大直径灌注桩双护筒成桩技术

周希勇1  ,李丹教2   ,何大广3

2中交四航局第三工程有限公司   广东 湛江   524005

3广西新港湾工程有限公司   广西南宁  530219

摘要：以广西柳江红花水利枢纽二线船闸工程上游隔流堤灌注桩为依托，本项目工程涉及大直径钻孔灌注桩双护筒施工方法。根据上游隔流堤现场地质情况等采用大直径钻孔灌注桩双护筒施工方法，本方法具有施工方便，工艺简单，质量稳定，安全可靠，有效节约成本，生产效率高等优点。

关键词：钻孔灌注桩；双护筒；大直径

1前言

冲孔灌注桩是现在常用的一种基础形式，承载力高，适用范围广。但由于不同地质情况，往往采用单护筒灌注桩施工时，会出现护筒位移和灌注桩塌孔等现象。本文以广西柳江红花水利枢纽二线船闸工程上游隔流堤灌注桩为依托，对大直径灌注桩双护筒成桩进行了技术总结。

本工程灌注桩均位于二线船闸工程区附近，多为水电站建设时的挖填区，地形较低缓零散。上游引航道隔流堤灌注桩位于江中，离岸最小距离2.0m,最大距离8.0m。采用距桩外约10米处安放钢筋石笼与陆岸形成封闭圈，在圈内回填土至77.8米标高（柳江水位77.5米），形成陆地施工条件。上游隔流堤共26根灌注桩，灌注桩直径为2.5m，属于大直径灌注桩。在施工过程中，由于受地质情况影响，存在护筒位移和灌注桩塌孔等风险，为了避免这些风险的发生，拟采用双护筒成桩技术。

图1 平台回填断面图

2双护筒冲孔桩施工工艺

2.1工艺流程图

图2灌注桩施工工艺流程图

2.2 桩机就位和双钢护筒埋设

（1）桩位均采用GPS系统测量定位进行放样，找到桩位中心点后利用十字线法引出护筒外设置护桩，利用红色油漆做标志，后续施工时需对该点进行保护，方便后续施工随时校核桩中心。

（2）冲孔钻机就位，钻机四周应垫平，保持钻机杆与护筒中心在同一垂线上，以保证钻孔的垂直度。考虑侧边预留施工便道，冲孔钻机沿纵向布置，根据施工进度要求，现场布置三台冲孔钻机同时施工。桩机安装完成并经检查验收合格后方可试运转，各项性能满足要求后正式运转。

（3）固定外护筒：外护筒长1.5m，直径2.9m，壁厚3mm。利用挖机把桩位进行开挖至1.5m的深度，采用挖机重压把外护筒埋入，护筒顶面高出地面0.3m。固定外护筒后，确保护筒中心与桩位中心位置满足设计规范要求后，先采用小冲程继续钻进进行灌注桩冲孔，冲孔至地面标高-6m。钻至地面标高-6m后，应按设计要求及规范对孔深、孔径、倾斜率等进行检查.合格后，进行内护筒安装。

（4）安装内护筒：内护筒长6m，直径2.7m。内护简用20mm厚钢板钢板弯制而成，内护筒的制作应满足强度和刚度的要求。焊缝应密实牢固，不得漏水。利用50t汽车吊将内护筒吊至桩孔位置，利用经纬仪控制护筒垂直度，利用振动锤振动下沉护筒直至达到设计标高，护筒顶面高出地面0.3m。护筒中心与桩中心偏差≤100mm，倾斜率应小于1.0%。

（5）护筒底部穿透回填土围堰，打设至原地面内，利于泥浆循环，且保证泥浆不渗透出去。 同时根据上游隔流堤现场地质情况确定配制泥浆的比重、粘度。

图3双护筒示意图

2.3泥浆池

泥浆池根据施工需要分别设置在每根桩位一侧且保证施工便道不受影响。钻孔过程采用换浆法循环冲孔。钻孔内的泥浆、钻渣沿护筒顶部预留槽流入、流出。为防止泥浆通过石渣缝隙渗流至柳江，在泥浆池底部和四周铺设彩条布；为防止泥浆通过围堰顶部溢流至柳江，泥浆池四周加高30cm。泥浆池钻渣根据现场实际情况及时清理。钻渣必须经过泥渣车运输到弃渣场妥善处理杜绝钻渣直接入江。灌注混凝土过程中根据实际情况备用移动容器罐及时贮存多余泥浆防止泥浆漫流。

泥浆由水、粘土（膨润土）和添加剂组成，泥浆稠度根据地层变化或者操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度，含砂率越小越好，含砂率大会降低粘度，增加沉降，磨损钻具，停钻时易造成埋钻、卡钻事故。

2.4冲孔

冲孔过程需对岩渣取样留底，如实填写相应表格记录，作为施工依据。

①冲进

A操作时掌控卷扬机钢丝绳的松紧度，以减少钻头的晃动。

B在黏土层冲孔，中等冲击高度，大泵量，泥浆比重控制在1.25,。

C刚入岩时，降低冲击高度，待岩面冲平后，在回复正常的冲击高度。

D冲至设计标高后，应当停止冲进，立即通知业主、监理地质验收。

E当孔深到达设计标高后，在清孔之前应对孔内进行刮孔，降低附壁泥的厚度。

②冲孔注意事项

冲孔施工之前制备泥浆，泥浆拌制时须选用优质粘土为原料，必要时掺高效絮凝剂（聚丙烯酰胺PHP）、羧基纤维素（CMC）、纯碱（Na2CO3）等，并经试验室配比确定。泥浆指标：比重为1.1～1.3，黏度在一般地层为16～22s，在松散易坍塌地层19～28s，PH值大于6.5，胶体率不小于98%，新配制泥浆含砂率不大于2%。泥浆的采用应根据成孔方法和地层情况而定，若是粘土层，采用优质粘土造浆；若是砂土层或淤泥层，采用膨润土造浆。以便孔壁挤压密实形成泥浆护壁。

2.5终孔检查与第一次清孔

做好冲孔取样记录随时观察入岩深度，当冲孔至设计标高且必须达到设计嵌岩深度4.25m方可验收。上述条件满足要求后稍提冲击锤以小冲程（约50cm～100cm）反复冲击挠动桩底沉渣，还应进行刮孔措施，避免下放钢筋笼时附壁泥掉至孔底难以清理。检孔时采用钢筋笼简易检孔器、100米测绳和测锤或监理工程师指定的检孔器。简易笼式检孔器用ф20钢筋制做，长度为设计孔径的2.5倍，（即6.25m）设置四圈加强筋，外径等于设计孔径加保护层厚度。当测绳测试满足入孔深度时，利用简易检孔器检查桩身的垂直度、孔径。钻机架吊起简易检孔器上下反复提升直至检孔器上下自由活动，此时观察钢丝绳垂直度，钢丝绳上下保持垂直说明满足要求。经自检合格报请监理工程师确认终孔方可清孔。
2.6钢筋笼吊装

先在钢筋笼上标志好入孔顺序，然后用平板车运至施工现场，利用汽车吊按节段顺序起吊就位安装。吊装时，应严防钢筋笼变形及碰撞孔壁防止坍塌。

为保证骨架不变形，须用4点吊且吊点处需加强吊点的焊接，吊点处加强箍筋内侧还应焊接对应尺寸的十字加强筋。

起在孔口牢固定位，以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。钢筋笼吊装时、入孔后要准确、牢固定位。为防止钢筋骨架在浇筑混凝土时上浮，在钢筋笼上端均匀设置吊环加以固定。

2.7二次清孔

钢筋笼吊装完成后，应进行二次清孔，方法同第一次清孔。当孔底沉渣厚度≤50mm，清孔后的泥浆指标，相对密度为1.03-1.10，黏度为17-20Pa.s,含砂率小于2%，胶体率大于98%，且经自检泥浆各项指标符合要求后，再经监理工程师确认，立即灌注水下混凝土。

2.8混凝土浇筑

（1）在浇筑水下混凝土前，需由质检人员根据施工记录、检测孔深、泥浆指标符合设计要求后方可报验进行混凝土浇筑。在浇筑水下混凝土过程中，填写“水下混凝土浇筑记录”并按下列原则对混凝土进行塌落度及试件制作。

（2）灌注桩采用混凝土运输罐车自卸导管法灌注。灌注桩应连续浇筑，中途不得停顿。严格控制水灰比、灌注数量，以防导管进水。每根桩的浇筑时间不能超过混凝土的初凝时间，对浇筑过程中的一切故障记录备案。桩基采用罐车自卸的方式进行浇筑。

初灌前在装混凝土漏斗底设置可靠的隔水塞，备足首盘封底混凝土数量，灌注首批混凝土。为了防止发生断桩现象，浇筑首盘混凝土时，导管埋置应满足不小于1.0m的要求。首批混凝土浇筑所需砼方量为5m³。

（3）首批混凝土灌入孔后，应连续缓慢灌注，当混凝土面上升至钢筋笼底部以上4.0m时提升导管至钢筋笼下口以上2.0m即可正常灌注。

灌注开始后，应紧凑连续地进行，严禁中途停工，在灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，致使测深不准确。浇筑过程中还应注意导管埋深，不宜超过2~6m。桩顶宜超灌0.8m浇筑桩顶标高73.60m，确保凿除泛浆后桩顶混凝土强度到达设计要求。

2.9外护筒拔除

灌注桩浇筑完成后，把外钢护筒拔除，来进行重复利用。拔除过程中利用冲孔钻机把护筒使用静力使其慢慢上升，提拔时应当注意要保证垂直拔起。

3采用双护筒成桩工艺的效果分析

3.1基桩成桩质量效果

上游隔流堤共26根灌注桩，灌注桩直径为2.5m，属于大直径灌注桩。在施工过程中，采用了采用双护筒成桩技术。经高、低应变及超声波检测，桩位偏差在设计及规范范围内，桩身完整性一类桩占比71%，二类桩占比29%，无三、四类桩，质量可控，符合设计及规范要求。

3.2基桩成桩经济效果

采用2套外护筒循环使用，在操作过程中满足桩机施工质量及进度的要求，并节约了成本，经济合理。

4结语

针对本工程的现场地质情况，本项目对大直径灌注桩双护筒成桩关键工序的控制，通过安装外护筒后在一次性安装6m长的内护筒，可以保证内护筒的安装的精度，并避免了护筒位移和护筒底部变形造成后续工序施工困难，为冲孔施工的顺利实施保障了前提条件，较好的保证了成桩的质量。而且外护筒循环利用，减少了施工的成本，经济合理。为类似地基基础的大直径灌注桩施工积累了施工经验，提供借鉴意义。

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