６０
㊀施㊀工㊀技㊀术
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０２１年４月上
第５０卷㊀第７期
ＤＯＩ:１０ ７６７２/ｓｇｊｓ２０２１０７００６０
申㊀毅
(中国铁建股份有限公司ꎬ北京㊀１００８５５)
[摘要]某桩基工程采用旋挖钻孔灌注桩成孔ꎬ化学泥浆进行护壁ꎬ并应用化学泥浆让钻屑迅速沉淀的特 点ꎬ结合双底掏渣钻清孔和泵吸反循环清孔ꎬ解决了正循环清孔时间较长的问题ꎬ提高了施工速度ꎬ安全文明施工与环境保护方面能有效控制ꎬ且满足孔底沉渣要求ꎬ经济与社会效益显著ꎮ[关键词]桩基础ꎻ旋挖钻孔灌注桩ꎻ化学泥浆ꎻ护壁ꎻ施工技术[中图分类号]ＴＵ７５３ ３
[文献标识码]Ａ
[文章编号]１００２￣８４９８(２０２１)０７￣００６０￣０３
ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＳｌｕｒｒｙＰｏｗｄｅｒＵｓｅｄｆｏｒＷａｌｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆＵｎｄｅｒｗａｔｅｒＲｏｔａｒｙＤｒｉｌｌｉｎｇＣａｓｔ￣ｉｎ￣ｐｌａｃｅＰｉｌｅ
ＳＨＥＮＹｉ
(ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１００８５５ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎａｐｉｌｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔꎬｔｈｅｒｏｔａｒｙｄｒｉｌｌｉｎｇｃａｓｔ￣ｉｎ￣ｐｌａｃｅｐｉｌｅｉｓｕｓｅｄｔｏｆｏｒｍｔｈｅｈｏｌｅꎬａｎｄｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｍｕｄｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｗａｌｌ.Ｔｈｅｃｈｅ
ｍｉｃａｌｍｕｄｉｓｕｓｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｒａｐｉｄｌｙ.Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｏｕｂｌｅｂｏｔｔｏｍｓｌａｇｒｅｍｏｖａｌｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｕｍｐｓｕｃｔｉｏｎｒｅｖｅｒｓｅ
ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｌｅａｎｉｎｇꎬｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｌｏｎｇｔｉｍｅｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｃｌｅａｎｉｎｇａｒｅｃｈａｎｇｅｄꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｐｅｅｄｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ｓａｆｅａｎｄｃｉｖｉｌｉｚｅｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄꎬａｎｄｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈｏｌｅｂｏｔｔｏｍｓｅｄｉｍｅｎｔａｎｄｏｂｔａｉｎｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｉｌｅｓꎻｒｏｔａｒｙｂｏｒｅｄｐｉｌｅꎻｃｈｅｍｉｃａｌｍｕｄꎻｗａｌｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎻｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
[作者简介]申㊀毅ꎬ工程师ꎬＥ￣ｍａｉｌ:１７５２３１２３５＠ｑｑ.ｃｏｍ[收稿日期]２０２１￣０１￣３０
１㊀工程概况
㊀㊀和泓四季一期工程位于重庆市九龙坡区华岩新城片区ꎬ总建筑面积２６３０１５ ７７ｍ２ꎮ包括
１９栋花园洋房㊁６栋高层住宅㊁１栋售楼处㊁１栋幼儿园及３个地下车库ꎬ其中花园洋房９６５５９ ６ｍ２ꎬ高层住宅
１１２３９６ ６ｍ２ꎬ车库５００００ｍ２ꎮ花园洋房地下１层ꎬ地上共７(６＋１)层ꎬ坡屋面ꎬ结构最高处２３ １００ｍꎬ薄壁异形柱框架剪力墙结构ꎬ基础形式主要为钻孔灌注桩ꎮ
根据勘察报告ꎬ主楼场地地层为第四系全新统冲积层ꎬ下部基岩为第三系新余地层ꎮ按其岩性及工程特性ꎬ自上而下依次划分为:③粉质黏土㊁④淤泥质粉质黏土㊁⑤细砂㊁⑥粗砂㊁⑦砾砂㊁⑧１强风化粉砂质泥岩㊁⑧２中风化粉砂质泥岩㊁⑧３微风化
粉砂质泥岩ꎮ因钻孔需要穿过厚黏土和砂层ꎬ所以钻孔桩需要护壁确保在钻孔过程中不塌孔ꎮ桩基直径８００~１０００ｍｍꎬ孔深２０~３０ｍꎬ共完成
１８１５根桩ꎬ采用化学泥浆造浆护壁㊁双底掏渣钻清孔㊁反循环清孔施工工艺ꎬ保证了施工进度和质量ꎬ毒力岛
经检测表明ꎬＩ类桩９８％㊁ＩＩ类桩２％ꎬ合格率１００％ꎮ
２㊀技术原理
２ １㊀化学泥浆粉造浆护壁原理
㊀㊀在护壁过程中通过液体压力差的作用ꎬ泥浆中的自由水通过孔壁裂隙向地层中渗透ꎬ将浆液和砂粒黏为一体ꎬ来平衡孔壁外侧压力ꎮ化学泥浆浆液能把砂粒黏为一体并且向外侧渗透１０~１５ｃｍꎮ２ ２㊀絮凝原理
㊀㊀因化学泥浆是以改性的高分子聚合物为基料ꎬ化学泥浆粉添加量为水质量的万分之五ꎬ当高分子浓度很低时ꎬ高分子的链可以同时吸附在几个胶体粒子上ꎬ通过 架桥 的方式将几个胶粒连在一起ꎬ
２０２１Ｎｏ.７申㊀毅：水下旋挖钻孔灌注桩化学泥浆粉造浆护壁施工技术６１㊀
由于高分子链的旋转和振动ꎬ将胶体粒子聚集在一起而产生沉降ꎬ所以化学泥浆可让钻屑迅速沉淀ꎮ
３㊀技术特点
㊀㊀应用化学泥浆粉造浆可让钻屑迅速沉淀的特点ꎬ采用双底捞砂钻掏渣ꎬ再结合泵吸反循环清孔施工工艺ꎬ清孔速度快ꎬ能使孔底沉渣得到有效控制ꎬ技术特点如下ꎮ
１)化学泥浆粉造浆便捷快速ꎬ可在１０ｓ内充分溶解ꎬ顺着喷射的水流冲入孔内ꎬ形成良好的护壁浆液ꎮ
２)化学泥浆粉用量小ꎬ１００ｍ３的水池加入５０ｋｇ左右即可形成良好的泥浆液ꎬ成本较低ꎮ
３)浆液含砂率低ꎬ可自行清洁ꎬ与混凝土自行分离ꎬ延长钻头寿命ꎬ提高混凝土的浇筑质量ꎮ４)化学泥浆的造浆废浆少ꎬ可循环使用ꎬ无毒㊁易于降解ꎬ可直接抛弃而不会造成环境污染ꎮ５)浮浆少ꎬ可减少混凝土超灌高度ꎬ节约混凝土用量ꎮ
６)泥浆池不会有大量沉渣出现ꎬ无需清理泥浆池ꎮ
４㊀施工工艺
４ １㊀材料与设备
㊀㊀１)材料㊀化学泥浆粉㊁纯碱㊁钢筋㊁焊条㊁混凝土㊁柴油㊁润滑油㊁液压油㊁钢丝绳等ꎮ
２)设备㊀ＳＲ２８０Ｒ旋挖钻机㊁钻头㊁起重机㊁电焊机㊁泥浆泵(排污)㊁砂石泵(清孔)㊁压浆泵㊁混凝土输送泵㊁铲车(泥渣外运)㊁运浆车(泥浆外运)㊁导管㊁扩筒等ꎮ
４ ２㊀旋挖钻孔灌注桩施工工艺流程
㊀㊀施工工艺流程：施工准备ң钻机就位ң泥浆护壁ң钻进成孔ң吊放钢筋笼ң导管安装ң反循环清孔ꎮ
４ ３㊀施工准备
㊀㊀１)场地进行平整压实ꎬ清除杂物㊁换除软土ꎬ保证旋挖钻机行走畅通ꎮ
２)根据现场实际情况布置泥浆池(不设沉淀池)ꎬ尺寸为长ˑ宽ˑ深＝８ｍˑ４ｍˑ３ｍꎬ保证有足够水源进行反循环泵吸泥浆回流到孔内ꎮ
３)桩位中心确定ꎬ护筒埋设ꎮ
４)人员㊁钻机㊁汽车式起重机及捞渣钻相应机具全部进场ꎬ机具资料齐全㊁合格ꎮ
５)确定钻机开行路线ꎬ根据比例尺在施工图标明桩位㊁编号㊁施工顺序ꎬ以便管理ꎮ
４ ４㊀钻机就位
㊀㊀１)钻机就位前应对钻机各项准备工作进行检查ꎬ钻机安装后底座和顶端应平稳ꎮ
２)旋挖钻机调整平整ꎬ当钻头对准桩位中心十字线时ꎬ各项数据即可锁定ꎬ勿需再作调整ꎮ
４ ５㊀泥浆护壁
㊀㊀１)化学泥浆粉比例按０ ０１％~０ １％配制ꎬ直接在喷洒的清水中冲入孔中ꎬ迅速溶解ꎬ形成较好黏度的浆液ꎬ也可顺喷洒的清水加入泥浆池内ꎬ用泥浆循环泵抽出和泵入进行循环ꎬ然后注入孔中ꎬ如
图１所示ꎮ根据地质条件及实际情况确定配合比ꎬ如表１所示
ꎮ
图１㊀化学泥浆护壁
表１㊀各地层化学泥浆粉掺量
序号地层状况每１００ｍ３泥浆粉掺量/ｋｇ黏度/ｓ１黏土与页岩２０~６０１７~１９２淤泥㊁细砂到中砂３０~７０１８~２２３粗砂㊁较小的砾石４０~９０２０~３０４卵砾石９０~１２０３０~３８２)根据地质与水质等因素适量添加纯碱调整ｐＨ值并增加黏度ꎬ建议ｐＨ值在８~１０(先在小桶里进行试验确定添加纯碱的含量)ꎮ
六书通
３)浆液面始终不能低于地面１ｍꎬ更不能采取半孔浆成孔ꎬ因半孔浆成孔压强降低ꎬ护壁能力就降低ꎻ同时灌注混凝土时ꎬ没经过浆液浸泡的地层极有可能塌方ꎮ
４)不能与膨润土泥浆混用ꎬ因为二者的机理不一样ꎬ膨润土泥浆可以悬浮钻屑ꎬ而化学泥浆让钻屑迅速沉淀ꎮ
４ ６㊀钻进成孔
㊀㊀１)当钻机就位准确ꎬ泥浆制备合格后即开始钻进ꎬ钻进时每回次进尺控制在６００ｍｍ左右ꎬ刚开
始要放慢旋挖速度ꎬ并注意放斗要稳ꎬ提斗要慢ꎬ特别是在孔口５~８ｍ段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度ꎬ如有偏差及时纠正ꎮ
２)在钻进过程中钻机不能产生位移或沉陷ꎬ否
则应及时处理ꎬ在钻孔排渣㊁提钻除土或因故停钻时ꎬ应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度ꎮ处理孔内事故或因故停钻时ꎬ必须将钻头提出孔外ꎮ
３)旋挖钻机一般先采用筒式钻头ꎬ施工时在孔
内将钻头下降到预定深度后ꎬ转钻头并加压ꎬ旋起的土挤入钻筒内ꎬ泥土挤满钻筒后ꎬ反转钻头ꎬ钻头底部封闭并提出孔外ꎬ然后自动开启钻头底部开关ꎬ倒出弃土成孔ꎬ在钻进过程中将钻头提出钻孔外后ꎬ向孔内注泥浆液ꎮ
４)最后成孔的１~２钻要静置２０ｍｉｎ左右再成孔ꎬ因为化学泥浆让钻屑迅速沉淀ꎬ然后采用双底捞砂钻掏渣清孔ꎮ
５)钻进至设计孔深后ꎬ采用双底捞砂钻斗在原
处机械旋转数圈ꎬ将孔底虚土尽量装入斗内ꎬ对孔底泥渣进行清理ꎮ
４ ７㊀钢筋笼吊装㊀㊀１)桩基钢筋笼制作按图纸要求施工完成ꎬ验收
合格ꎮ
２)桩基钢筋笼采用汽车式起重机进行两点起
日体艺术吊ꎬ第１点设在骨架的下部ꎬ第２点设在骨架长度的中点到上三分点之间ꎮ对于长骨架ꎬ起吊前应在骨架内部加强刚度ꎮ起吊时ꎬ先提第１点ꎬ使骨架稍提起ꎬ再与第２点同时起吊ꎻ待骨架离地面后ꎬ第１点停吊ꎬ继续提升第２点ꎮ随着第２点不断上升ꎬ慢慢放松第１吊点ꎬ直到骨架与地面垂直ꎬ停止起吊ꎬ如图２所示ꎮ解除第１吊点ꎬ检查骨架是否顺直ꎬ如有弯曲应整直
ꎮ
图２㊀钢筋笼吊装示意
３)吊入钢筋笼时对准孔位轻放㊁慢放ꎮ若遇阻
碍ꎬ随起随落和正反旋转使之下放ꎮ不高起猛落㊁强行下放ꎬ以防碰坏孔壁而引起塌孔ꎮ
４)下放过程中ꎬ时刻注意观察孔内水位情况ꎬ如发现异常现象ꎬ马上停放ꎬ检查是否坍孔ꎮ４ ８㊀导管安装
㊀㊀导管采用５ｍｍ厚无缝钢管制作ꎬ导管接头处橡胶垫密闭进行丝口连接ꎬ导管内径３００ｍｍꎻ导管节长
３ ０~２ ０ｍꎬ漏斗下配节长１ ０ꎬ０ ５ｍ导管ꎮ导管使用前应进行试拼接及气密性试验ꎬ试压好的导管表面用
vsm磁漆标出０ ５ｍ一格的连续标尺ꎬ并注明导管全长尺寸ꎬ以便灌注混凝土时掌握提升高度和埋入深度ꎮ４ ９㊀反循环清孔
㊀㊀１)反循环清孔导管下放深度以出浆管底距沉淤面３００~５００ｍｍ为宜ꎮ
２)清孔过程中ꎬ特别要注意补浆量ꎬ严防因补浆不足(水头损失)而造成塌孔ꎮ
３)当孔底沉渣较厚㊁块度较大或沉淀板结时ꎬ可适当加大泵吸ꎬ并摇动出水管(导管)ꎬ以利排渣ꎮ４)清孔完成后立即进行水下混凝土浇筑ꎮ
５㊀效益分析
㊀㊀膨润土造浆与化学泥浆粉造浆对比分析如表
２ꎬ３所示ꎮ采用化学泥浆粉造浆施工工艺有以下优点:①大大加快了施工进度ꎬ并且不受任何天气的影响ꎻ②场地清洁ꎬ保障文明施工ꎻ③确保施工质量ꎻ④造价方面每ｍ３泥浆可以节省１４ １元ꎮ采用化学泥浆粉造浆对比膨润土造浆护壁每根桩造浆产生的人工成本要节约３９３ ９元ꎬ其中采用化学泥浆粉造浆＋反循环清孔对比膨润土造浆护壁＋正循环清孔完成１８１５根桩基ꎬ要节约工期２１２ｄꎮ因节约工期产生的电费㊁水费㊁人工费和管理人员的工资及间接费用未作计算ꎮ
表２㊀膨润土造浆与化学泥浆粉造浆对比分析
序号对比项目膨润土造浆化学泥浆粉造浆１
工序
采用搅拌机按照配比要求均匀搅拌约３０~６０ｍｉｎ
化学泥浆粉操作简单ꎬ直接在喷射的清水中冲入孔中ꎬ迅速溶解
２质量
泥浆成分比较稳定ꎬ护壁时间长ꎬ清孔质量较好
化学泥浆粉造浆让钻屑迅速沉淀ꎬ结合双底捞砂钻掏渣和泵吸反循环清孔工艺ꎬ孔底沉渣得到有效控制３
安全文明
膨润土造浆用量较大ꎬ泥渣较多ꎬ不利于环保化学泥浆粉用量少ꎬ可循环使用ꎬ无毒㊁易于降解ꎬ可直接抛弃而不会造成环境污染ꎬ泥浆池不会有大量沉渣出现ꎬ无需清理４
每ｍ３
造价
膨润土:２０元纯碱:１２ ５元ＣＭＣ:１ ６元合计:３４ １元
化学泥浆粉:７ ５元纯碱:１２ ５元合计:２０元
６㊀结语
㊀㊀钻孔灌注桩多在水下及地下进行ꎬ对于降水量较多地区及地下水丰沛的黏土㊁填土㊁砂土㊁砾砂ꎬ利用传统的膨润土造浆ꎬ护壁效果差ꎬ宜塌孔㊁颈缩ꎬ成孔率相对较低ꎬ且成本较高ꎬ安全文明施工不宜管理ꎬ对进度也会造成一定影响ꎮ而化学泥浆粉可以广泛应用于旋挖钻孔灌注桩的泥浆护壁ꎬ在大砂ꎬ中砂ꎬ细砂ꎬ粉砂ꎬ流砂ꎬ淤泥等地质条件下效果比较显著ꎮ
(下转第６８页)
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(上接第６２页)
表３ 效益对比分析
序号对比
膨润土造浆护壁＋
正循环清孔
化学泥浆粉造浆＋
反循环清孔
１工艺
膨润土造浆:１０ｍ３浆液
需２人ꎬ１个工作日完成
化学泥浆粉造浆:１个
辅助工人便可完成ꎬ按
１人ꎬ０ ５个工作日
正循环清孔：成孔＋
清孔＝１根/１ ５ｄ(每台旋
挖)
反循环清孔：成孔＋清
孔＝３根/ｄ(每台旋
挖)
２进度
１０台旋挖完成１８１５根桩
基需要工期:１８１５ˑ１ ５/
１０＝２７３ｄ
１０台旋挖完成１８１５根
桩基需要工期＝１８１５/
３＝６１ｄ
３每根桩
成本４２３ ９元３０元
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