钻孔灌注桩于软土特殊地层中的施工措施

1、钻孔灌注桩于软土特殊地层中的施工措施    摘要：在钻孔灌注桩施工过程中，时常会遇到软土特殊地层，这些地层结构、性质比较特殊，分布虽不普遍，甚至呈星点状分布，但它们对钻孔灌注桩施工质量及速度会造成严重影响。本文着重介绍了在水敏性地层、含钙核（或砂）粘土层、风成砂层、粉砂地层等四种地层上的钻孔灌注桩施工措施。    关键词：回钻； 切削； 研磨； 吊打 引言：一般建筑物都应该充分利用地基土层的承载能力，而尽量采用浅基础；但若浅层土质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度等方面的要求时，可以利用下部坚实土层或岩层作为持力

2、层，就要采取有效的施工方法建造深基础。钻孔灌注桩桩基础是深基础应用较为普遍的一种基础形式。水敏性地层（一）地层特点及其对成孔的影响水敏性地层主要由粘土组成，颗粒细、土质均匀致密，由于含有膨胀性成分，遇水膨胀，一般地层厚度不大，分布不稳定。施工案例1：天津澳东大厦钻孔灌注桩施工工程，桩径800、钻孔深度地表以下42m。水敏性地层分布较广，几乎每个桩孔均能遇到水敏性地层，厚度达40cm，分布在地平以下约2324m。钻孔成孔后4小时内，该土层会迅速膨胀，之后趋于稳定。成孔后检测孔径、孔深时，发现该土层分布部位孔径仅能达到35cm，几乎将整个钻孔截面封堵。在附近区域工程，如华盛广场、峰汇广场、金融大厦

3、等钻孔灌注桩桩基施工时未遇到上述情况。施工案例2：在北京六环西北段钻孔灌注桩桥梁桩施工时，有个别桩孔遇到水敏性地层，深度在地表以下23m，层厚约10cm，影响孔径较小，直径由1.5m缩小至1.3m。针对上述情况，如果不及时采取处理措施，灌注混凝土成桩后，将造成桩身不均匀、局部桩径不够、甚至暴露钢筋的结果，对桩的承载力和使用寿命造成不利影响。（二）施工过程中的控制措施1、深入研究施工区域工程勘察报告，根据钻探资料，分析判断该区域地层形成的环境以及水敏性地层存在的可能性。若与水敏性地层形成环境相近，施工前必须引起重视，加强防范，做好特殊处理的准备。2、施工前进行成孔试验，利用井经检测仪测量成孔后一

4、段时间内孔径的变化情况。若有异常，及时与工程勘察报告提供的地层情况进行分析比较，判定是否属于水敏性地层引起的缩径。3、检测判断水敏性地层对孔径影响的程度，以及该地层出现膨胀的最长时间。4、采用有护壁圈的钻头，在水敏性地层稳定后回钻，消除因地层膨胀对桩径的影响，确保桩径达到要求。5、以最快的速度完成后续工序。二、含钙核（或砂）粘土层（一）地层特点及其对成孔的影响由沉积原因形成的粘土层多含钙核，核体含量不均、颗粒大小不均，地层分布变化较大，多呈透镜体分布。由砂岩、花岗岩、片麻岩风化形成的粘土层多含砂粒，颗粒均匀，地层分布比较稳定。该类地层多为粘土构成，土质致密，粘性大，造浆率高。成孔过程中，不易被

5、钻头搅碎、不易被水冲散，较难形成泥浆体；同时，该类地层含有核体，抗磨性能好，成孔钻进困难，对钻头的破坏力强。在含钙核（或砂）粘土层上钻孔，如同在“三合土”上钻孔，施工难度较大。施工案例1：天津澳东大厦钻孔灌注桩基础工程，仅有一个桩孔分布该类土层，因经验不足，按正常程序施工，历时7天才钻到孔底。中间检查钻机、操作等环节，没有发现问题；提钻后，发现钻头部分护壁圈磨透、翼片仅剩四分之一，小于4cm的合金全部磨掉。经查孔壁上的土样，发现部分为粘性土夹钙质结核。施工案例2：赤峰某高速公路钻孔灌注桩桥梁桩基础，桩径1500、桩长40m，其地层为风化砂质粘土，采用正循环钻机成孔，利用通常材料钻头，钻头使用4

6、8小时左右磨损报废，钻头材料改进后，方能较正常施工。（二）施工过程中的控制措施1、选择刚度较强的钻头，具有一定的耐磨性能，从而保持施工的连续性。2、采取切削式反循环钻机，保持合理切削深度。3、若地层厚度不大，采用研磨式钻进方式时，在钻进过程中适当地投入一定硬度的骨料，将钻头的锥度调整为1200，将翼片上刀头的长度调整为3-5cm，同时配置好比重较小的泥浆，在此状况下，能够一定程度的提高钻孔灌注桩在含钙核（或砂）粘土层中钻进的速度，从而提高施工效率，确保工程进度。三、风成砂层（一）地层特点及其对成孔的影响1、沙漠地区多为风成砂层，在形成过程中，受风的影响，砂经过搬运、分选，颗粒由大到小，地层软硬

7、分布不均，各砂层之间形成一定的角度。在该类地层，若按正常程序施工，受地层软硬及角度变化的影响，一般会引起孔斜，从而造成桩的垂直度难以满足质量要求。2、砂层中的砂体自稳性能差，砂层中土体属粒状结构，颗粒之间粘结性差，呈松散性、流动态。施工过程中，往往会引起土体滑动，极易造成塌孔，严重的大面积坍塌会造成施工事故，将会影响施工质量，并造成较大的经济损失。若砂层中含水丰富，成孔后，孔外的水压力较大，孔内护壁很难持久，极易造成缩径、塌孔，施工难度非常大。（二）施工过程中的控制措施1、采用正循环钻机，合理控制钻进速度，钻头上加护壁圈，以便于导正并保护孔壁。2、采用人工造浆，保证泥浆的胶体率，适当添加其它试

8、剂，增加泥浆的稠度。3、从开孔至终孔，全过程采用吊打钻进方式，消除因地层不均、角度变化产生的偏心引力。4、采用能够保证孔口稳定的护筒，控制护筒的刚度、埋深及其埋设质量。5、施工前，将所有准备工作就绪，以确保成孔后，各道工序快速完成及工序间紧密衔接，在最短的时间内成桩。四、粉砂地层（一）粉砂地层的主要特点粉砂地层的砂颗粒细小、饱水松散、流变性明显，透水性差、缩变性大，结构层整体抗剪强度低。因此，桩基础施工过程中，从钻孔到灌孔各个环节，必须严格控制，否则，极易发生塌孔、缩孔、断桩等质量事故。（二）施工过程控制措施1、选择成孔钻机。在粉砂土地质条件下进行钻孔桩施工，最适合的机械是循环钻机，尤其是可以

9、正循环的钻机。它可集钻孔、护壁、清孔等功能的诸多优点；同时具有振动小的特点，可减少因钻进振动而造成的塌孔事故。正循环钻机是粉砂地层钻孔灌注桩施工的首选机械。2、人工埋置护筒。护筒应采用钢护筒，一般由厚度大于6mm的     钢板焊制；多采用人工埋设，地下埋深1.5m左右；护筒直径根据孔的直径而定，一般大于孔径的200400mm。护筒打入后，四周用粘土夯实，埋置过程中，特别要注意减少对原地表的扰动。3、控制钻孔钻进过程。钻进速度和泥浆性能对桩孔的稳定性影响较大。在钻孔过程中，泥浆性能好，形成较好的护壁，防止孔壁外水的渗入，保持孔壁的稳定。泥浆护壁的形成，是

10、在钻进过程中形成的，钻进进尺速度过快，不能形成较好的泥浆护壁，易塌孔；如果钻进过程中停滞时间过长，泥浆性能减弱，呈悬浮状态的颗粒会下沉，造成钻孔上部泥浆比重减小，泥浆对孔壁的压力减小，加速护壁的破坏、孔壁渗水而导致塌孔现象。控制钻机的钻进速度，应根据孔内的具体情况而定。同时，在钻进过程中，为更有效地形成较好的钻孔护壁、防止缩孔，一般在钻头上部增加钢护圈，高约8cm，钢板厚度1 cm。在钻机钻孔过程中，通过护壁圈摩擦挤压使护壁更加密实，可提高防渗透效果，对防止缩孔、桩孔倾斜有较好作用。结束语：在钻孔灌注桩施工过程中，遇到水敏性地层、含钙核（或砂）粘土层、风成砂层、粉砂地层等软土特殊地层，只要分析掌握地层特点，充分预测特殊体层造成施工困难的可行性，缜密策划施工预案，充分做好打桩前的各项准备，随时观测施工过