淺談泥漿護壁在混凝土灌注樁中的應用

周曉曦 王 磊

（中冶成都勘察研究總院有限公司， 四川 成都 610023）

灌注樁作為一種常見的基礎形式，被廣泛的應用在工程項目建設當中，不同的工程項目因其擬建場地工程地質及水文地質條件各不相同，如何做好鉆孔護壁工作尤為關鍵，其關系到能否成孔及成孔指標能否滿足設計及規范要求。不少工程實例，就是因為護壁措施不當，成孔十分困難（只要表現在成孔難以達到設計要求的深度）、成孔指標不能滿足設計及規范要求（主要表現在成孔縮頸、孔底沉渣超標等），以致于在施工過程中不斷的變換護壁措施，使得施工成本增加，同時也延誤了施工工期。

筆者通過簡陽市高鐵新城一期PPP 建設項目（高鐵片區大井安置還房建設）鉆孔樁施工的工程實例，詳述泥漿護壁在該項目中的具體應用及施工要點。

1 工程概況

高鐵片區大井安置還房建設項目場地位于簡陽市高鐵新城片區簡城街道，站東大道以東，迎賓大道以南，總用地面積約18663.5 ㎡，總建筑面積約69990.31㎡（其中地上：51801.83 ㎡，地下：18188.48 ㎡）。

基礎樁基設計概況表

2 場地工程地質及水文情況

2.1 工程地質條件

根據勘察報告，構成場地的地層為：主要由第四系人工堆積（Q4ml）素填土、坡洪積（Q4dl+pl）粉質粘土，下伏侏羅系蓬萊鎮組（J3p）砂質泥巖、泥質砂巖，其巖性特征分述如下：

素填土：雜色，主要由粘性土、少量碎石及建筑垃圾系等組成，結構松散，系近期堆積，主要分布在場地南側，厚度0.50～2.30m。

粉質粘土：黃褐、褐黃色為主，含鐵錳質、鈣質結核，濕，可塑，有光澤，無搖震反應，干強度高，韌性高，主要分布場地南側，厚度1.00～6.30m

強風化砂質泥巖：褐紅色、紫色夾灰綠色，泥質結構，薄～厚層狀構造，泥質膠結，裂隙較發育，巖質極軟，巖芯破碎，呈碎石狀，巖石質量指標RQD=0～15%，巖體基本質量等級Ⅴ級，整個場地均有分布，層厚0.60～3.00m。

中等風化砂質泥巖：紫紅、褐紅色夾灰綠色，泥質結構，薄～厚層狀構造，泥質膠結，裂隙一般發育，巖質較軟，巖芯較完整，多呈短柱狀、少量長柱狀及碎石狀。由于成分差異及構造裂隙造成巖石的差異風化，中風化帶中局部偶見強風化夾層。為極軟巖，巖體較破碎，巖石質量指標RQD=65%～75%，巖體基本質量等級Ⅳ級，偶夾薄層泥質砂巖或與泥質砂巖呈互層狀，本次勘察該層未揭穿，最大揭露厚度43.00m。

強風化泥質砂巖：褐紅色、灰白色，主要由長石、石英組成，泥質膠結，薄～厚層狀構造，泥質膠結，裂隙較發育，巖質極軟，巖芯破碎，呈碎石狀，巖石質量指標RQD=0～15%，巖體基本質量等級Ⅴ級，整個場地均有分布，層厚0.80～2.20m。

中等風化泥質砂巖：褐紅色、灰白色，主要由長石、石英組成，泥質膠結，中厚層狀構造，節理裂隙一般發育，巖質較硬，巖芯較完整，呈短柱狀及長柱狀，屬軟巖。巖石質量指標RQD=75%～85%，巖體較完整，巖體基本質量等級等級Ⅳ級，由于成份及構造裂隙發育不同造成巖石的差異風化，中等風化層中局部偶夾強風化層，本次勘察該層未揭穿，最大揭露厚度18.50m。

2.2 水文地質條件

原始地形起伏較大，北高南低，場地地面標高介于414.40～451.00m，高差36.60m。場地地貌單元處剝蝕丘陵地段。場地內地下水主要為賦存于粉質粘土層中的上層滯水及基巖裂隙潛水，受大氣降水及生活廢水的補給，以地下逕流及蒸發等方式排泄，勘察期間測得混合穩定水位1.10～3.70m，標高412.61～413.60m之間。根據區域水文資料，場地地下水位年變化幅度0.50～1.00m。

3 樁基施工概況

樁基施工概況表

此次樁基施工，在3#樓及地下室其他區域因場地工程地質條件及水文地質條件良好，采用“東明220”型旋挖鉆機，兩瓣及雙底截齒鉆頭干作業成孔，平地清孔鉆頭清孔，吊車吊放鋼筋籠入孔，直升導管法澆筑水下C30 混凝土成樁。成孔十分順利，各項指標均滿足設計及桂芬要求，施工情況良好。

但是在地下室如下圖所示的區域，采用干作業施工無法成孔，在成孔約10 米左右出現淤泥，淤泥上部為素填土，兩者交界的位置有大量的水涌入孔內，造成素填土層局部垮塌，每個鉆孔回次，待旋挖機提鉆出孔，卸土后重新下鉆，鉆孔深度再一次恢復到原來的深度，如此鉆進，均未有有效進尺。

核對地勘資料，并走訪當地村民，最終了解到該區域為當初的一個蝌蚪型堰塘的邊緣（蝌蚪的尾部），在場平回填時清淤不徹底或者未清淤所致。

為此經項目部商議決定采用水鉆：在鉆進過程中不斷的注入清水，并保持孔內水位與孔口平齊，增加孔壁的水頭壓力，以維持孔壁的穩定性，阻止孔壁坍塌、淤泥縮頸等情況。經過一個上午時間的試驗，仍然未成功。

針對以上情況，項目部組織技術部、質量部等部門召開技術專題會，專門研究討論本區域兩根樁的鉆孔護壁措施：

（1）鋼護筒護壁：采用機械振動錘跟進長護筒，設計樁徑為1.0 米，根據規范及類似工程施工經驗，護筒外徑為1.2m，壁厚為8mm，長度13 米。但是擬建項目附近無機械振動錘及鋼護筒的租賃資源，須從成都調配，費用估算在伍萬伍仟元左右（含樁徑變為1.2 米所超出的混凝土費用）。

（2）泥漿護壁：采用膨潤土泥漿，同時摻和纖維素及氫氧化鈉，根據類似工程施工經驗，鉆孔問題可以得到有效解決，費用估算在貳萬元左右。

以上兩種方案，從經濟的合理性、技術的可行性、資源調配的時效等方面進行對比分析，最終項目部決定采用泥漿護壁施工工藝。

4 泥漿護壁施工工藝及技術措施

4.1 泥漿拌制

此次施工，護壁泥漿采用膨潤土泥漿，摻和氫氧化鈉及纖維素，膨潤土為鈉基膨潤土，氫氧化鈉為片狀氫氧化鈉，纖維素為羧甲基纖維素鈉，泥漿材料配比參數為水：膨潤土：燒堿：纖維素=980:180:10:5（每方泥漿中的材料含量，單位為Kg）。

因此次施工需要泥漿護壁施工只有兩根樁，泥漿用量比較小，現場采用簡易拌制。在現場孔底挖設一個容積在25 方左右的泥漿池，其內側采用塑料布予以鋪墊，護壁泥漿材料根據以上配比倒入池內，用小型挖掘機攪拌拌合，攪拌確保漿液均勻，拌制好后發酵24 小時。發酵后用NB-1 型泥漿比重計測得其比重為1.26克/厘米3，用漏斗粘度計測得其粘度為18.17S。

4.2 鉆孔施工

此次泥漿護壁鉆孔采用“東明220”型旋挖鉆機，雙底截齒鉆頭旋挖鉆進成孔，鉆孔前埋設好孔口鋼護筒，挖設好泥漿排導槽，在鉆進過程中用泥漿泵不斷的向孔內輸送泥漿，保持孔內泥漿面與孔口基本平齊，確保孔內水頭壓力，以維持孔壁的穩定性，防止淤泥層縮頸等。如此鉆進至設計深度要求。在鉆進過程中，孔壁穩定，未有坍塌情況發生，淤泥層亦未有涌泥或縮頸的的情況發生。

成孔施工過程中指定專人輸送泥漿，施鉆之前給機手再次進行了技術交底，慢速下鉆，慢速起鉆，特別是在淤泥層跟是如此，一是為了配合輸漿速度，二是為了防止起鉆過快，孔內形成負壓而造成孔壁坍塌。在淤泥層每個回次要求多回轉少進尺，確保泥漿對該層的護壁效果。

4.3 成孔驗收

鉆孔深度達到設計要求后，施工班組自檢成孔各項指標合格后，項目技術及質量組同監理工程師、地質工代等進行檢查驗收，用自制測孔器檢查成孔質量指標（孔徑及孔斜）。

測孔器為長度為6.0 米的鋼筋籠，其外徑為1.0 米（與設計樁徑相同），鋼筋材料的規格、型號數量與對應樁的鋼筋籠相同，測孔器的下端掛設沙袋作為配重，通過汽車吊提吊，對中樁孔中心放入孔內，通過吊車提吊測孔器在孔內上下串動，測孔器上下十分順利，未有被“卡”的情況，說明成孔孔徑不小于設計要求。同時通過平放于孔口且緊貼提吊鋼絲繩的十字桿觀測，提吊鋼絲繩的最大位移量為18mm，對于成孔深度為16 米的樁孔來說，孔斜率亦滿足設計要求，利用水文測繩及沉渣測定儀測得孔底沉渣為32mm，用測錘通過測繩進行“感受”，孔底質地比較堅硬，測錘有“回彈”感，亦即清孔質量也滿足設計及規范要求。

4.4 鋼筋籠安裝

此次施工，鋼筋籠采用模具法在地面加工成一根設計要求場地的整體，采用30T 汽車吊整體提吊，對準樁孔中心下入孔內。

4.5 混凝土澆筑

此次施工采用商品混凝土，強度等級為水下C30，坍落度為200±20mm，澆筑采用直升導管水下澆筑法。導管直徑300mm，初灌前導管底端距離孔底30～50cm，初灌量確保導管底端埋入混凝土的深度不小于80cm。

5 施工質量檢測

施工結束后，建設單位委托四川四正建設工程質量檢測有限公司進行了樁基質量檢測工作，對此次采用泥漿護壁施工的兩根樁均檢測采用小應變、鉆芯、超聲波檢測，檢測結果為Ⅰ類樁，檢測結論是樁身質量完整，各項指標均滿足設計及規范要求。

6 結束語

泥漿護壁作為一種常見的樁基護壁措施，在擬建場地工程地質及水文地質條件比較復雜的情況下，相對于其他護壁措施，泥漿護壁具有一定的優勢，因此其在許多工程建設樁基施工領域被廣泛應用。泥漿護壁施工中，泥漿原材料的好壞、各種材料的配比關系、泥漿拌制的質量等等關系到泥漿護壁的最終效果，因此，這三點是泥漿護壁施工的重點也是關鍵點。

通過本工程實例，詳細介紹了泥漿護壁施工在本項目中的具體應用，說明在基樁施工時，針對回填土坍塌、淤泥層涌泥（縮頸）問題，采用鈉基膨潤土泥漿（摻和氫氧化鈉、纖維素）護壁，通過不斷向孔內輸送泥漿，不僅增大了孔內水頭壓力，同時在孔壁上形成了一層薄而致密的泥皮，有效解決了孔壁坍塌、淤泥層縮頸的問題，其技術上是切實可行的，結果是良好的。