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摘要：该文以中山市神湾盛世游艇会水利工程船闸分部工程钻孔灌注桩施工为实例，介绍了在深淤泥粉砂地质条件下，钻孔灌注桩施工工艺及特殊情况的处理，为类似工程积累了一定的施工经验。
关键词：基础承载桩；粉砂淤泥质层；钻孔灌注桩；施工技术
Abstract: this paper to zhongshan god bay yacht club water conservancy project time division of bored pile construction project as an example, this paper introduces in deep mire powder sand geological condition, the construction technology and cast-in-place pile dealing with special situations, for similar project accumulated construction experience.
Key words: basic load pile; Powder sand the muddy layer; Bored piles; Construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
正文：
1、工程概况：
中山市神湾盛世游艇会位于中山市神湾镇磨刀岛上、西江磨刀门水道北面。依据初步设计批复，新建防洪堤、船闸、内泵站、外泵站（水闸）等水利工程。本工程为船闸钻孔灌注桩基础处理工程，主要包括：内外港池中心岛、内外港池翼墙、内港池门库、人行桥、管理房等部位的476根桩径Φ800和3根桩径Φ1000的钻孔灌注桩。
2、工程地质条件：
本工程为冲积平原区，地势平缓开阔，大多为水塘、农田。 表层为 al+pl 冲洪积层，依据钻孔揭露资料，按岩土层的地质年代、成因类型及工程性质自上而下分为3个工程地质层，7个亚层，基岩分为2个风化带，详见地质钻孔剖面图2-1如下：
3、钻孔灌注桩施工
本工程要求钻孔桩桩底要进入强风化花岗片麻岩不小于1.0m。在施工船闸桩基础施工过程中，由于每根桩的桩长都不一样，施工放样及技术交底要认真详细，严格按编制的钻孔桩特性表施工，并随时进行跟进检查，以免发生不必要的失误。本工程地处深淤泥粉砂地质力学性质差，钻孔灌注桩的充盈系数过大，必然桩径增大，充填的混凝土量随之增大，增加的混凝土必然摊进钻孔桩的成本中，将是高昂的成本。钻孔施工机械主要为6台SPJ-300回旋钻机和2台GPS-10型钻机。
3.1钻孔桩施工工艺
图3-1 钻孔桩施工工艺流程图
3.2 钻孔施工
3.2.1 测量放样
首先测量人员使用全站仪测量放出桩位，经施工技术人员和监理验收合格后，埋设桩位并钉上铁定，绑上警示带。
3.2.2 埋设钢护筒
采用人工开挖1m基坑埋设8mm厚钢护筒，通过外引定位桩控制钢护筒的中心位置偏差不得大于20mm，护筒与桩轴线的平面偏差不得大于50mm，护筒顶面高于地面30cm以上，，周边用粘土夯实。
3.2.3 钻机就位
钻机进行就位，注意调试好机架水平，机架底部四角分别垫好两条枕木保证平稳，将四翼刮刀篦式钻头放入护筒，利用钻夹拉线核对桩位中心，保证桩中心偏差不大于2cm。
3.2.4 钻孔钻进
保持钻头低速旋转钻进，以控制钻孔桩的扩孔系数，保持护筒内水头>1.0m，泥浆浓度1.2g/cm3及成孔垂直度<1/100，钻进过程中采用吊锤校验钻杆的垂直度，及时调整垂直度，控制桩径，保证满足设计要求。泥浆护壁是鉆孔灌注桩成孔的关键一环，决定了孔壁是否坍塌，桩径是否扩大，扩孔系数是否大，施工成本是否增加。施工中一定要控制泥浆护壁的质量，泥浆性能差时可以加入粘土或0.2%的纯碱，改善泥浆的胶体率和稳定性。
3.2.5 成孔验收及第一次清孔
当钻进达到设计要求的孔深后，会同业主、设计和监理进行孔深验收和垂直度检验，合格后终孔。根据地质情况，本工程采用反循环法清孔，当工人捞碴时浆沟内无石碴，颗粒碴土，第一次清孔结束。
3.2.6 钢筋笼制作及下放
钢筋笼在孔上制作，钢筋笼上部设加劲箍一道与主筋焊牢，作为吊装的吊点。成型并通过验收后，在确保钢筋笼吊装安全情况下采用整体吊装方法进行桩身钢筋笼的安装。把整个钢筋笼吊起，慢慢放入孔内就位。焊接准确的吊筋长度，是钢筋笼悬吊在护筒上，并固定牢固。
3.2.7 导管安放
灌注砼钢导管接头法兰盘用螺栓上紧，检查密闭后用钻机吊着拼接放入孔中，导管底距孔底<50cm。
3.2.8 第二次清孔
将导管上口接上供浆管，送入泥浆进行第二次清孔，边供入泥浆边缓慢的加水划稀泥浆，直到泥浆比重、砂率、粘度、孔底沉渣满足设计要求可结束清孔，准备灌注水下砼C25。
3.2.9 水下砼C25的灌注
本工程水下混凝土采用商品混凝土，砼车运输至孔口进行灌注。灌注前检验混凝土的坍落度、扩散度，温度等，只有和易性和流动性好的砼方可灌注。安装混凝土料斗及管口隔水栓吊放，同时保证一次灌注砼量足以使管底埋入水下混凝土1.0m以上开仓量。连续灌注中，要适时上下震动导管和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1.5m，严禁把导管底端提出混凝土面，避免造成断桩。同时控制不要埋管过深，以防止钢筋笼上浮。控制最后一次混凝土的灌注量，保证在设计桩顶标高以上0.8m-1.0m，以保证桩顶砼强度要求。
3.2.10 拔出导管及护筒，移机下一桩位
当灌注混凝土达到超浇标高后，应立即起拔导管和护筒，将导管清洗干净，并清理好施工现场。移机下一桩位，准备新的作业。
4、特殊情况处理
4.1 坍孔
钻孔施工时，出现孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等现象时，即为坍孔。
造成坍孔的主要因素有：①泥浆性能不符合要求，护壁效果不好。②护筒本身漏水或因护筒埋置太浅，下端孔口漏水，坍塌。③孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差。④清孔后未及时补水造成孔内水位不够，清孔时间过久或清孔后停顿时间太长。⑤在松软粉砂层钻进，进尺太快。
预防方法：①选用比重、粘度、胶体率较大的泥浆。②堵塞护壁漏洞或用粘土在护筒周围夯实加固；当发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒。③发生孔内坍塌，判明坍塌位置。用粘土重新回填，待沉淀密实后再钻进，加强泥浆护壁。④清孔时专人补水，保持内外既定的水位差；清孔后及时进行下道工序，减少停顿时间。⑤在松散粉砂土或流砂中钻进时，严格控制进尺速度、旋转下钻速度。
4.2 孔斜
当桩孔倾斜超过规定值后，将影响其承载力。造成孔斜的主要因素有：①护筒埋设时，其垂直度不符合要求。②钻机底座未安置水平或安置不稳定以及钻台发生不均匀沉陷。③钻孔中遇到较大孤石或探头石。④在有倾斜的软硬地层交界处，岩石倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不够。⑤钻杆弯曲，接头不正。
预防方法：①护筒埋设时严格测量垂直度、筒径及高度。②安装钻机时使转盘、底座水平、起重滑轮边缘、固定钻机的卡孔和护筒中心三点一线，并在钻进过程中经常检查校正。③钻孔中如遇到有较大孤石或探头石，条件允许的情况下；可改用冲击钻。④在有倾斜度的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进。⑤钻杆、接头逐个检查，及时撤换已变形的钻杆。
4.3 扩孔与缩径
扩孔一般来说是由于孔壁坍塌造成的。若孔内局部坍塌而扩径，钻机仍能达到设计深度则不必处理；若扩径后持续坍塌影响钻进，则应按前述坍孔处理。
造成缩径的主要原因有：①钻锥严重磨耗，焊补或更换不及时。②地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。③泥浆失水量大，形成厚泥皮，在泥页岩地层造成地层软化膨胀形成缩径。
缩径的预防方法：①检查钻锥，及时修补或更换。②在易发生缩径的地层钻进时，采用上、下反复扫孔，扩大孔径。③根据需要及时调整适用的泥浆。
4.4 导管进水
导管进水的主要原因：①首批混凝土数量不够，不能埋没导管底部，导致泥水进入管内。②导管连接不严或橡膠垫被高压气流冲开，造成漏水。③导管提升过猛，管底提离混凝上面，底面涌入泥水。
预防方法：①严格按要求备置首批混凝土；若已出现导管进水，应及时将灌入孔底的混凝土清除，换新导管，重新灌注；若混凝上无法清出，按断桩处理。②使用合格导管；若进水，按断桩处理。③在灌注过程中，随时测量孔内混凝土标高，控制和保证导管埋设深度，避免导管提升过高。
4.5 卡管
卡管的主要原因：①由于混凝士质量差，粗细料集中而造成导管堵塞。②一次灌注时间过长，最初灌注的混凝土已初凝，造成导管堵塞。
预防方法：①混凝土拌和物必须均匀，尽可能缩短运距和减小颠簸，防止离析；若已发现卡管，可用长杆冲捣管内混凝土，如无效果，按断桩处理。②如混凝土已初凝按断桩处理。
4.6 浮笼
浮笼是指钢筋架被混凝土顶起。其产生的主要原因是混凝土面到达钢筋笼底部时，灌注速度过快，灌注量过大，混凝土对钢筋笼的上冲力大于允许值。
预防方法：当灌注的混凝土顶面距离钢筋底部lm左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到笼底4m以上时，及时拆除导管，使其底口高于笼底2m以上。
4.7 断桩、夹泥
导致断桩，夹泥的主要原因有：①灌注混凝土过程中坍孔。②清孔不彻底或灌注时间过长，首批混凝土已初凝，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，在两层混凝土中夹有泥浆渣土，形成断桩或夹泥。
预防方法：①如灌注混凝土过程中坍孔，应停止灌注，将导管、钢筋笼拔出，回填粘土，重新钻孔，重新灌注。②严格检查清孔质量，清孔后及时灌注，连续作业，一气呵成，避免任何原因造成灌注中断
5、总结
船闸桩基础施工完毕后，对479根灌注桩混凝土使用量进行总结，经算该部分钻孔桩基础孔径扩孔系数平均为1.06，节省了很大的充填混凝土量，降低了钻孔桩成本，提高了施工进度，使项目取得良好的经济效益。采用回旋钻机，配置优良的泥浆，控制下旋速度，认真细心迅速的清孔并迅速灌注水下混凝土是深淤泥粉砂地质层灌注桩成功的关键。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JTJ79-2002/J220-2002）
[3]《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）
[4]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
作者简介：张高威，男，助理工程师，主要从事水利及市政工程技术、管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：基础承载桩；粉砂淤泥质层；钻孔灌注桩；施工技术
Abstract: this paper to zhongshan god bay yacht club water conservancy project time division of bored pile construction project as an example, this paper introduces in deep mire powder sand geological condition, the construction technology and cast-in-place pile dealing with special situations, for similar project accumulated construction experience.
Key words: basic load pile; Powder sand the muddy layer; Bored piles; Construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
正文：
1、工程概况：
中山市神湾盛世游艇会位于中山市神湾镇磨刀岛上、西江磨刀门水道北面。依据初步设计批复，新建防洪堤、船闸、内泵站、外泵站（水闸）等水利工程。本工程为船闸钻孔灌注桩基础处理工程，主要包括：内外港池中心岛、内外港池翼墙、内港池门库、人行桥、管理房等部位的476根桩径Φ800和3根桩径Φ1000的钻孔灌注桩。
2、工程地质条件：
本工程为冲积平原区，地势平缓开阔，大多为水塘、农田。 表层为 al+pl 冲洪积层，依据钻孔揭露资料，按岩土层的地质年代、成因类型及工程性质自上而下分为3个工程地质层，7个亚层，基岩分为2个风化带，详见地质钻孔剖面图2-1如下：
3、钻孔灌注桩施工
本工程要求钻孔桩桩底要进入强风化花岗片麻岩不小于1.0m。在施工船闸桩基础施工过程中，由于每根桩的桩长都不一样，施工放样及技术交底要认真详细，严格按编制的钻孔桩特性表施工，并随时进行跟进检查，以免发生不必要的失误。本工程地处深淤泥粉砂地质力学性质差，钻孔灌注桩的充盈系数过大，必然桩径增大，充填的混凝土量随之增大，增加的混凝土必然摊进钻孔桩的成本中，将是高昂的成本。钻孔施工机械主要为6台SPJ-300回旋钻机和2台GPS-10型钻机。
3.1钻孔桩施工工艺
图3-1 钻孔桩施工工艺流程图
3.2 钻孔施工
3.2.1 测量放样
首先测量人员使用全站仪测量放出桩位，经施工技术人员和监理验收合格后，埋设桩位并钉上铁定，绑上警示带。
3.2.2 埋设钢护筒
采用人工开挖1m基坑埋设8mm厚钢护筒，通过外引定位桩控制钢护筒的中心位置偏差不得大于20mm，护筒与桩轴线的平面偏差不得大于50mm，护筒顶面高于地面30cm以上，，周边用粘土夯实。
3.2.3 钻机就位
钻机进行就位，注意调试好机架水平，机架底部四角分别垫好两条枕木保证平稳，将四翼刮刀篦式钻头放入护筒，利用钻夹拉线核对桩位中心，保证桩中心偏差不大于2cm。
3.2.4 钻孔钻进
保持钻头低速旋转钻进，以控制钻孔桩的扩孔系数，保持护筒内水头>1.0m，泥浆浓度1.2g/cm3及成孔垂直度<1/100，钻进过程中采用吊锤校验钻杆的垂直度，及时调整垂直度，控制桩径，保证满足设计要求。泥浆护壁是鉆孔灌注桩成孔的关键一环，决定了孔壁是否坍塌，桩径是否扩大，扩孔系数是否大，施工成本是否增加。施工中一定要控制泥浆护壁的质量，泥浆性能差时可以加入粘土或0.2%的纯碱，改善泥浆的胶体率和稳定性。
3.2.5 成孔验收及第一次清孔
当钻进达到设计要求的孔深后，会同业主、设计和监理进行孔深验收和垂直度检验，合格后终孔。根据地质情况，本工程采用反循环法清孔，当工人捞碴时浆沟内无石碴，颗粒碴土，第一次清孔结束。
3.2.6 钢筋笼制作及下放
钢筋笼在孔上制作，钢筋笼上部设加劲箍一道与主筋焊牢，作为吊装的吊点。成型并通过验收后，在确保钢筋笼吊装安全情况下采用整体吊装方法进行桩身钢筋笼的安装。把整个钢筋笼吊起，慢慢放入孔内就位。焊接准确的吊筋长度，是钢筋笼悬吊在护筒上，并固定牢固。
3.2.7 导管安放
灌注砼钢导管接头法兰盘用螺栓上紧，检查密闭后用钻机吊着拼接放入孔中，导管底距孔底<50cm。
3.2.8 第二次清孔
将导管上口接上供浆管，送入泥浆进行第二次清孔，边供入泥浆边缓慢的加水划稀泥浆，直到泥浆比重、砂率、粘度、孔底沉渣满足设计要求可结束清孔，准备灌注水下砼C25。
3.2.9 水下砼C25的灌注
本工程水下混凝土采用商品混凝土，砼车运输至孔口进行灌注。灌注前检验混凝土的坍落度、扩散度，温度等，只有和易性和流动性好的砼方可灌注。安装混凝土料斗及管口隔水栓吊放，同时保证一次灌注砼量足以使管底埋入水下混凝土1.0m以上开仓量。连续灌注中，要适时上下震动导管和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下一般保持2～4m，不宜大于6m，并不得小于1.5m，严禁把导管底端提出混凝土面，避免造成断桩。同时控制不要埋管过深，以防止钢筋笼上浮。控制最后一次混凝土的灌注量，保证在设计桩顶标高以上0.8m-1.0m，以保证桩顶砼强度要求。
3.2.10 拔出导管及护筒，移机下一桩位
当灌注混凝土达到超浇标高后，应立即起拔导管和护筒，将导管清洗干净，并清理好施工现场。移机下一桩位，准备新的作业。
4、特殊情况处理
4.1 坍孔
钻孔施工时，出现孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等现象时，即为坍孔。
造成坍孔的主要因素有：①泥浆性能不符合要求，护壁效果不好。②护筒本身漏水或因护筒埋置太浅，下端孔口漏水，坍塌。③孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差。④清孔后未及时补水造成孔内水位不够，清孔时间过久或清孔后停顿时间太长。⑤在松软粉砂层钻进，进尺太快。
预防方法：①选用比重、粘度、胶体率较大的泥浆。②堵塞护壁漏洞或用粘土在护筒周围夯实加固；当发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，回填钻孔，重新埋设护筒。③发生孔内坍塌，判明坍塌位置。用粘土重新回填，待沉淀密实后再钻进，加强泥浆护壁。④清孔时专人补水，保持内外既定的水位差；清孔后及时进行下道工序，减少停顿时间。⑤在松散粉砂土或流砂中钻进时，严格控制进尺速度、旋转下钻速度。
4.2 孔斜
当桩孔倾斜超过规定值后，将影响其承载力。造成孔斜的主要因素有：①护筒埋设时，其垂直度不符合要求。②钻机底座未安置水平或安置不稳定以及钻台发生不均匀沉陷。③钻孔中遇到较大孤石或探头石。④在有倾斜的软硬地层交界处，岩石倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不够。⑤钻杆弯曲，接头不正。
预防方法：①护筒埋设时严格测量垂直度、筒径及高度。②安装钻机时使转盘、底座水平、起重滑轮边缘、固定钻机的卡孔和护筒中心三点一线，并在钻进过程中经常检查校正。③钻孔中如遇到有较大孤石或探头石，条件允许的情况下；可改用冲击钻。④在有倾斜度的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进。⑤钻杆、接头逐个检查，及时撤换已变形的钻杆。
4.3 扩孔与缩径
扩孔一般来说是由于孔壁坍塌造成的。若孔内局部坍塌而扩径，钻机仍能达到设计深度则不必处理；若扩径后持续坍塌影响钻进，则应按前述坍孔处理。
造成缩径的主要原因有：①钻锥严重磨耗，焊补或更换不及时。②地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。③泥浆失水量大，形成厚泥皮，在泥页岩地层造成地层软化膨胀形成缩径。
缩径的预防方法：①检查钻锥，及时修补或更换。②在易发生缩径的地层钻进时，采用上、下反复扫孔，扩大孔径。③根据需要及时调整适用的泥浆。
4.4 导管进水
导管进水的主要原因：①首批混凝土数量不够，不能埋没导管底部，导致泥水进入管内。②导管连接不严或橡膠垫被高压气流冲开，造成漏水。③导管提升过猛，管底提离混凝上面，底面涌入泥水。
预防方法：①严格按要求备置首批混凝土；若已出现导管进水，应及时将灌入孔底的混凝土清除，换新导管，重新灌注；若混凝上无法清出，按断桩处理。②使用合格导管；若进水，按断桩处理。③在灌注过程中，随时测量孔内混凝土标高，控制和保证导管埋设深度，避免导管提升过高。
4.5 卡管
卡管的主要原因：①由于混凝士质量差，粗细料集中而造成导管堵塞。②一次灌注时间过长，最初灌注的混凝土已初凝，造成导管堵塞。
预防方法：①混凝土拌和物必须均匀，尽可能缩短运距和减小颠簸，防止离析；若已发现卡管，可用长杆冲捣管内混凝土，如无效果，按断桩处理。②如混凝土已初凝按断桩处理。
4.6 浮笼
浮笼是指钢筋架被混凝土顶起。其产生的主要原因是混凝土面到达钢筋笼底部时，灌注速度过快，灌注量过大，混凝土对钢筋笼的上冲力大于允许值。
预防方法：当灌注的混凝土顶面距离钢筋底部lm左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到笼底4m以上时，及时拆除导管，使其底口高于笼底2m以上。
4.7 断桩、夹泥
导致断桩，夹泥的主要原因有：①灌注混凝土过程中坍孔。②清孔不彻底或灌注时间过长，首批混凝土已初凝，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，在两层混凝土中夹有泥浆渣土，形成断桩或夹泥。
预防方法：①如灌注混凝土过程中坍孔，应停止灌注，将导管、钢筋笼拔出，回填粘土，重新钻孔，重新灌注。②严格检查清孔质量，清孔后及时灌注，连续作业，一气呵成，避免任何原因造成灌注中断
5、总结
船闸桩基础施工完毕后，对479根灌注桩混凝土使用量进行总结，经算该部分钻孔桩基础孔径扩孔系数平均为1.06，节省了很大的充填混凝土量，降低了钻孔桩成本，提高了施工进度，使项目取得良好的经济效益。采用回旋钻机，配置优良的泥浆，控制下旋速度，认真细心迅速的清孔并迅速灌注水下混凝土是深淤泥粉砂地质层灌注桩成功的关键。
参考文献：
[1]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
[2]《建筑地基处理技术规范》（JTJ79-2002/J220-2002）
[3]《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）
[4]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）
作者简介：张高威，男，助理工程师，主要从事水利及市政工程技术、管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。