混凝土作为护桩，并在施工期间加强防护。在桩位测量、护桩完成后，应及时向监理工程师报告，通过验收后，方可进行下一步的护管埋设。

3.4 护筒埋设

由监理工程师对素混凝土灌注桩的桩位进行检验，然后进行护筒的埋入。采用钢管护筒，其壁厚4mm，直径60cm，长1.0m。

钢护筒采用挖埋方式，开挖时，钢护筒必须基本呈环形；在埋入钢护筒时，必须严格按照桩位护桩的要求对中、对平，其平面误差不得超过100mm。

3.5 钻机就位

钻机就位对中和钻杆的垂直度要严格控制；在钻机对中后，要保证钻头中心、护筒中心、桩位中心基本上是一体的。为了保证成桩桩位的偏移达到设计和规范的要求，钻头的中心偏移不能超过10mm；在平整后，用水平尺或垂线测量主钻杆的垂直度不得大于1%；在安装完毕后必须对其进行紧固，确保安装方法牢固可靠，避免因机体振动而导致的实际偏移。

3.6 成孔施工

在钻机安装完毕后，应向监理工程师申报，申请检验，经监理工程师检验合格并同意后进行钻孔。在桩基工程中，采用XY-4-3A 钻机、单环三叶型钻头、现场取黏土等，在泥浆质量为1.10～1.30 的情况下进行钻孔。在开钻之前，依据设计钻孔深度标定所需阶段数量标定孔深，以作孔深定位标志。在开钻的早期，钻机要缓慢地钻孔，直至所有的引导部分和钻头都钻进入地层，才能进行正常的钻孔作业。在整个成孔期间，要定期派专人对泥浆性能进行检查、测试，并按不同的地层对泥浆各项指标进行及时调整。

第一，普通地层的泥浆比重为1.05～1.20，黏度为16～22，含砂量为4%～8%。

第二，在易崩层中，泥浆的比重为1.20～1.45，黏度为19～28，含砂量为4%～8%。

第三，在具体的钻孔过程中，应依据现场地质条件及不确定因素进行泥浆指标的控制。为此，在钻孔的过程中，要准备足够的黄黏土、陶土、膨润土等合适的制浆材料。

此外，该项目还专门安排人员对泥浆循环系统的沉积物进行及时清理，并将在泥浆循环期间产生的废浆统一运送到废浆池进行集中处置。同时，在钻孔作业过程中，要依据地层变化进行钻孔/停钻记录，经常对钻机进行观察、检查，发现问题及时解决[2]。

3.7 清孔、拆钻

在钻孔深度达到设计要求后，及时会同监理工程师到现场对孔深进行首次检测和确认。该项目采用换浆法对素混凝土灌注桩清孔，其工艺步骤如下：

第一，钻机在终孔后捎提钻锥离孔底10～20cm 进行低速旋转，保证泥浆正常循环，用孔外比重、含砂量较低的泥浆逐步置换孔内泥浆，直至孔内泥浆比重降到1.03～1.10，含砂量降到2% 以下，黏度为17～20s以内即为清孔结束。

第二，在清孔时严禁用清水直接注入孔内以达到迅速降低孔内泥浆指标的方法进行清孔；并注意维持孔内的水头压力，避免塌孔。

第三，在清孔完毕后，立即向监理工程师报告钻孔深度及钻孔液指标，并提出拆除钻杆、钻头的要求。

第四，在拆除钻孔时，要避免泥土、杂物、工具等掉落到钻孔中。在拆除或提起管道后，向监理工程师报告孔径、孔深；孔深由测绳和测重器直接测得。

3.8 导管安装

按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG 3363—2019)要求，导管的内径应在200～350mm 之间，该工程所选择的导管内径为250mm。在进行导管安装之前，先进行试拼，然后进行水密性和连接部位的抗拉性能测试，水密性测试的水压不得低于井下水深1.3倍。在安装导管之前，要仔细地计算孔深，计算时导管的底部悬置高度应为40cm，并按序号依次进行，避免出现错误。管道的安装要有专门的技术人员全程进行旁站控制，确保密封环的状态和螺钉的紧固[3]。

3.9 混凝土灌注

在混凝土浇筑之前，应再次向监理工程师报告钻孔深度和泥浆指标。此次钻孔深度与钻孔之前的钻孔深度之差为孔底沉淀，若大于200mm，则应进行二次清孔；二次清孔直至沉淀层厚度和泥浆各项指标达到设计和技术标准，才可通过。素混凝土灌注桩由运输机搬运，由料斗和导管进行第一次混凝土灌注，并在确定了第一道灌注后，才能进行浇筑。混凝土浇筑期间，质量检验人员对混凝土的坍落度（18±3cm）、混凝土和易性进行严格控制，现场取样制作不少于3 组混凝土试块。混凝土灌浆过程中，其一，在第一次灌注后导管埋入深度不小于1m，混凝土浇筑应连续进行，不得无故中断，如因机械或其他原因导致混凝土灌注中断，应集中人力物力迅速恢复。其二，在混凝土浇筑过程中，混凝土的导管应与孔深一致，混凝土持续注入，孔内混凝土持续升高，混凝土表面的标高应时刻进行检测，保证导管从开始到结束埋管的深度为2.0～6.0m，避免因埋深而发生堵管、埋管事故，埋得太浅会使管道中的残余压力降低。每次拆卸导管时，要确保一次拆管时间在10 分钟内。其三，在混凝土灌注后期，为了保证混凝土具有足够的冲击力、充分的致密性，混凝土在灌过程中必须提高料斗的高度[4]。

4 工程项目施工节点及质量通病防范措施

4.1 施工节点

在该项目施工中，应保证混凝土的良好配比、混凝土的坍落度在180±30mm 以上，长期停机后不能再次使用。在提升导管时，必须仔细测量混凝土中的充填深度和拔出的管道长度；在没有计算和测量的情况下，不得擅自提升导管。当混凝土堵塞管道时，可以用插管来疏通管道内混凝土（不能从混凝土表面拔出）。在钻孔时，应保持稳定水平，不晃动、不移位[5]。

4.2 质量通病预防措施

4.2.1 塌孔现象预防及处理

严格按照设计规范施工，孔口不得超负荷，并在孔中维持一定的水位。下挖土机捞出孔底塌方，护筒下沉作业要及时稳定，如钻孔完毕要及时进行灌浆，若是正在成孔；则要移机待处理，先打另外孔，在这个空中灌水或填土（看塌孔深度）[6]。

4.2.2 斜孔现象预防及处理

进行钻孔作业前应确保钻具的安装位置精准；在钻孔过程中一旦出现空、斜立即停止钻孔，及时回填或者处理后待重新启动。

4.2.3 孔径小于设计直径或缩径预防措施

在开凿之前，要对钻头的直径进行严格的检查，并控制钻孔的速度，制造出与实际情况相适应、性能良好的钻孔液。在地质条件不佳的情况下，根据水下混凝土的灌浆和材质的要求进行施工，并留意孔口的返水情况。提导管下蹲及时下插，不行则提导管，进行二次首灌。

4.3 质量保证措施

4.3.1 工程技术管理措施

在素混凝土灌注桩的施工中，设置若干施工管理人员，其管理职责如下：

（1）项目经理：负责对素混凝土灌注桩的施工进行全面的管理和实施。

（2）工程总工程师：负责对桩基础工程图纸的审核并组织实施方案；日常对技术工人进行技术监督，并能认真完成上级布置的其他工作。

（3）测量主管：仔细核对图纸、桩基坐标，定期检查控制点的状态和稳定性，对出现的问题要及时报告，要有较强的责任心；以“不出一次差错”为项目的终极目标；严格落实“三检”，即班组自检、项目部复检、监理组复检，并在钻机就位后再次进行复检。

（4）路基施工人员：负责对每日施工的施工质量进行全面的检查；向监理工程师提供各种工艺的报批，并根据需要提供各项报检材料和工程数据；实时掌握项目建设进度，及时将项目进度和问题反馈给项目总工程师和路基负责人；认真做好工程验收和工程台账；及时向上级领导报告。

4.3.2 作业班组管理措施

（1）钻机班：严格按照技术规范和作业规程的规定进行打孔，钻孔作业时当班的工人不能随便走动，每个作业班都要仔细填写每一孔的钻孔记录，并按照规定进行清理；及时协助勘测组完成每次放样、复测和维护，并对成孔期间出现的问题和意外情况进行报告，并向技术人员报告工程进度，严格遵守技术人员及上级的各项指示；遵照工地技师和施工负责人的工作安排；负责公司主管安排的其他工作。

（2）钢筋班：对进入工地的钢筋及预制的钢筋进行架空、覆盖等防护工作，防止锈蚀、污染；严格遵守设计图和技术规范，严格执行上级布置的其他工作，不能无缘无故地拖拉、干扰。

（3）混凝土浇筑班：对各种混凝土浇筑机械进行检查、保养和维修，混凝土浇筑前必须有专人到岗，应遵守施工人员的指导和规范；混凝土浇筑完毕后，应对有关机械进行清洗保养；合理安排吊车、混凝土车等机械设备的配置和应用；负责各类原料进货的品质变动，如有问题，应向上级报告；负责公司主管安排的其他工作。

5 结语

该道路工程素混凝土桩软基处理施工从以往积累的施工经验中，严格对工程项目开展各项施工流程及细则的技术实施。经现场相关工艺参数的测试及各工序的精准施工后，各项施工标准可以满足规范要求。在实际施工过程中，工程项目部还对部分施工工艺进行有效优化，对工程岗的人员配置、机械投入进行更加科学的组合调整，从而有效保证了工程质量，满足了工程的工期计划，取得了相对理想的施工管理目标和综合效益。