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摘要：本文介绍了软土地基特殊地质条件下全护筒成孔灌注桩施工技术。应用结果表明，在软土地基桩基础施工中，全护筒成孔灌注桩施工能有效解决塌孔、缩孔及成孔难等问题，并有施工速度快、成孔质量高、能缩短工期、提高经济效益和保护环境等特点。
关键词：软土地基；全护筒成孔；灌注桩；施工
1概述
近年来，随着全国各类建筑行业的大力发展，特别是基础工程施工技术的发展进步，为了保证基础工程施工安全适用、技术先进、经济合理的同时确保实体质量，桩基工程的设计和施工技术的运用越来越广泛。
特别是对于一些桩基基础工程，需要穿越地层地质条件复杂，地下水含量丰富的软土地基，如何做到快速高效的完成灌注桩工程施工作业，尽早为上部结构创造工作面，成为了施工中的重点及难点。本文就中铁二局三公司毕节扶贫安置项目桩基工程的实例来浅析软土地基全护筒成孔灌注桩的施工，以期在类似的工程中参考应用。
2项目工程地质概况
桩基础场区内主要不良地质作用为岩溶作用，场区内无断层发育，岩层为单斜产出，产状为183°∠30°，场地内无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在，拟建场地附近无断裂经过，区域地质构造稳定，场地内岩体构造及风化节理裂隙发育。
根据钻探揭露，场地上覆土层主要为素填土、耕植土、淤泥质粘土、红粘土，下伏基岩为泥质白云岩：
（1）素填土（Qml））：杂色，结构松散～中密，由碎石、粘土及少量建筑垃圾组成，为开挖平场抛填堆积形成，厚度0.2～10.0m，广泛分布，建议后期进行压实处理，达到设计及规范要求。
（2）淤泥质粘土（Qh））：黑褐色，流塑-软塑状，微有臭味，为稻田、池塘、流水沟於积而成，厚度0.3～5.2m，主要分布在原稻田、池塘区域。
（3）耕植土（Qpd））：杂色，主要由粘土、植物根系及少量白云岩碎块组成，结构松散，厚度较小，0～2.0m，主要分布在未平场区域（植被区域）。
（4）红粘土（Qel+dl））：黄色，黄褐色，土质均匀，可塑-软塑，致密状、韧性高，厚度0.5～13.0m，平均厚度3.43m，遍布整个场地。
（5）基岩：场地下伏基岩为寒武系上中统娄山关群（T1d）泥质白云岩。浅灰色、灰白色，薄～中厚层构造，细晶结构，性脆，节理裂隙较发育，岩芯主要呈碎块状、短柱状及沙状。
场区素填土、耕植土结构松散～中密，自身稳定性较差，红粘土自身稳定性较好，下伏泥质白云岩稳定性好，地下水丰富且埋藏较浅，对基础工程施工有一定影响，总体上桩基础工程成桩施工条件一般。
3项目灌注桩成孔方式的比选
项目桩基工程设计为嵌岩端承型桩2900根，直径Φ80cm～Φ150cm，桩长10～26m。住宅地块1～47#楼及商业S1～S14#楼大多数桩基础位置处于原淤泥质洼地回填区，地质条件差，土层构造从地表往下至中风化岩层存在含水率高的黄黏土及淤泥层，个别地段为耕植土挖方区，可采用人工挖孔和机械成孔两种方式。
（1）采用人工挖孔桩时，场地素填土、耕植土应加强护壁厚度及强度，地下水埋藏较浅，应准备抽排水设备，在排水过程中，应解决好抽、排出的地下水的排泄途径，不能就地抽出就地排放，应通过完整的排水管道输送到场地影响范围外排放，否则将产生回水，达不到降水目的。该灌注桩成孔方式施工难度较小，费用较低，但工期较长，大量人工挖孔作业，安全隐患风险极大，且灌注桩直径小、桩身长，人工可操作性较低。
（2）采用泥浆护壁机械成孔时，应制备泥浆，泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土，同时根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。场地内多为回填土，松散且无分层压实，沉降不均匀，泥浆池设置数量较多，废弃的浆、渣不易处理，容易对周边环境造成污染。由于灌注桩所处位置地质条件差，试桩过程中塌孔、缩孔现象严重，以致多次反压混凝土仍不能达到成孔目的。该灌注桩成孔施工难度较大，费用一般，但工期较长，且成孔质量难以满足要求。
（3）采用旋挖钻机成孔时，能解决孔桩较深，地下水埋藏较浅，成孔难度大的问题，如成孔施工过程中塌孔、缩孔现象严重，可采用全护筒跟进，施工难度较小，各类设备投入多，费用较高，但工期较短，建筑物稳定性好。同时为了确保旋挖钻机的稳定及施工安全，根据现场实际情况采用3cm厚钢板或采用毛石铺垫增加旋挖钻机的稳定性。桩基施工应做到及时成孔及时浇筑，混凝土浇筑时应采用水下混凝土浇筑工艺。
4全护筒成孔灌注桩施工工艺流程及技术要点
4.1全护筒成孔灌注桩施工工艺
4.2施工技术要点
4.2.1场地平整、测放桩位
（1）本工程场地属自然地貌与新旧部分填后形成，不能够满足成孔旋挖钻机的承压及行走要求。
（2）测放桩位：根据设计图纸提供的坐标计算桩中心点坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并保护好桩位中心点及桩中心控制点。
4.2.2单桩的施工程序细节
（1）配合机械就位
在施工场地铺垫平整好及定位好后，旋挖钻机就位，之后合理布置汽车吊、挖掘机、混凝土泵车、混凝土运输车停放位置，以及全护筒、导管、钢筋骨架的堆放位置，总体布置原则为现场布置有序，各种机械能合理的协调配合，互不影响，并能满足现场安全文明施工要求。
（2）取土成孔
旋挖钻机就位开钻，校直垂直度满足设计要求，用旋挖钻机带驱动套链接全护筒将其垂直钻入土中，然后用旋钻挖机从全护筒内取土，一边取土、一边继续跟进全护筒，全护筒钻入深度视具体土质而定，若为较硬的粘土，水头不高，则跟进深度可适当减少；若为软塑粘土或者水头高的流塑粘土层，则跟进深度可适当加深。
第一节护筒全部钻入土中后（上面预留1.2m以便于全护筒套管连接），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节全护筒继续钻进取土，全护筒跟进与取土交替进行，施工至中风化岩层时暂停钻进作业，通知地勘、设计、监理等相关部门确认岩石特性，确认后用旋挖钻机继续凿岩作业至满足设计要求的深度，钻孔达到设计深度，灌注混凝土之前，清理孔底沉渣厚度。
安装套管刀头吊装护筒，使护筒与驱动头链接钻入成孔，链接全护筒套跟进施工，待第一节施工至地面120cm左右，换钻头在全护筒套内取土，第一节全护筒内桩身土方开挖完成后，链接第二节全护筒继续施工……重复直至满足设计中风化岩层要求。
全护筒长度不一，根据桩身长度及地层岩面深度采用2米、3米、4米全护筒配备，护筒接口处为外平连接，内螺栓固定。
成孔后，检查桩身垂直度、地质条件是否符合设计要求，并经监理工程师现场检查确认后即可进行清孔检查。
（3）安装钢筋骨架：钢筋骨架采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸制作，原则上加工成若干段，连接时上下两节错缝搭接焊，安装时采用设计图纸要求工艺或规范要求工艺进行单面焊焊接长。在旋挖机最后一次清理沉渣完成后，及时吊放钢筋骨架，吊装过程中，应防止钢筋骨架扭转、弯曲，做到缓慢下放。
（4）浇筑水下混凝土
根据地质勘查报告及设计图纸要求，本工程孔桩较深，且地下水较丰富，混凝土浇筑采用水下浇筑法。混凝土采用预拌设计要求强度等级商品混凝土。施工中利用导管灌注，灌注应尽量缩短时间，坚持连续作业，导管提升时不得碰撞钢筋骨架。
（5）拔管成桩
在混凝土浇注过程中，全护筒与混凝土导管应随着混凝土的上升逐段退管，直至浇筑完成之后全部退完，在浇筑过程中若发现，未探明的溶洞，可能会出现在全护筒拔出过程中混凝土流失现象，此时应停止全护筒的拔出，直至溶洞灌满为止，并派专人进行定时检查，检查主要目的防止混凝土浇筑完成后在一定时间内有下沉情况发生，若有此情况发生，需及时处理并浇筑混凝土，直至桩顶标高满足设计要求。
5质量控制要点
5.1桩的垂直度控制
垂直度应进行严格的控制，满足规范要求。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下两个环节的工作：钢护筒的顺直度检查和校正，钢护筒进场前对其各节段进行试拼装，确保材料本身垂直度符合要求；加强成孔过程中桩的垂直度监测和检查。
（1）地面垂直度监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的护筒的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。
（2）孔内垂直度检查：每节护筒压完后安装下一节护筒之前，都需停下来进行孔内垂直度检查（采用线锤孔内检查），不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
（3）终孔垂直度检查：在每根桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选用两个相互垂直的方向进行测量，不合格时需进行钻孔纠偏，直至合格才能进行下一步施工，确保钢筋骨架满足设计要求吊入孔内，同时需提前做好过程控制，为终孔做好验收铺垫，确保灌注桩100%成孔率，满足设计及规范要求。
（4）垂直度纠偏：旋挖钻孔灌注桩成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方法有：
利用钻机油缸进行纠偏，如果偏差不大或护筒入土不深（5m以下），可直接利用钻机的液压设备调节护筒的垂直度，即可达到纠偏的目的。如果偏差过大或护筒入土较深，逐次拔管回填硬塑粘土、石渣等大级配材料，再次压管钻进至终孔。
5.2防止钢筋骨架上浮
钢筋骨架安装完成后应认真做好二次清孔，影响钢筋骨架上浮的原因很多，如混凝土初凝、终凝时间短，混凝土过早结块；混凝土灌注速度过快；在全护筒拔出的时候，钢筋骨架有可能被钢套管带着一起上浮等，其对应预防措施为：
（1）混凝土初凝终凝时间短，混凝土过早结块
严格控制水下混凝土配合比设计，保证水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比通过试验确定。控制粗骨料最大粒径，粗骨料可选用卵石或碎石，最大粒径应小于40mm，且粒径不得大于钢筋骨架间最小净距的1/3。控制水下混凝土浇筑速度，单桩混凝土灌注时间不应大于初盘混凝土初凝时间。
（2）混凝土灌注速度过快
当混凝土面距离钢筋骨架底部1m左右时，应降低灌注速度；当混凝土面上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使导管底口高于骨架2m以上，然后恢复正常灌注速度。
（3）在全护筒拔出的时候，钢筋骨架有可能被钢套管带着一起上浮
由于全护筒内壁与钢筋骨架外缘之间的空隙较小，为防止施工中钢筋骨架垂直往上发生位移、变形，或因混凝土离析粗骨料堆积，导致钢筋骨架与全护筒机械地挂住或卡住，施工中全护筒直径较设计桩径大20cm。
（4）其他
由于设计直径110cm以内的灌注桩配筋率低、自重小，且场内地下水含量丰富，为增强此类桩基钢筋骨架自身抗浮能力，施工中在钢筋骨架底部焊上一块薄钢板或在内部增设横向钢筋以提高钢筋骨架的抗浮能力。
5.3混凝土工程
（1）灌注首批混凝土时，导管底部至孔底的距离为30～50cm，料斗首批混凝土储存量要保证灌注后导管埋入混凝土面的深度不小于1m，水下混凝土的浇注应尽量缩短时间，坚持连续作业，使浇注工作在首批浇注的混凝土尚未初凝的时间内完成。
（2）导管应采用直径25cm的管节组成，接头应具备装卸方便、连接牢靠并带有密封圈，保证不漏水不透气。使用的隔水装置应有良好的隔水性能。
（3）施工时应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度。
（4）混凝土灌注完成时，混凝土面较设计桩顶高出1.0m，待桩基混凝土达到一定强度后清除桩头浮浆，用风镐凿除桩头混凝土，其凿除的高度应能满足凿桩以上新浇混凝土不小于80cm，然后采用声波透射法、低应变法对桩基进行检验。
6桩基检测及成果
本项目灌注桩采用声波透射法、低应变法两种方法检测，根据检测数据、地质资料及施工记录综合分析，本工程桩身混凝土结构完整性结论：Ⅰ类桩75.08%，桩身完整；Ⅱ类桩24.92%，桩身有轻微缺陷，不会影响结构承载力的正常发挥。
7经济效果分析及评价
本项目全护筒成孔灌注桩施工技术的应用，解决了软土地基灌注桩施工成孔难、塌孔多、缩孔严重等多项技术难题，使得工程工期、质量、成本、安全均在可控之中：
（1）工效明显，达到了快速成孔施工要求。通过项目后期测算，每台旋挖钻机全护筒成孔日平均成桩4根，成桩长度70m，保证了工期进度。
（2）通过采用全护筒跟进，成功穿越了素填土、耕植土、淤泥质粘土、红粘土、流沙夹层等复杂地质条件，有效降低了塌孔、缩孔现象，使桩基充盈系数得到有效控制，同时减少了断桩、夹渣的可能，保证了桩基工程质量。
（3）软土地基全护筒成孔灌注桩施工技术在本项目的实际应用，对于灌注桩的工期、成本控制、质量控制、环境保护的实现起到了关键的作用，施工中取得了较好的实施效果，旋挖钻机成孔具有速度快、噪声低、成桩质量高的优点，且能取得一定的经济效益，值得类似工程的推广应用。
参考文献：
[1]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
[2]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014
[3]陈建海、金立源•全套管回转钻孔咬合桩施工工法简介
[4]张正伟•浅谈全回转钻机桩基施工
[5]贵州大西南工程检测有限公司毕节扶贫安置项目灌注桩工程检测报告