基于灌注桩新型施工工艺探析

摘　要：随着社会的发展，人们对施工质量、进度、环境保护的要求逐渐提高，对灌注桩施工工艺要求也越来越高，迫使新型灌注桩施工工艺不断出现，本文笔者结合自己多年的工作经历，就混凝土灌注桩中常见的4种工艺：护壁液(泥浆)配制工艺、护壁液池制作工艺、钻孔工艺和水下混凝土浇注施工工艺方面的传统施工工艺和新型施工工艺进行了分析对比，仅供同行参考。

关键词：混凝土灌注桩；配置工艺；施工工艺
旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”。其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。
一 护壁液(泥浆)的配制工艺
　　1.传统护壁液配置工艺
　　护壁液作用是防止孔壁坍塌和对孔壁起保护作用，它既能使孔内的液体不致流人孔外，又能使孔外的水不致渗入孔内。
　　传统的施工工艺的护壁液一般是由膨润土调制的泥浆，其主要参数如下：
　　比重为1．3～1．5 t／m3(用婆梅式比重计测)
　　含沙率：≤4％""--8％
　　胶体含量：≥90％
　　塑性指数：IP＞17
　　在护壁液实际配置过程中，需配合以大量泥浆的持续拌和。若施工地层的含沙量较大，所消耗的膨润土少则数十吨多则上百吨，施工现场占地面积大。泥浆的拌和大多采取人工搅拌，工地上往往出现灰尘弥漫的现象，对环境和人身的污染和伤害都是极大的。然而，既便是这样大的用量，护壁效果还是不理想，孔内沉渣量大，特别在砂层(流砂地层)时常出现2～3 m的沉渣量，为最后的浇注成桩留下了很大的质量隐患。
　　2.新型护壁液配置工艺
　　旋挖钻机配套的新型护壁液是一种采用国外先进技术的进口产品(Super mud)，其特点包括水溶性强，易混合的粉末颗粒聚合物，在水中充分溶解后成半透明糊状，黏度大。该液体在孔内沉淀杂质速度非常快，钻具在孔内钻进时，泥浆总是保持清澈透明的状态，钻具、钻杆表面干净。同时，在孔内由于钻具的连续运动，聚合物泥浆和水混合的越均匀黏度就越强，凝聚力也就越快，即使泥浆回到泥浆池内也没有一点杂质沉淀的痕迹。聚合物护壁液在孔壁周围形成了一层薄透明糊状保护层，无毒无污染，具有钻孔稳定、可配置高黏度泥浆、废浆易于降解处理、回用率高等优势。聚合物护壁液的最大特点是孔内不留残渣，由于其高强度的护壁性，配合旋挖钻机特有的旋挖钻孔功能，使钻孔底基本不留废沙，从而使持力层与桩体结合更严密，提高了桩基承载力。
　　现场根据水池的体积，将配浆用水pH值调整至8～10后，一般按0．8～1．8 kg／1000 L的比例进行调配，该调配方法具有简单、快捷之特点。
二 护壁液池的制作工艺
　　1.传统工艺下护壁液池的施工
　　利用传统施工工艺制作护壁液池，一般在施工现场空地处挖一个4 m×5 m×l．5 m(长×宽×深)的泥浆池。处理含沙量大的软基时，在泥浆池旁边还需挖同等规模的沉淀池，将桩位、泥浆池、沉淀池3者用泥浆沟联通，使泥浆循环。同时要用大功率的泥浆泵将含沙量超标的泥浆抽走(一般抽到专用的泥浆运输车上运走)。根据施工规模的大小，有时要重复开挖若干个，这样既影响施工进度，又使占地面积大，容易对其他工序形成干扰。
　　2.新型工艺下护壁液池的施工
　　若改用旋挖钻配合新型护壁液进行护壁液池旋工就要简单的多，其流程如下：以在池底部焊接管道的方式将3个30m3左右的集装箱连通(集装箱之间需有阀门控制)，根据配比在集装箱内调配好护壁液用普通的泵将护壁液抽至孔内即可。同时在桩位旁边挖一个0．3m3左右的小坑，将钻孔时溢出护壁液收集到坑内，再用泵抽到筛分器，将浆液通过过滤后即可以进行循环利用，浆液的重复利用率几乎可达100％。
　　所用水箱为钢制水箱，其作用范围可覆盖其周围500-600m的施工区，在不同工地之间也可重复利用。水箱具有安装简便、快捷之特点，但安装时需大型搬运设备(拖车、吊车等)配合。
三 钻孔工艺
　　1.钻孔的传统施工工艺
　　利用传统工艺即循环钻机打孔，首先要埋设护筒，其主要作用是稳定孔口、提高且固定水位、增加静水压力和维护孔壁等。护筒、泥浆沟成型后，利用吊车将钻机对准桩位，用水平尺校正机身及钻杆的水平、垂直度后，放下钻头。这时用泥浆泵注入泥浆，钻机开始旋转钻进，一节钻杆钻人后及时停机再将第二节钻杆适时接上，如此反复上述步骤至设计深度。
　　整个钻孔过程中要随时对泥浆进行检查，尤其对含沙量大的地层，要随时打捞泥浆带出的沙。如发现泥浆中杂质太多，必须及时清理排浆沟及泥浆池或更换泥浆。此时由于地基较软容易发生埋钻事故，为避免事故的发生，须减缓钻进速度。
　　泥浆池、沉淀池、泥浆沟等施工过程中都主要依靠人工清理泥浆，大量人工使得施工工地很难控制文明施工。同时，运输膨润土、废弃泥浆的车辆、受泥浆沟的影响往往都不能准确到达目的地，都将严重影响施工的正常进行。
　　2.钻孔的新型施工工艺
　　旋挖钻机能利用机械本身埋设护筒，一些新型钻头在开孔时旋挖直径达1000mm，下人护筒后，钻头缩径后可继续往下旋挖孔。还有一些新型钻头可带着专用的钻孔护筒直接钻入地层4～5 m，然后换钻头再进行旋挖。
　　旋挖钻钻孔时，不需循环孔内的浆液，只要使孔内的浆液保持一定的高度(根据坍塌地层的深度而定)，随着钻深的逐渐增加，用方便移动的φ100mm软管向孔内补充浆液即可。
　　利用这种新型施工工艺，施工场地地面上仅有两套软管铺设，移动方便，可利用车辆等直接接近运送至正在施工的桩位。旋挖钻可将挖出来的沙土直接放至运输车上及时运走，使施工场地保持整洁、干净。但由于旋挖钻自身要占有一定的空间(其履带式的行走方式，更需一定范围的平面)，当施工场地本身狭小时，不利于旋挖钻的施工。
四 水下混凝土浇注施工工艺
　　水下浇灌混凝土是利用导管中混凝土压力将桩孔内的护壁液排出，混凝土填满桩体从而成桩的一种施工方法。
　　一般来说旋挖钻成桩的施工方法与传统的施工方法在两个方面差别较大：
　　1)孔底的残留沙土。传统施工工艺施工结束后需用稀泥浆冲洗孔，同时又要保证孔壁的软沙层不再坍塌，两者很难平衡。一般按控制稀泥浆的比重来减少孔底的残留物。冲孔结束后会有一定的时间用来准备混凝土料斗和混凝土的制备，这样使得孔内一定会存有沉淀的泥土为桩体质量留下隐患。
　　新型旋挖钻成孔时由于其钻头设计巧妙，使通过旋挖进入钻头内的泥土很难在孔内 退出，加上护壁液本身不带有泥沙，使得孔底残留很少。
　　2)浇注时钢筋笼的上浮问题。对于钢筋笼不下人孔底的桩灌注，用传统方法施工时，比较容易使钢筋笼上浮。这主要是在钻孔进入持力层后，由于持力层一般为弱风化或微新岩体，传统钻头成孔时，会有较大的岩块滞留孔内。这些岩块在浇筑时随着第一罐混凝土料的上升而顶出孔外，当岩块聚集到一定体积同时具有一定硬度时，就能把悬在半空中的钢筋笼顶出孔外。其次，残留在孔底的泥土被混凝土冲击后，在上升的过程中会形成很浓的泥浆，其产生的浮力也会使钢筋笼上浮。
　　用旋挖钻机配套新型的护壁液成孔时，由于孔底一般不残留泥土，同时护壁液的比重接近水的比重，无法对钢筋笼产生较大的浮力，所以钢筋笼上浮的现象很难发生。
五 结语
　　旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”。其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。随着施工管理水平的提升以及高科技设备的研制，以旋挖钻机为代表的新型、高效、环保的施工方法会成为发展之趋势。
参考文献：
[1]袁国林．水利工程中灌注桩的施工工艺与质量控制[J]．陕西水利，2009，(6)：90—91．
[2]王子良，王雪冬，徐大涛．泥浆护壁钻孔灌注桩质量监控要点[J]．水利科技与经济，2009，(12)：1 110．
[3]王德仙．旋挖钻机在桥梁混凝土灌注桩成孔中的应用[J]．山西建筑，2009，35(30)：323—324．