王飞飞 李建新 黎波 丁铭昌 姚尧
中建五局第三建设有限公司 长沙 410004
摘要：黄土地区厚砂层地带是我国西北地区常见的地质情况。在此种地质条件下，混凝土灌注桩施工中易出现的塌孔、断桩、夹泥、沉渣偏多等质量问题导致成桩质量难以满足设计要求。因此，黄土地区厚砂层地带深桩基施工是工程施工过程中质量管控的重点与难点。为克服黄土地区厚砂层地带深桩基质量控制难题，施工过程中采用滚焊机加工钢筋笼、旋挖机成孔、化学泥浆护、二保焊机现场焊接、钢筋笼十字对中、商混站原材及出厂混凝土质量控制、混凝土导管气密性试验检测及编号对接、合理组织现场施工等手段，对钢筋笼半成品质量、成孔质量、钢筋笼现场安装质量及混凝土灌注质量严格控制，保障了工程桩基施工质量满足设计要求。
关键词：黄土地区；厚砂层地带；深桩基；质量控制
一、工程概况
某快速路提升改造工程是西安市北区片区“三横三纵”快速路网构成的重点工程，是服务2021年全运会的重要交通工程。该工程在现状道路基础上进行快速化提升改造，总体布置采用“主线高架+地面辅道”建设形式。主线高架采用混凝土灌注桩基础，属于摩擦桩。
二、工程地质概况
该工程地貌形态为冲积渭河平原，拟建道路自北二环至浐灞一路北侧（K0+00~K1+00）为三级阶地，最大高差约9.1m；浐灞一路北侧至凤城八路为二级阶地区，最大高差为9.5m；凤城八路至建材北路为一级阶地区，最大高差约7.4m。稳定地下水位埋深为13.0~28.2m，标高为357.48~386.5m，地下水位自北向南逐渐抬升。
根据该工程岩土工程勘察报告，地面以下15m均为砂层。
图1-1 地质剖面图
三、桩基施工重难点
表3-1 表桩基施工重难点
四、质量控制措施
1、钢筋笼加工质量控制
该工程桩基长度在55-75m之间，受运输与吊装限制，钢筋笼需进行分节加工与吊装。项目采用钢筋笼滚焊机进行钢筋笼加工，主筋、缠绕筋的间距均匀，钢筋笼直径一致，加工质量达到设计及规范要求，为孔口钢筋笼对接施工质量提供有力保障。
2、桩基成孔质量控制
（1）成孔机械选型
本工程桩基位于黄土地区厚砂层地带，地表以下15m均为砂层，为保障桩基施工质量与现场施工进度，项目部经过讨论分析采用旋挖钻机进行桩基成孔作业，结合使用化学泥浆进行护壁。
（2）桩基定位及护筒埋设
项目采用全站仪对桩基位置进行放样，并设置护桩，采用十字线法定位桩基护筒位置，全站仪复核，水准仪抄平，垂线法检查垂直度。护筒埋设基底开挖到原土层，周边采用黏土分层（30cm/层）回填夯实，以保障护筒在施工过程不被扰动，影响桩基成孔质量。护筒顶露出地面30cm，满足规范要求，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。
（3）桩孔垂直度控制
桩基成孔施工过程中，桩孔垂直度主要通过旋挖钻机自身桅杆调垂系统进行控制。作业时，钻机司机时刻关注桅杆调垂系统动态，及时对桅杆垂直度进行调整，对桩孔垂直度进行纠偏。同时，采用全站仪对作业旋挖钻机桅杆垂直度进行抽查测量，通过双控方式控制桩孔施工过程中的垂直度。
在桩孔成孔后钢筋笼下放前，项目部要求桩基作业队伍下放桩基探笼检测桩孔垂直度、桩径，保障钢筋笼顺利下放，确保桩基成桩质量。
（4）桩孔防坍塌措施
黄土地区厚砂层地带深桩基施工易发生塌孔现象，因此影响成桩质量。为克服成孔过程中孔壁坍塌难题，提高成桩质量，项目部采用旋挖钻机成孔+化学泥浆护壁的施工方式，以控制施工过程中的孔壁坍塌。
化学泥浆极长的分子链呈卷状无序的分散于泥浆中，这些卷状的分子链受到剪切力后会伸展开来，穿过不同的层面形成连接桥。化学泥浆注入孔口后，一定数量的聚合物分子吸附在钻孔孔壁的土粒表面和两个土粒的间隙上，在桥接作用下形成一种网状吸附。这种网状吸附的胶结作用，使孔壁得到初步稳定。随着吸附的连续进行，孔壁的聚合物吸附网不断加密，同时一定数量的聚合物分子在孔壁内外差的作用下渗透进孔壁内部土粒间隙中，在土体空隙的表面上同样形成聚合物分子的吸附胶结作用。随着吸附的不断进行，聚合物分子吸附网逐渐形成连续覆盖孔壁表面和孔隙内表面的膜。当膜加密到一定程度时，在孔壁及化学泥浆进入的深度内，都被聚合物吸附膜所胶结。孔壁在表面到一定深度范围内因被胶结而得以稳定。
本项目桩基成孔化学泥浆造浆采用孔内直接造浆法。钻孔前提前准备好清水和旋挖钻机专用化学泥浆材料，根据地层情况计算出总用量和施工每米的平均用量。通过水泵向孔内泵入清水，然后将旋挖钻机专用化学泥浆材料均匀洒在喷射的水流上，缓慢添加，同时旋挖钻机保持搅动状态，保证聚合物泥浆材料得以充分融化。同时施工过程中，桩基作业队伍安排专人检查桩孔水位，及时补浆，并且保证孔内泥浆液面不低于护筒上沿1m，以保证孔壁稳定。
黄土地区厚砂层地带，钻机施工时要控制钻具的提起和下放速度，以便加快泥浆中钻屑的沉降，减少对孔壁的扰动，保证孔壁稳定。每次齐下钻要尽可能的打捞泥砂和钻屑，保证钻头中充填满泥砂，从而减少在泥浆中分散的钻屑，减少絮状沉渣的产生。
项目部安排人员旁站，每2小时检测一次泥浆性能指标，调整泥浆性能，确保护壁效果，预防桩孔坍塌。
表5-1 化学泥浆现场检测参数表
（5）孔底沉渣控制
化学泥浆是一种轻质无固相泥浆，自身性能决定成孔后泥浆中悬浮的钻屑在较短时间内能沉淀到孔底。为控制成孔后的孔底沉渣厚度，成孔至设计孔底标高上1米左右时停止钻进，停滞0.5h左右，再次进行钻进至设计孔底标高。此种方法能够将最终孔底沉渣厚度控制在20cm以内。
3.钢筋笼现场安装质量控制
（1）焊接设备选型
钢筋焊接施工过程中，相比直流电焊机，二保焊机存在二氧化碳气体保护，焊接质量更有保障，施工速度更快。由此，通过焊接工艺对比分析确定，桩基钢筋笼现场焊接采用二保焊机施工。
（2）钢筋笼吊装
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论文作者:王飞飞,李建新,黎波,丁铭昌,姚尧
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第13期
论文发表时间:2019/12/3
标签：桩基论文; 泥浆论文; 钢筋论文; 钻机论文; 质量论文; 黄土论文; 聚合物论文; 《建筑细部》2019年第13期论文;