于海潮
身份证号：2306241992091317** 天津市 300450
摘 要:港口码头工程，由于其环境和使用要求的特殊性，存在水域近，无良好地质条件，但工程又对地基的承载能力往往要求较高，这对钻孔灌注桩技术的应用提出了更高的要求。本文对比反循环、旋挖钻、正循环等施工工艺，在粉砂地质中，进行灌注桩施工。提高了易坍地质灌注桩的成孔率，减少了塌孔、缩颈风险。对临海粉砂土质下的钻孔灌注桩施工技术及其质量控制进行总结梳理，希望可以对施工管控有所裨益。
关键词:粉砂土质，灌注桩，不同工艺，质量控制
1、工程特点及难点
（1）本工程地面以下存在不同厚度的软塑状淤泥夹层，桩身高度范围其余部位绝大部分为松散~稍密粉砂土质，且地下水位高，孔隙比大。
（2）灌注桩间距较小，粉细砂土灵敏度高，扰动后的土体承载力和抗剪力仅为扰动前1/5~1/8，甚至更低；
2、工艺比对
（1）反循环工艺：
反循环钻机通过泥浆的循环来保护孔壁和清除沉渣。其泥浆从孔口(钻杆外面)向孔内输送，再用泥浆泵从钻杆的中间抽出来。所以循环能力和排渣能力都比较强，清渣速度快，排渣干净，即使颗粒比较大的沉渣也能清除。但反循环钻机工艺较为复杂，价格高，且对土质适应性一般。
（2）旋挖工艺：
旋挖钻机成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎土层，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。旋挖施工速度快，精度高，噪声小，且机械移动方便。但其前期投入较大，且护壁效果差。
（3）正循环工艺：
正循环钻机也是通过泥浆的循环达到保护孔壁和清除沉渣的目的。不同的是，正循环钻机的泥浆是由泥浆泵从泥浆池里抽到钻杆中，通过钻杆不断的输送到钻孔内，然后从孔口自然的排出来，同时把沉渣带出到地面上来。正循环钻机工艺简单，价格便宜，且成孔质量稳定，不易塌孔。但由于它是靠泥浆的自然循环方式排渣，所以循环能力和排渣能力都要弱于反循环工艺。清孔时间较长且排渣不彻底，颗粒稍大的沉渣无法排出。此工艺对钻具的磨损也比较大。
3、施工过程及效果对比
（1）反循环工艺：
基于反循环施工工艺清孔快，沉渣少，垂直度高的特点，项目首先选择的是反循环施工工艺进行灌注桩施工。但在施工过程中，发现本工程地质极差， 成桩困难，质量难以保障。通过对施工过程中采集的相关数据进行分析，决定通过调整护壁泥浆比重、加水泥翻拌改良护筒周围原状土、增加护筒埋深、增加钻孔时间等保障措施来提高成孔率。将钻孔时间增长至6小时以上，泥浆比重调整在1.2～1.3之间。并安排多个专业管理人员全程跟踪施工，严格控制施工工艺。经过各种努力，成孔率虽有提升，但成孔效果仍不理想，多次出现不同程度的塌孔现象，护筒下沉严重。反循环工艺局部出现护筒塌陷现象。
在粉砂地质下，反循环工艺成孔较难。钻进过程中对护筒下土质扰动较大，极易造成护筒塌陷，施工风险大。但开挖之后发现，反循环工艺施工的灌注桩桩径均匀，无一根缩径。在施工顺利的情况下，成桩效果较好。
（2）旋挖工艺：
旋挖工艺，通过试验发现在粉砂地质下，由于土质较差出现缩颈、护筒塌陷现象。利用旋挖钻进行试清渣，因颗粒太细，沉渣不能进入清渣筒，清渣无法进行。旋挖钻机较之反循环钻机成孔更加困难难，且沉渣极难清除。
（3）正循环工艺：
经过过试验发现正循环工艺的成孔效果相对较好，不易塌孔，适合该种地质施工。试验开始时按正常工艺施工，钻进途中发现有塌孔的迹象。项目转而采用红黏土+膨润土搅拌泥浆进行护壁，最终顺利成孔，经检测成孔质量满足设计及规范要求。
根据浇筑的砼用量推算，正循环工艺成孔后发生了不同程度的缩颈，个别桩位还出现了塌孔。
针对施工过程中出现的护筒塌陷、缩颈和塌孔现象，项目经过多次研究试验讨论，采取以下措施：
①在埋设护筒时，将护筒周围及底部1.0m范围内的砂土挖出，采用红粘土填埋夯实，护筒底部换填时掺拌水泥。有效减小了护筒的坍塌频率。
②采用红粘土混合优质膨润土制备泥浆，并掺以CMC，提高泥浆粘度，增强护壁能力，同时加入纯碱，使膨润土充分水化，并使有害阳离子惰化，防止泥浆被污染。
③在护筒（3m）高度范围内，特别在护筒底部的位置，增加红黏土使用量，放慢钻进速度充分研磨。要使泥浆充分附着于孔壁，提高护壁效果，减少护筒坍塌的可能。
④在钻进过程中，不断添加红粘土保证泥浆的比重在1.35～1.4之间。一次清孔时，保持泥浆比重在1.3～1.35之间；二次清孔时，保持泥浆比重在1.25～1.3之间。经过统计，完成一个孔需使用约15方红黏土和5t膨润土。保证泥浆护壁的效果良好，提高成孔率。
⑤采用“高钻速、低进尺”的方法减少缩颈问题，钻进速度不超过6m/h。在钻进过程中，经常提动钻头，维护孔壁，以减少缩颈现象，保证成孔直径达到要求。
⑥为保证在经常发生缩颈的情况下，成型桩径仍能满足要求，将钻头直径适度增大5cm。
⑦为减小塌孔的可能性，要最大限度的缩短成孔后到浇筑前的时间。在提钻前，将探孔器和钢筋笼运至桩位附近。并且增加焊工人手，缩短钢筋笼对接时间。
经过比较，正循环工艺在粉砂地质中成孔率最高。但经开挖验证，正循环工艺成桩质量逊色于反循环工艺。
4、质量控制点
（1）护筒埋设
埋设护筒在港口建设中有严格的要求。首先护筒要坚固耐用，建议采用钢板焊接，具有一定的刚度和强度。为控制桩基上部结构尺寸，护筒内径不大于桩径300mm。水域护筒可采用锤击打入方式埋设，并设立定位和导向措施。护筒顶高程要考虑波浪影响，高于施工水位1.5～2.0m。钻头在起落时要防止钻头和护筒之间的碰撞，如果在工作中护筒有冒水现象，要马上停止钻孔工作，防止护筒的移动，如果移动必须进行再次安装。
测量人员逐个桩位进行放样。护筒埋设完成后进行复测。桩位偏差超限的护筒要重新埋设，复测合格的桩位由技术管理人员确认后方可开钻。
在钢筋笼对接完成，完全下放至孔内后。以拉“十字线”法调整确定钢筋笼的位置，使钢筋笼的中心与桩位重合，确保钢筋笼位于灌注桩桩的中心。
（2）现场浇筑
为保证灌注顺利，施工前根据搅拌站位置远近，制定砼的供送计划。详细规定每车砼的到场间隔时间与到场坍落度。
为了可以保证首批硂可以将导管中的水全部压出，且能到到导管的埋深，我们应该仔细计算漏斗的最小容积，保证首批硂数量符合要求。在硂被注入前，应该对其进行充分拌匀，尽量避免颠簸的产生，防止硂产生离析的现象。
技术人员在砼灌注之前对砼质量逐车进行检查，确保现场已有至少2车合格的砼方允许灌注施工。
根据每车砼的方量预先估算灌注完成后的砼面上升高度和埋管深度，谨慎拔管。根据每车砼方量和实际液面上升高度推算是否发生塌孔或缩颈现象。
在浇筑过程中，若出现砼不合格现象，除了立刻做退场处理外，还需适当放慢现有砼的浇筑速度。确保每隔一段时间，都有部分新鲜的砼注入孔内，以防止因砼凝结而堵塞导管。同时必须确保合格砼及时进场。防止断桩。
5、结语
临海粉砂土质下的灌注桩施工难度大，质量风险高。施工技术人员应根据工程地质条件和现场成孔、成桩效果的反馈，不断调整施工参数，严格控制各个工序的施工质量，提高灌注桩施工成功率。经过低应变和高应变检测成桩质量，确保满足设计和规范要求。为临海粉砂地质下的灌注桩施工总结经验，给类似土质下的灌注桩施工提供参考。
参考文献
码头结构施工规范 JTS 215-2018