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摘要：结合西安动车段钻孔灌注桩施工，分析在大面积回填区和强夯处理区域域钻孔灌注桩施工时影响充盈系数的因素，探讨降低充盈系数措施，为后期施工节约成本，创造良好的经济效益奠定基础。
关键词：充盈系数 场地 设备操作
1、工程概况
西安动车段是西部高铁检修站的中心，是全国八大高铁检修站之一。西安动车段位于西安北动车运用所南侧预留用地范围，场地属于渭河一级阶地。近年来，场区由于采砂和建筑垃圾、生活垃圾堆填，使得场地内分布有采砂坑及垃圾堆，且多数砂坑已经回填了建筑垃圾和生活垃圾。目前场地地形复杂，填土规律性差。
场地因多数砂坑被建筑垃圾和生活垃圾回填，在桩基施工前期，以建筑垃圾和生活垃圾为主的砂坑，垃圾全部挖出，重新回填至桩基施工作业面。回填土主要为现场垃圾土过筛回后的素土，回填厚度最厚可达到15米左右，局部回填从清除垃圾后的砂层表面开始；以粘性土为主含建筑垃圾的砂坑，挖至强夯影响范围后进行强夯处理，然后再进行回填至桩基施工作业面。
本工程钻孔灌注桩4000多根，约80%灌注桩都在回填和强夯区域施工，施工钻进过程中因回填土厚度过厚和强夯区局部建筑垃圾未能全部清除等原因，存在钻进和浇灌过程中塌孔，漏浆（水）和地面沉陷等情况，进一步引发埋钻，桩身夹泥、断桩等工程质量问题。并在施工中发现回填和强夯区域多数灌注桩试桩的充盈系数可达到1.30以上，最终经计算回填区域的充盈系数都超过设计要求1.10～1.20。综合考虑本工程地质情况，结合在施工中总结出的经验等，制定在钻孔灌注桩施工时控制充盈系数在设计范围之内。
2、充盈系数过大原因分析
2.1场地地层的影响
2.1.1回填质量局部存在缺陷
回填材料为现场垃圾土过筛后的素土，由于筛网磨损和筛孔过大，过筛后仍存在有少量建筑垃圾，回填过程中未及时被清出，为掩埋压实在回填区域。在钻孔施工中，建筑垃圾遇水或在钻头来回转动下剥离土层，掉入钻孔内，在与钻头摩擦过程中造成扩孔、卡钻、坍塌，致使孔径变大，混凝土用量超出设计值。后期施工中对筛网进行调整和及时修复，过滤出建筑垃圾，回填过程中若有建筑垃圾及时清出，及过处理成功的避免了混凝土的浪费。
2.1.2砂层过厚，砂土分层处不密实
施工场地为渭河一级阶地，勘察揭露范围内除上覆4～15m的杂填土外，其余全为砂层。在施工中由于泥浆比例不合适及旋挖上下左右摆动对砂子造成扰动，出现砂层坍塌；砂土分层处，砂子松散～稍密遇水坍塌，进一步造成上覆土层也出现不同程度坍塌。从而也造成混凝土灌筑方量增加。通过钻进过程中遇砂层时对泥浆比例进行调整，加大泥浆稠度可以有效的减少砂层的坍塌。在砂土分界处除过调整泥浆稠度外还应降低钻机转速，避免因转速过快造成的扰动使砂层坍塌。
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2.1.3强夯区漏浆塌孔
以粘性土为主含建筑垃圾的砂坑，挖至强夯影响范围后进行强夯处理，然后再进行回填至桩基施工作业面，并未将强夯处理范围内的建筑垃圾全部换填，在钻进中存在卡钻、塌孔、漏浆等问题，无法准确估算混凝土方量，混凝土超方严重。施工中先钻孔至建筑垃圾表层，然后在钻孔内回填素填土。通过冲击锤冲过建筑垃圾层，并将素土挤入到建筑垃圾孔隙内起到止水和加固效果，成孔后要连续施工，不能存在间断。通过现场操作防止了漏浆、塌孔的发生，明显的控制了混凝土的用量，使充盈系数得到有效的控制。
2.2机械设备及操作的影响
2.2.1旋挖钻头直径的影响
钻头直径的大小直接影响成孔直径，选用合适的钻头，避免成孔直径超过设计直径，是控制充盈系数的一个重要因素。西安动车段场地砂层较多，在施工中钻头磨损过快，经常存在钻头修补，修补后钻头直径应控制在770mm，通过现场测孔看出， 770mm钻头施工便可有效地的保证设计桩径，也避免了因桩径过大产生的浪费。
2.2.2操作人员的技术水平
操作人员的水平差异也是避免造成浪费的一个因素，钻孔过程中应合理控制钻速，开孔2m范围应轻压慢转，以保证桩位、垂直度和孔径满足规范。在砂层中应匀速缓慢穿过，并控制好泥浆比重，以防塌孔。每次进尺深度不能过深，过深容易卡钻，若发生卡钻，在摆动提钻过程中又容易造成扩孔，造成一定的浪费。因此一个高技术的机长也是避免浪费的一个因素。
2.3超灌高度和成孔深度的影响
为了确保有效桩长，保证桩头质量，一般灌注桩都会都会进行超灌，超灌高度受塌落度的影响，根据现场场地标高及桩顶标高准确的计算出超灌高度，结合混凝土塌落度提出准确的超灌高度也是控制充盈系数方法之一。
成孔深度的精确控制也将是影响充盈系数高低的一个要素，在钻进接近孔深时应进行尺寸控制，机械测量和人工测量相结合，并增加测量次数来确保成孔深度满足设计要求，避免超钻。
2.4混凝土的影响
施工场地为纯填土区，待灌时间过长可能造成沉渣堆积和塌孔，需重新进行清孔。混凝土的及时浇灌，可以避免因待灌时间过长造成塌孔和重复清孔，可有效地减少因塌孔和多次清孔后孔径变大产生的浪费。
合理的塌落度可以提高混凝土灌注前的估算的准确性。现场施工过程中发现在混凝土塌落度过大时估算出的混凝土方量总偏小，虽然每次都进行一定的超灌，但由于塌落度过小，灌注完成后都会出现不同程度的塌陷，最大塌陷深度可达到1m以上，不能保证桩头质量，需进行补灌。所以合理的塌落度也是减少混凝土浪费的有效方法。
3、结论
通过填土区钻孔灌注桩的充盈系数的分析，得出充盈系数受地质因素，机械设备及混凝土材料等综合影响，对其影响因素进行分析能避免以后施工中发生类似现象，对减少混凝土的浪费，节约施工成本有重要意义。本文结合西安动车段施工的具体事例进行分析，并提出控制措施，对西安动车段二期施工降低材料陈本提供了可靠的参考，也对相类似工程的钻孔施工控制充盈系数提供了可靠地参考依据。
参考文献：
[1]闫成宏,王芝明.岩土工程勘查中的基础地质技术应用[J].建筑工程技术与设计,2016,(23):123-123.
论文作者:王少雷,原争光
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：系数论文; 钻孔论文; 垃圾论文; 混凝土论文; 砂坑论文; 建筑论文; 钻头论文; 《基层建设》2017年第33期论文;