钻孔灌注桩在粉砂层、砂层中的护壁技术措施

钻孔灌注桩在粉砂层、砂层中的护壁技术措施

汤红玉 王培国

江苏地质基桩工程公司，江苏 212001

摘要：泰兴市某化工有限公司桩基工程，施工人员在进行钻孔灌注桩钻进过程中，发现排出的泥浆中不断出现气泡，泥浆突然漏失，判定孔壁不稳定，造成孔壁缩径、坍陷迹象。 关键词：钻孔灌注桩；基桩 中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)04-0039-01

1 工程地质

本工程勘察场地位于江苏省东南部，地处长江三角洲南缘的冲、湖积平原上，根据区域地质资料，本区第四系长江冲洪积地层，根据工程勘察土层的分布情况为：

1.1 层杂填土

杂色,湿,松散,夹大量建筑垃圾及碎砖块等，并有大量的植物根系，并且局部含量很高，场区普遍分布，厚度:0.50～2.10m,平均1.33m，该层较松散，该土层均匀性差。

1.2 淤泥质粉质粘土夹砂

灰黄色，流塑，有薄层粉砂，含有泥炭质和腐植物，流塑，局部夹少量粉砂，摇震反应无，稍有光泽，干强度低，韧性低。场区普遍分布层厚6.1—8.0米。

1.3 粉质粘土夹粉砂

灰黄色，软塑，含云母，摇震反应无，稍有光泽，韧性中等，干强度中等，夹松散状粉砂，呈不连续透镜体状。

1.4 层粉砂 灰色，中密状，饱和，夹粉土团块及薄层，含云母碎片，矿物成分主要为石英，长石次之，颗粒级配较差，场区普遍分布，本次勘察未揭。

我方项目部全体成员从多方面分析原因。 2 缩径、塌孔现象的成因分析

本工程钻孔灌注桩采用回转钻机泥浆护壁正循环法施工，在进行进工程桩钻孔施工过程中发现孔内水位突然下降，施工单位正准备加大泥浆补充时出现了塌孔现象。

地勘报告中：“第②层土（淤泥质粉质粘土夹砂）有薄层粉砂，含有泥炭质和腐植物及④层粉砂。”但在实际钻孔过程中，经地质部门现场取样分析发现，淤泥质粉质粘土层中夹有平均厚度为2.50m粉质砂层。由于夹砂层和砂层为易缩径、塌孔地质，在钻进过程中多次出现塌孔现象，影响了施工进度，使工程陷于被动，造成了一定的经济损失。

造成塌孔的影响因素：工程地质条件、泥浆原料及性能指标、钻机类型及钻机钻进的速度等。原因主要有以下两点：

2.1 夹砂层和砂层为易塌孔地质

钻孔灌注桩钻进过程中发现的平均厚度为2.50m的粉砂层有“空隙大、渗透性好、内聚力小，对外力反应灵敏，在微弱动水或外力作用下易产生移动，丧失稳定”的特性，且砂层也不稳定。若钻孔灌注桩在钻进过程中未采取确当的处理措施就会破坏土体本身的应力平衡，形成塌孔。本工程在施工过程中的粉砂层和砂层未采取合理的处理措施是造成塌孔的主要原因。

2.2 泥浆性能指标不满足要求

本工程采用原土造浆，现场检测，泥浆性能指标不能满足规范要求。泥浆性能指标决定了能否形成均质、致密的泥皮，避免造成土体失稳。本工程钻孔灌注桩在施工过程中，浆液与孔中的粉质粘土及粉砂等混合后在泥浆池中沉积，使浆液逐渐变稀，这也是造成塌孔的原因之一。

3 处理方案

针对本工程钻孔灌注桩出现的塌孔现象解决方案为： 现场单独设立泥浆池，用黄土制作泥浆，采用泥浆泵通过钻杆输送至孔中，再回泥浆沉淀池，沉淀后的泥浆回流至泥浆池，形成一个循环，具体制作要求如下：

3.1 泥浆制作粘土的选择要求

(1)选择原则：粘土以水化快，造浆能力强，粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好，但应尽就地取材。

(2)野外鉴定时具有的粘土特征：

①自然风干后，用手不易掰开和捏碎； ②干土破碎时，断面有坚硬的尖锐棱角； ③用刀切开时，切面光滑，颜色较深；

④水浸后有粘滑感，加水和泥膏后容易搓成直径小于1mm的细长泥条，用手指揉捻，感觉砂粒不多。

(3)良好制浆粘土的技术指标： ①胶体率不低于95﹪； ②含砂率不大于4﹪；

③造浆能力不低于2.5L/㎏。 一般选塑性指数不宜大于25，小于0.005的粘粒含量大于50﹪的粘土即可。当缺少适宜的粘土时，可用略差的粘土，并掺入30﹪的塑性指数大于25的粘土，若采用亚粘土时，其塑性指数不宜小于15，大于0.1mm的颗粒不宜超过6﹪。

3.2 粘土用量与泥浆拌制

(1)在粘土中冲孔，只需加入水直接冲制泥浆；

(2)在砂类土、砂砾或卵石中冲孔，事先须备足粘土，其数量按下式和原则计算：

1m3泥浆的粘土用量用q估算： q=v.ρ1.t(ρ2-ρ3)/(ρ1-ρ3) q：每1 m3泥浆所需粘土重量（t）。 v：每1 m3泥浆所需粘土体积（m3）。 ρ1：粘土密度（t/ m3）。

ρ2：要求的泥浆密度（t/ m3）。 ρ2=vρ1+（1+v）/ρ3。 ρ3：水的密度，取1t/ m3。 v=(ρ2-1)/ (ρ1-1)

若粘土密度ρ1为2.2t/m3，要求泥浆密度ρ2为1.2 t/m3。则制造1 m3的泥浆需0.17t或0.37t的普通粘土和0.83t的水.亦即1 m3粘土可制泥浆2.7m3。

粘土的备料数量：一个孔需要的总粘土量,应考虑泥浆充满冲孔和泥浆池、沉淀池，还要考虑冲孔的孔径扩大，孔壁、泥浆池的漏浆，以及泥浆经多次使用后，其性能指标降低，须加更换等情况，一般宜按钻孔体积（考虑扩孔系数）计算粘土量，再加6﹪左右。

3.3 泥浆的拌制

(1)采用砂浆拌和机拌和时，可先在拌和机中加适量的水，开动拌和机，再加适量浸泡好的粘土进行拌制。

(2)若采用人工拌制，先将粘土加水放入制浆池内浸透，以人力进行搅拌均匀。

(3)在冲孔内直接投放粘土，用锥头冲击制造泥浆。 4 结语

本工程采取此方案后，保证了孔壁的稳定，在正循环钻孔灌注桩成孔过程中再未出现塌孔现象。因此，在钻孔灌注桩施工过程中遇粉砂、砂层土层时，可采用粘土机械造泥浆护壁，保证了周围土体的稳定，有效地防止钻孔缩径、塌孔现象的发生。

参考文献

[1]彭罗生. 钻孔灌注桩桩端后注浆技术在建筑桩基工程中的应用[J]. 中外建筑, 2012, (6):165-167.

2015年4期 39