摘要：本文结合工程施工实例，阐述在软土等不利于成桩的复杂地质情况下，钢护筒跟进护壁施工工艺的特点、适用范围、施工操作要点和质量保证措施、工程效果等内容。
关键词：钢护筒跟进护壁施工；适用范围；施工要点；工程效果
1、引言
钢筋混凝土钻孔灌注桩是目前应用比较普遍的桩基形式，能适用于不同土层。但因地下情况复杂，地质条件很恶劣如有液化土层时，成孔也极困难，容易出现缩颈、断桩等现象，且由于基桩属于地下隐蔽工程，很难准确判断各阶段施工质量，成桩质量也不易保证。这时就需要采取措施来提高成孔和桩身浇筑质量，钢护筒跟进护壁施工工艺就是一种可以保证成孔和桩身质量的施工方法。下面结合黄岛生产基地项目的桩基施工来阐述钢护筒跟进护壁施工工艺在软弱复杂地质情况下的应用。
2、工程概况
黄岛生产基地项目2#厂房采用桩基基础，桩基形式为钢筋混凝土钻孔灌注桩，采用冲击钻成孔。根据地质勘察报告，2#厂房区域的场区稳定水位埋深1.51～1.85m，场地地层自上而下大致分为七层：①素填土 ②淤泥质粉砂③粉质粘土 ④粗砂 ⑤花岗岩残积土 ⑥强风化花岗岩 ⑦中风化花岗岩。特别是第二层淤泥质粉砂埋深7米左右，全部为回填的粉质煤灰，经多年地下水浸泡，全部变为粉质流塑状淤泥，无粘结力，钻探抽芯不成形，钻孔时难以护壁，钻孔施工时桩孔受钻头扰动极易塌孔，钢筋笼下放时亦容易扰动桩孔造成塌孔。
试桩时，前四根桩采用正常钻孔方式，未使用钢护筒跟进护壁。四根桩在钻进过程中均出现严重的缩颈、塌孔。具体特征为在塌孔段粘锤，提升较困难，钻头提升后孔壁四周随之塌陷，锤头提升钻孔过程明显受阻。随着钻头不断钻进，孔壁四周流塑状粉质淤泥向孔心塌缩，造成桩孔不规则扩径，从而增大了混凝土的灌注用量，同时严重影响灌注桩混凝土的密实度、桩身灌注的完整性难以保证。以1号桩和39号桩为例，按照设计尺寸和充盈系数，1号桩理论混凝土用量9m³，而实际混凝土灌注量达到15.5m³，较设计多出6.5m³。39号桩在钻孔过程中，同样出现了严重的缩孔、塌孔现象，其中3-8m范围塌孔现象最严重，8m以后较为正常。
根据试桩结果，普通的钻孔成桩方式明显不适用于现场的地质条件，必须改进施工工艺。通过讨论，钢护筒跟进护壁施工工艺被用于钻孔成桩的施工工艺改进。
3、适用范围
钢护筒跟进护壁施工工艺实质就是在成孔易坍塌段或无法正常浇筑混凝土段桩孔增设一段钢护筒，用钢护筒代替这段桩孔，使成桩时免受不良地质的影响，使成桩工作得以顺利进行。故该施工工艺适用于钻孔灌注桩施工时，不利于成孔或无法正常进行混凝土浇筑的地质情况。比如地下有液化土等软弱土层，桩基成孔时易塌孔，成孔困难；或地下存在大量溶洞或桩身穿过废旧管道，无法正常浇筑桩身混凝土的情况；或部分桩身在地上或水下的情况，上述情况下，都需要用钢护筒来提供一部分能保证质量的桩孔。
钢护筒跟进护壁施工工艺示意图
4、施工要点
4.1施工流程
场地平整、桩机就位 埋设外钢护筒 钻孔至软弱层下1米 下放内钢护筒正常成孔至桩底标高 下钢筋笼、导管 清孔 浇筑桩身混凝土 拔钢护筒
4.2护筒选择
以黄岛生产基地的桩基施工为例，设计工程桩直径为600mm，宜选择直径700-800mm的钢护筒，用壁厚6mm以上的钢管或钢板卷制焊接而成。根据试桩情况，易塌孔深度在地下8米左右，施工时采用9米长，直径700mm的钢护筒进行跟进护壁，这样既能保证成桩质量，也能尽量节约混凝土。
4.3钢护筒跟进护壁
开钻时先用直径700mm钻头击入地下9米，用吊车将9米长护筒吊入桩孔内，用钻头击入地下，保证钢护筒穿出粉质煤灰淤泥层至少1米。
打入钢护筒过程中，利用经纬仪进行校核以保证钢护筒垂直下降。如发现钢护筒偏移，则应进行校正，若偏移过大，需要将钢护筒拔出后重新下护筒。护筒下好后，将钢护筒位置固定好，防止钢护筒在成孔过程中下沉。
更换600mm桩头后，正常施工剩余工序，待最终成孔后浇筑完混凝土，立即用吊车将钢护筒向上缓慢拔出。混凝土浇筑完毕后如不及时拔出护筒，待混凝土固结后将无法拔出。要控制钢护筒上拔速度，不能过快，过快容易导致缩颈甚至断桩。
需要注意的是，由于护筒大于设计桩径，且钢护筒在混凝土浇灌后拔出，通常钢护筒拔出后混凝土高度会降低2-3米，浇筑前计算混凝土用量时要将这部分超量计算在内，否则会导致桩顶标高不够。
5、工程效果
根据黄岛生产基地的施工经验，使用钢护筒跟进护壁施工工艺后，取得了良好的工程效果。
首先能显著提高成桩质量，使用护筒跟进护壁后，桩身混凝土得以正常浇筑，不再受桩孔塌陷的影响，能够保证良好的浇筑质量，“蘑菇头”现象消失，桩身完整性经检查大部分为一类桩，小部分为二类桩，未出现三、四类桩。
二是能相对节约混凝土浇筑量。未采用钢护筒跟进护壁前，桩孔塌孔处会浪费大量混凝土，这也是“蘑菇头”现象的由来。虽然钢护筒的直径比设计桩孔稍大，但这部分超量相比塌孔严重时浪费的混凝土来说，还是比较少的。试桩时未采用钢护筒跟进护壁，单根桩平均混凝土用量15-16m³，采用钢护筒跟进护壁后，单根桩混凝土浇筑量稳定在10m³左右，相比不采用钢护筒跟进护壁时，每根桩节省5m³混凝土。
三是能提高工效。未采用钢护筒跟进护壁时，每根桩塌孔处大小不同，浪费的混凝土也不相同，单桩用混凝土用量从13m³到17m³不等，这样施工单位就很难精确向商品混凝土站订购混凝土，由于桩身混凝土浇筑不能中断，混凝土运输距离较长时，只能料敌从宽，按照较大的浇筑量订购混凝土，经常会造成浪费。而且塌孔处的混凝土形成“蘑菇头”，给后期土方开挖和桩头凿除造成极大的障碍，严重影响挖土和清理桩头的效率，增加相应的工期和费用。
6、结语
根据实践经验，当在软土等不利于成桩的复杂地质情况下施工钻孔灌注桩时，采用钢护筒跟进护壁施工工艺可以在成桩质量、节约混凝土用量和提高工效等方面取得较好的工程效果。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
[2]黄岛生产基地施工过程中的图纸及桩基施工记录等资料
论文作者:王君
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/2
标签：混凝土论文; 钻孔论文; 桩基论文; 施工工艺论文; 地质论文; 用量论文; 钻头论文; 《基层建设》2019年第15期论文;