淤泥地层中钻孔桩的施工方法论文
摘要:随着国内基础建设的迅猛发展，城市化进程的加快，各类高、难、复杂建筑形势不断出现，对地下基础工程的要求越来越高，为适应此发展形势，各种新工艺、新技术不断发展、应用。混凝土灌注桩基础形式即为目前比较成熟的一种施工技术，当前大量基础工程采用此技术，本文对如何在淤泥中机械钻孔进行论述，希望可以丰富相关工程的实际操作技术。
关键词:灌注桩；淤泥；机械钻孔；施工方法
随着人工挖孔桩技术的限制使用，机械钻孔桩在基础工程中大量普及应用。对于地质状况较好的地层，只要泥浆比重调配得当，机械成孔都很简单；但是，随着各类建设的迅速发展，许多工程位于地质情况较差的老河道、垃圾场、淤泥回填土和弃土（淤泥）场上，地层中含有粘度较低的流质淤泥且淤泥层很厚，非常不容易成孔，经常出现塌孔、桩夹泥和承载力达不到设计要求等安全质量事故。本文根据多种类似情况的实践经验，就上述情况提供一些解决方法。
一、临近地面出现淤泥层
多数工程先将基槽开挖后再施工桩基，很容易造成临近开挖面或开挖面下2～5m处就出现淤泥层，地面容易塌陷，机械无法安置或安置不稳，造成无法成孔或成孔倾斜。此种情况可采取下述施工方案：
施工方法
将上层0.6～1.0m深的土层，掺入15%的石灰就地翻拌，均匀拌和后回填，用挖掘机或压路机碾压成型，洒水养护7天，形成持力层；
在钻孔机前后支撑部分先各铺垫一块钢板，钢板上放置枕木，再把钻机安放在枕木上，调整钻机至水平，即可正常钻孔施工。
注意事项
每钻进1m，应注意检测钢丝绳是否处于桩中心位置，防止偏孔。
经常观测钻机四个持力点处是否有地层下沉现象发生，保证钻机水平。
在基坑四周砌筑排水沟，及时将雨水或现场抛洒泥浆排除，以防浸泡灰土层，影响其承载力。
二、地面下较深处出现淤泥层
设计在老河道、淤泥回填场地区的桩基，往往在较深处出现淤泥。一次冲击成孔拔出锤头后，淤泥会迅速拥入孔内，造成塌孔，甚至会将锤头掩埋，很难冲击成孔。即使冲击成孔，将钢筋笼安装后二次清孔时也易造成塌孔，会将钢筋笼掩埋，导致废孔或废桩，后果非常严重。为此，可采用以下施工方法：
（一）套管法
⒈施工方法
换用大于设计孔径20cm～30cm的钻头冲击至淤泥层后，用振动锤将同直径的钢套管（厚度5～10mm之间）打入孔内，形成护壁。钢套管长度以超过淤泥层并进入较好土层2m为宜，以防淤泥流入孔内再次塌孔。将套管上端固定在钻机作业面上防止其滑落，然后更换设计孔径的钻头冲击成孔，再按照正常钻孔桩施工工艺完成混凝土灌注，待混凝土初凝后拔出钢套管。
⒉注意事项
⑴套管直径必须大于设计孔径20cm～30cm，以防套管下滑坠入孔内或更换钻头冲击时套管卡住钻头。
⑵设置四根十字交叉护桩，经常检验钢丝绳是否在护桩中心交叉点上，确保钻头垂直钻进、不偏位。钻头经过套管部位时动作要缓慢，以防锤头与套筒碰撞，导致套筒下滑或上浮。
⑶准确掌握套筒拔出时间，既要保证桩基质量又要保证套管可以再次利用。
⒊优缺点
此施工方法成桩工艺较好，不会扩孔，混凝土充盈系数较小，但施工难度较大，工序较为繁琐，配合较为困难。经常因为套管拔出时间掌握不准，造成套管不能拔出或拔出套管后混凝土面下沉。此方法施工成本较高。
（二）注浆法
淤泥地层中施工桩基，主要目的就是如何在不扩孔的`情况下冲击成孔。为此，我们也可以采用注浆法，先将地层加固后，再在加固地层中钻进成孔。
本方法所采用的注浆并不是水泥浆，因为水泥浆强度较大，注入后不易冲击成孔，且成本较高，故一般采用注入水泥砂浆。
⒈施工方法
⑴试验确定水泥砂浆的配合比，要求此配合比的砂浆既能钻进（砂浆强度较大钻进困难）又能达到护壁效果（砂浆强度较小不能护壁）；
⑵采用正常钻孔桩施工工艺钻进到淤泥层上表面。
⑶将气密性检验合格的高压注浆管安装在桩基中心点上，下端安装位置超过淤泥层少许。注浆管连接好后，用高压注浆机将水泥砂浆注入淤泥层中，根据设计孔径的1.5倍（此数据不固定，可根据不同地质试验得到）计算注入量。注入时应缓慢提升注浆管，以确保在淤泥层中形成砂浆椎体或柱体。一般砂浆面层以超过淤泥层面2m左右为宜。
⑷待砂浆成形48小时后开始钻进，成孔后按照正常钻孔桩工艺进行施工。
⒉注意事项
⑴注浆前参照淤泥的性质做1～2根试桩，测定砂浆配合比和注入量。淤泥流动性较强、层深较厚时水泥掺入量应加大，可分层注入。
⑵根据试桩情况确定注浆管提升的速度，不可多注浪费，也不能少注而形成断层。
⑶根据试桩情况确定钻进的时间。钻进过早，砂浆没有凝固，不能起到护壁的效果；太晚，不易钻进。
⒊优缺点
此施工方法成本较低，工序简单，容易操作；但配合比和注入量较难掌握，施工工期稍长，且时有扩孔现象发生。
（三）片石回填冲击法
在形成护壁的方法中，利用不规则片石之间的咬合摩擦力和自然堆积形成椎体的现象也能形成非常理想的护壁。从而达到阻止淤泥流动、防止孔壁塌陷的效果。此方案为本文重点推荐的一种钻孔施工方法。
⒈施工方法
⑴用正常工艺将孔钻进到淤泥层上表面。
⑵将级配在5cm～25cm之间的形状不规则片石回填至孔中，待片石面高于淤泥层面2m左右时，继续冲击钻进。
⑶以泥浆液面为标准，若发现泥浆面下沉，说明已经塌孔，重新回填片石至淤泥面层以上2m左右，继续冲击；或者以提升钻头的难易程度为标准，若发现钻头难以拔出，也说明已经塌孔，此时应将钻头提升拔出，继续回填片石反复冲击。
⑷在反复回填、冲击的过程中，利用不规则片石之间较强的咬合力，整个淤泥层会形成一个片石椎体状的护壁，直至无塌孔现象发生为止，淤泥层内已形成一个稳定的椎体。
⑸继续钻进施工，按照正常施工工艺完成灌注工序。
⒉注意事项
⑴备用片石的形状要求在5cm～25cm之间。小于5cm的石块咬合力较小，大部分随着泥浆泵回流至泥浆池中，不但起不到护壁效果，还容易磨损循环设备；大于25cm的片石在孔壁塌陷时容易卡住钻头，且因其质量体积较大，不易侧向受力形成护壁，大部分被钻头打碎，也随循环系统排出。
⑵冲击过程中，每钻进0.5m～1m时，应在整个已钻进的淤泥层内反复提升钻头数次，以防止上面片石塌孔，将钻头掩埋。
⑶每次回填片石应超过淤泥层面2m左右，重新冲击，起到加固片石椎体的作用。
⑷最好采用下部带有小柱体的空心钻头（河北清苑县生产的设备）钻进。小柱体可以给片石一个较好的横向侧冲力，将片石挤到孔壁处，而不易将其击碎。钻头空心可以将孔内冲击出的泥浆提升至已成孔内，循环出孔，加快钻进速度。
⑸混凝土灌注至淤泥层时，应将灌注速度减缓，以防混凝土面急剧上升形成的压力将片石椎体冲垮，导致混凝土超灌；甚者，将导致临近桩基串孔，增加下一步施工难度。
⒊优缺点
此施工方法原材料为建材下脚料，容易采购，成本较低；施工过程较为简单，只要现场施工人员熟练掌握冲击方法，极易成孔；因成孔护壁为片石，可以增大桩基侧阻力，成桩效果较好。但施工过程中要注意片石的冲击程序，防止卡钻；灌注时应防止扩孔，导致混凝土充盈系数过大。
综上所述，淤泥地层中钻孔桩的成孔方法都是以形成护壁为目的。施工过程中应密切注意实际操作中的每个细节，根据现场实际情况和工程实际要求来采取相应的施工方法。希望上述施工方案能对读者有些许帮助，并请有类似施工经验的朋友补充、修改、完善。
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