1、沙漠地区旋挖钻孔灌注桩施工工法GGG（湘）C120101 前言沙漠地区基本地质上层是风积沙，厚度达几十米，往下是沙砾层等，桩基设计一般为摩擦桩。沙层的稳定性较差，土质粘结性差，钻孔过程中易塌孔，成孔后沉渣清理困难，因此桩基础施工的难度很大，施工质量难以保障。内蒙古鄂尔多斯市沿黄公路树独段沿线有多座桥梁在沙漠地区，设计桩长 4082 米，桩径 1.22.0 米。施工初期存在成孔过程中经常坍孔、沉渣过厚、清理困难等问题。鉴于上述情况，我们通过大量的现场试验，总结了一套沙漠地区旋挖钻孔灌注桩的施工工法。2 工法特点沙漠地区旋挖钻钻孔灌注桩施工工法具有以下特点：2.1 成孔速度快。成孔时间越长，塌孔风
2、险越大。采用旋挖钻钻进速度快，一般 7080m 深的孔只要 15 个小时左右即可成孔，这样不但可以缩短桩基施工时间，加快施工进度，而且大大降低了塌孔风险。2.2 表层风积沙水夯密实。沙漠风积沙表层松散、自身稳定性较差、土质粘结性差，不能有效地维持孔壁自身的稳定，钻孔时极易塌孔；而且泥浆在干燥、松散的沙层中流失速度快。因此在钻孔前应将桩位地基灌水夯实，至上部周围沙层紧密、沙层湿透为止，增加孔壁的稳定性，一般水夯持续 2 周左右。2.3 换填施工平台：直接在风积沙上埋护筒钻孔，护筒底部容易淘空，护筒下沉；如不处理施工场地，材料不易进场，设备难以稳定。因此桩基施工前应先换填处理施工场地形成稳固的施工
3、平台。2.4 采用以膨润土为主要材料的混合型泥浆，成孔后旋挖钻头直接掏渣清孔，一般不需要二次清孔。3 适用范围沙漠地区的风积沙地质钻孔灌注桩施工。4 工艺原理针对沙漠的特殊地质结构，采用水夯固结沙层，地表换填泥结砂砾形成稳定的平台，旋挖钻快速成孔减少孔壁暴露时间，混合型泥浆加强护壁等方法，以解决沙漠地区风积沙地质桩基施工中容易出现的塌孔、沉渣清理、泥浆外渗等问题，提高桩基成功率。5 施工工艺流程及操作要点5.1 场地平整用推土机（或装载机）将桩位周围沙丘整平。5.2 水夯处理风积沙灌水夯实可以使上部沙层紧密，增加孔壁的稳定性，并减少泥浆流失。施工时在桩位范围下挖 3050cm 深积水坑，灌水夯
4、实，保证上层紧密，整个沙层湿透，一般水夯 2 周左右。图 1 水夯处理风积沙5.3 桩基施工平台处理施工前应根据地面标高，在桩顶换填 45 米泥结砂砾层，用压路机分层压实，形成稳定的持力层，保证设备安全运行和材料进场。图 2 换填施工平台5.4 埋设护筒护筒用 1cm 厚钢板卷焊，直径比桩径大 20cm，长度一般 46米。护筒埋设采用挖埋法，周围用粘土掺少量膨润土回填紧密。5.5 泥浆配制沙漠地层以风积沙为主，下层一般有粉（细）沙层、卵（砾）石层、粘土层，施工用钠质膨润土、烧碱、羧甲基纤维素配制混合型泥浆。在加膨润土粉前，先将烧碱（NaOH）溶解在小容器里再泼洒在泥浆池里搅匀，用 PH 试纸检
5、验，将泥浆池的水酸碱度调至1011；再加膨润土，使用比例为：水：膨润土=10：1（重量比） ；然后加纤维素，掺量为膨润土的 0.1%。按上述要求配置的泥浆，比重为 1.05 左右 ，粘度为 2026Pas，胶体率可达到 98%，泥皮厚2mm/30min。在有流沙层时，需加大泥浆比重，加大膨润土用量，使用比例为：水：膨润土=9：1，泥浆比重为 1.051.06。按上述配比配制的泥浆，悬浮能力强，携砂效果好，稳定性强，钻完后粉细沙不易沉淀下来，这时泥浆相对比重达到 1.101.25。调制泥浆设备有冲浆机、搅浆机，根据使用情况，搅浆机能使膨润土颗粒充分溶解，泥浆搅拌均匀，效果比冲浆机好。图 3 搅浆
6、机制泥浆本工法泥浆比重、粘度指标比规范略大，根据实际施工情况，通过填高施工平台抬高灌注高度后，不会影响混凝土的顺利灌注。在试验阶段时，成孔阶段泥浆比重控制在规范（1.031.1）范围内，泥浆携带的粉沙下沉缓慢，清孔阶段时间长，需要二次清孔。泥浆护壁效果不好，孔壁稳定性差，成孔、灌注阶段易塌孔，特别是二次清孔时无论用正、反循环、气举反循环清孔，都容易造成塌孔。按上述工法施工，成孔后泥浆稳定性好，30 小时内沉渣厚度为1520cm，一般不会超过 30cm，能满足摩擦桩的沉渣厚度要求，一般不需要二次清孔。图 4 试验室泥浆试验图 5 试验室泥浆试验5.5 钻进根据孔径、孔深，选用相应型号的旋挖钻机；
7、钻孔时控制好钻杆垂直度；在不同的地质调整旋挖钻机钻杆的进尺速度、拔杆速度。控制钻进速度，风积沙区钻进 1820 转/min，黏土层速度可以适当快些，达到 24 转/min，钻头经过卵（砾）层时要放慢速度，尽量减少对孔壁的扰动。拔杆时初期速度适当放慢，让下面及时回浆，减少钻头下负压。钻孔时根据孔内水头下降情况，及时补浆，保持孔内水头高度。 图 6 旋挖钻成孔5.6 清孔成孔后静置 30 分钟，使大颗粒钻渣沉淀下来，用旋挖钻机掏渣清孔。一般用此方法清孔后，30 小时内沉渣厚度能保持在 30cm 以下，不需二次清孔。5.7 吊放钢筋笼为了加快下钢筋笼的速度，减少孔壁暴露时间，降低塌孔风险，钢筋笼主筋建议使用直螺纹套筒连接。钢筋笼应居中轻放，减少对孔壁的破坏。5.8 混凝土灌注采用导管法灌注混凝土，浇筑时灌注高度应高出桩顶 4 米以上，保证导管内混凝土压力，并控制好灌注速度。图 7 施工作业程序图 8 钻孔灌注桩施工工艺流程图
