唐建华
上海建工一建集团有限公司 上海 200120
摘要：高回填区时常以附近山体开采的泥岩、砂岩碎块石等为回填料，导致回填区域孔隙率较高、回填压实度不足，造成旋挖灌注桩在施工时难以一次性成孔。结合项目实际运用，本文将从孔内灌注低标号混凝土复钻孔、泥浆护壁及全钢护筒护壁这三个方面介绍对高回填区旋挖桩塌孔的处理方法。希望能为以后类似在高回填区域作业的机械旋挖灌注桩施工提供参考经验。
关键词：高回填、旋挖灌注桩、塌孔、护筒护壁
The method to deal with hole collapse of mechanical rotary excavating pile in high backfill area
Tangjianhua
Shanghai Construction No.1 （GROUP） Co., LTD. Shanghai 200120
Abstract: In high backfilling area, mudstone and sandstone fragments mined from nearby mountains are often used as backfilling, resulting in high porosity and insufficient backfilling compaction in the backfilling area, which makes it difficult for rotary excavation cast-in-place piles to form holes in one time during construction. Combined with the practical application of the project, this paper will introduce the treatment method for the hole collapse of rotary excavated pile in high backfill area from the three aspects of pouring low-grade concrete compound drilling hole, mud wall protection and all-steel pipe wall protection. It is hoped to provide reference experience for the construction of mechanical rotary excavation cast-in-place piles similar to those in high backfill area.
Key words: high backfill, rotary excavation pile, hole collapse, wall protection
0 引言
长期以来，由于经济发展水平、地质条件限制等因素的影响，重庆市关于桩基的成桩方式主要采用人工挖孔。随着时代及建筑技术的发展，人工挖孔成桩的安全风险大，施工效率低、施工成本大【1】的弊端日益呈现出来。机械旋挖灌注成桩的工艺正逐步取代传统的人工挖孔成桩的工艺，但机械旋挖成桩工艺时常受高回填压实度不够的影响，造成机械旋挖灌注施工很难一次性成桩。
1 工程概况
本工程项目名称为“格力龙盛总部经济区商业一期（P22-2/02地块）项目”，位于重庆市两江新区的核心地带复盛镇。整个场地基岩面与上覆土层呈不整合接触。基岩面坡角总体较平缓，一般2～10°，局部较陡，达26°。场地西南侧为高回填区，覆土厚度达14.09米，紧邻已建成的排洪沟。
整个项目旋挖灌注桩共计252根，其中处于高回填区的桩基共计89根。高回填区的桩基桩径主要为900mm、1000mm，对应的嵌岩深度分别为900mm、1100mm，持力层均为中风化泥岩。根据地勘报告及设计图纸，高回填区的旋挖灌注桩普遍挖深为15m左右，最大开挖深度达到18m。
2 本工程发生旋挖灌注桩塌孔的主要原因分析
从相关资料表明，旋挖灌注桩施工发生塌孔并不是单方面的原因造成的，往往是由诸多因素而造成的，比如地质条件、施工工艺、旋挖设备、人员水平等。根据本项目的实际情况，发生机械旋挖灌注桩施工塌孔的部位主要为场地西侧的高回填区，经总结发现导致其塌孔的主要因素有以下三点：
（1）场地西侧一带局部为高回填边坡，回填时以附近山体开采的泥岩、砂岩碎块石等为回填料。其中素填土空间分布不均匀，回填时间短，压缩性较高，为不均匀地基；粉质粘土局部分布，厚度薄，分布不连续，承载力低，为不均匀地基。
（2）高回填区地下水较丰富。场地北西侧三块碑水库与场地距离约180m，勘察期水位约为229.50m，设计最高洪水位为231.00m；场地西侧为已建排洪沟，勘察期水深约0.3～0.6m；设计最高洪水位为230.50m。【2】高回填区±0.000的相对标高为234.300，该区域设计桩底标高大致为216.0~218.0。
（3）实践中发现高回填区除地下水丰富以及回填的泥岩、砂岩碎块石孔隙率较大等原因外，还存在地下暗流。
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现场塌孔照片
通过对上述机械旋挖灌注桩施工塌孔的原因分析，参考重庆市的相关地方规范，结合设计院及相关专家的意见，与强夯、灌注等地基处理方式对比后，经研究项目部决定通过孔内灌注低标号混凝土复钻孔、泥浆护壁及全钢护筒护壁这三种方式，来改善械旋挖灌注桩施工塌孔的问题。
3 本工程机械旋挖灌注桩施工塌孔处理方法
3.1孔内灌注低标号混凝土复钻孔的处理方法
本项目在实施前根据设计图纸、地勘报告及试桩情况预判可能出现的塌孔深度较浅（塌孔深度在2~5m）时，采用孔内灌注低标号混凝土复钻孔的形式来解决旋挖灌注桩塌孔的问题。
具体工艺流程如下：
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孔内灌注低标号混凝土复钻孔的施工流程
针对表面塌孔区域，应采用大于桩径200mm的钻头钻进，钻入2~5m深度或有塌孔迹象时，为避免塌孔掩埋钻头及护筒，应及时停止钻进，采用C20混凝土进行填充，回填至塌孔顶部位置以上1.0m左右，以改善其孔壁结构，静置24h后重新按照设计桩径钻头钻进，重新钻进时设备应采用低速钻进，尽量减少对周围土体的扰动。若出现重复塌孔现象，应重复上述回填、静置再钻进的步骤，直至成孔。终孔后应立即清孔、尽快组织安装钢筋笼、浇筑混凝土，完成该桩基的施工。
低标号混凝土回填时应注意混凝土方量的计算，在实际应用中若遇超过预算方量或混凝土打下去混凝土面未上升时应及时分析原因，避免造成混凝土的浪费。
3.2泥浆护壁的处理方法
本项目在实施前根据设计图纸、地勘报告及试桩情况预判可能出现的塌孔深度较深（塌孔部位深度超过5m）、地下无暗流时，采用泥浆护壁的形式来解决旋挖灌注桩塌孔的问题。
具体工艺流程如下：
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泥浆护壁的施工流程
泥浆护壁的关键是浆液的制备。浆液制备前现场应配备稳定液搅拌设备和稳定液测试仪器。在现场的合理位置修建泥浆稳定液池，泥浆稳定液池的容积不宜小于成孔体积的1.5~2倍。泥浆稳定液主要的作用是保持地层压力平衡，泥浆稳定液宜采用膨润土，当用黏土代替膨润土时含砂率不应大于4％。制备泥浆稳定液时，造浆率不应小于5m3/t，塑性指数不应小于25。为有效维护孔壁稳定，采用膨润土制备泥浆稳定液时根据施工情况，还需要加入适量的分散剂、增粘剂、加重剂或堵漏剂等处理剂。本项目在实施时所采用的卵砾石层的泥浆稳定液性能【3】如下：
稳定液性能指标
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泥浆稳定液性能指标
泥浆护壁施工前需建立完善的排水设施，排水设施不能与泥浆稳定液池贯通。排水设施的水不能直接排入泥浆稳定液池，避免影响泥浆比重；多余的泥浆稳定液应及时密封外运或经过多级沉降处理达标后，才能流入市政排水管网。
3.3全钢护筒护壁的处理方法
本项目在实施前根据设计图纸、地勘报告及试桩情况预判可能出现的塌孔深度较深（塌孔部位深度超过5m）、地下有暗流，估计普通的孔内灌注低标号混凝土复钻孔以及泥浆护壁的方案均难以达到成桩的目的时，需采用全钢护筒护壁的形式来解决旋挖灌注桩塌孔的问题。
具体工艺流程如下：
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全钢护筒护壁的施工流程
与解决塌孔的其他方法相比，全钢护筒护壁主要在护筒及护筒的埋设上存在差异。全钢护筒的材料宜选用Q235、Q345低合金热轧钢板，钢板厚度不小于10mm，护同内径误差不大于10mm，采用单节长度1.5~3m的可拆卸式分段的方式连接而成。护筒内径宜比桩径大150~200mm，护筒长度根据地质情况而定，最终护筒进入稳定岩土层不宜小于2m。护筒就位时，护筒中心线与桩中心线偏差不大于50mm，护筒就位后应对护筒的垂直度及位置进行复测，偏差超过50mm时应及时调整。护筒埋设时，应注意下降速度，控制垂直度，垂直度偏差不大于1%。埋设的护筒高度宜高出地面30mm。
4 实施效果
根据项目实际应用分析，采用上述三种方案在高回填区的桩基施工中取得了良好的工程效果。采用上述方案后，首先质量方面，基本解决了塌孔对桩身质量影响的问题，后期桩身质量检测基本上为一类桩，零星几根为二类桩，无三、四类桩；其次成本方面，基本做到了混凝土与预算量相符，未造成大批量的混凝土浪费。最后工期方面，在项目实施之前做到了各种方案的预判，在项目实施时遇到问题时能够及时解决，现场基本未出现等工待机的情况。
5 结语
机械旋挖成桩施工工艺无论在技术方面、经济方面、质量方面，还是在安全方面、环境保护方面均优于普通人工挖孔桩的施工工艺。机械旋挖成桩在高回填区施工时，除机操手、指挥手外应加派安全员全程跟进施工。相关人员应时刻关注开挖范围四周的土体稳定性，一旦有沉降塌孔迹象，应立即叫停机操手停止钻进。避免因土体失稳引起旋挖设备倾斜，发生安全事故。同时在施工过程中要特别注意对机操手的培训和教育，经常提醒机操手关注钻杆垂直度和钻进速度，只有这样才能确保在旋挖钻孔过程中塌孔问题不断较少，不影响整体施工进度和桩基的质量。
参考文献：
【1】刘以文，方形抗滑桩一桩两机成孔施工技术，科技创新与应用，2013年第13期
【2】邹常生，重庆两江新区格力龙盛总部经济区P22-2/02地块工程地质勘察报告，重庆中科勘测设计有限公司，2017.05
【3】孔凡林、文先琪等，《旋挖成孔灌注桩工程技术规程》DBJ50-156-2012 ，重庆市城乡建设委员会，2012.12.27