旋挖成孔灌注桩施工中护筒埋设的几点经验教训

旋挖成孔灌注桩施工中护筒埋设的几点经验教训 王占省 冯成勇 摘要 旋挖钻进成孔工艺应用日益广泛，本文介绍埋设护筒在成孔工艺中的重要作用。 关键词 旋挖钻进成孔工艺 埋设护筒 一、前言 近年来，旋挖钻进成孔工艺技术以其具有钻进速度快、成孔质量好、污染较小等优点，受到业主与施工单位的欢迎，广泛应用于桩基#施工#中。与传统的正、反循环钻进成孔工艺相比，旋挖成孔工艺有其自身特点，护筒所起作用有所不同。循环钻进成孔时护筒有两个作用，一是维持孔口土的稳定，支护孔口土层和钻机设备自重产生的压力，避免护筒四周土受水浸泡，土层失稳、坍塌;二是确保泥浆实现正常的循环，泥浆经由护筒上面的泥浆口顺利实现泥浆循环，将钻孔内钻渣携带到钻孔外泥浆池内。旋挖钻进成孔时护筒的作用是支挡护筒四周土与旋挖钻机自重，二者形成平衡，维持孔口稳定。比较两种钻进成孔工艺可以发现:旋挖钻进成孔工艺中泥浆仅仅是静态护壁，泥浆不循环，护筒上没有泥浆口，对护筒的侧压力主要来自钻机自重，而且压力很大，因而护筒壁厚度、护筒刚度必须足够大;循环钻进成孔工艺中泥浆循环流动，护筒上面有泥浆口，钻机自重小，因而护筒壁厚度一般不大，有时甚至是简易的。旋挖钻进成孔时应根据旋挖工艺的自身特点，选择、埋设护筒如使用不当往往会造成很大经济损失。孔口往往是不稳定的杂填土、素填土或风化土，遇水冲刷易坍塌，造成孔口事故。 二、旋挖钻进施工中的几起事故 在近几年的旋挖钻进施工中，由于我们对旋挖钻进工艺中护筒埋设重视不够，发生过几个施工事故，现进行，希望同行在采用旋挖钻进工艺时重视护筒埋设。 (1) 在北京城市铁路某基础桩工程中，用旋挖钻机施工φ1000钻孔，钢护筒内径1100mm，开孔时，没有很好校正护筒中心位置，造成开孔时钻头中心与桩位偏差较大，现场施工人员抱侥幸心理，一时偷懒未及时采取措施调整护筒位置，钻进初期操作手小心上提、下放旋挖钻头，勉强避免了钻头与护筒相碰，随着钻孔深度不断增加，操作手渐渐失去了警惕，导致钻头与护筒的摩擦，最后在一次上提钻斗时，旋挖钻斗将护筒带起来，造成了孔口坍塌。 (2) 北京某立交桥基础桩工程，基础桩直径1.50m，孔深约35.0m，采用旋挖钻进成孔工艺。孔口地层为厚2.50m的杂填土，其下为正常固结的粘性土和砂土层，现场钢护筒长度2.00m，钻机开孔时，施工人员简单把2.0m护筒埋设上，没有更换长度超过2.50m的钢护筒，护筒下口坐落在杂填土上。旋挖钻进成孔过程中泥浆长时间浸泡护筒下口杂填土，因杂填土含大量砖头、瓦块，泥浆最后顺着杂填土空隙漏失，泥浆面经常处于护筒下口以下，护筒下杂填土受泥浆冲刷局部被掏空，护筒被悬起，导致在最后灌注混凝土时，孔口坍塌，造成断桩事故。 (3) 北京城铁某基础桩工程施工，地下水位较高，在地面下1.0m，钻孔位置土层为砂土厚度 约4.0m，采用旋挖钻机成孔,钢护筒长度5.0m.开孔后埋设护筒埋时，由于护筒很长，护筒与周围砂土之间的环状间隙，施工人员用土草率填上，没有分层夯实，致使送浆管遗漏的浆液沿着护筒壁与砂土之间的间隙向下渗，最后形成局部的小缝隙与钻孔内泥浆贯通，砂土变成流砂流进钻孔内，护筒下口砂土局部被掏空而跨塌，造成护筒下陷，孔口坍塌。上面这几个例子都是在旋挖钻进成孔中，施工人员埋设护筒不当，酿成事故的例子，这些都提醒我们，在旋挖钻进成孔时，一定要高度重视埋设护筒这一工序。 三、埋设护筒应做好以下几点工作 (1) 很好的研究勘察报告。熟悉场地地层分布情况，尤其当孔口为稳定性差的土层时，更要掌握其厚度、岩性类别、结构等，其次要熟悉场地的地下水分布特征，特别当地下水埋藏较浅时，要查明施工场地的实际地下水埋深;根据钻孔孔口的地层性质，地下水埋深确定护筒的长度。一般当孔口为杂填土时，护筒长度要超过杂填土厚度，以使护筒下口坐落在坚实、稳定的土层上。地下水埋藏浅时，护筒长度应超过地下水埋藏深度，使地下水向孔内渗流路径增加，渗流压力减小，有利于护筒四周土层保持稳定。若护筒四周为松散的砂土，护筒长度应超过砂土层厚度，坐到砂土下边坚实土层上。只有在埋设护筒前详细研究勘察报告，依据具体地层选择相应的护筒埋设长度，才能确保护筒坐在坚实土层上，从而保证在成孔过程中，不会因护筒下口的土层跨塌而沉陷。 (2) 选择比钻孔直径大200mm左右的护筒。护筒比钻孔直径大一些，一是有利于埋设护筒时操作手调整护筒，既能确保护筒中心与钻孔中心重合，又可确保护筒下口与土层的密贴，有利于旋挖钻进过程中护筒保持稳定;二是在上提、下放旋挖钻头时使钻头和护筒之间存在约100mm的环状间隙，避免旋挖钻头与护筒刮蹭、碰撞。 (3) 固定护筒的方法要正确。通常为方便埋设护筒，旋挖钻机的开孔直径比护筒直径大，护筒与四周土层之间存在环状间隙，回填宜选粘土或粉质粘土等，回填过程中作到分层回填，分层夯实，这样既可增大护筒与土之间的摩阻力，固定护筒位置，又可以避免送浆管遗漏的浆液从土和护筒之间环状间隙流进钻孔内。护筒四周用土夯实后，要将护筒和方木连接好，方木横担在孔口周围坚实土层上，预防护筒下陷，做到以防万一。 (4) 护筒的上口宜高出地面20cm左右，护筒上口比地面高，能有效阻止地面水流进孔内;送浆管末端应作一个弯头，弯头能卡到护筒顶上面，泥浆向孔内输送时，高压泥浆流不会直接喷射到护筒以下的土层上，避免了泥浆对土层的破坏，同时也防止送浆管和护筒长时间摩擦损坏送浆管，泥浆遗洒浸湿护筒四周土。 四、护筒埋设是否稳固，对后续工序影响很大。 (1) 埋设护筒是旋挖钻进成孔工艺的第一步，是做好后续工序的基础，护筒埋设牢固，才能保证在钻进成孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土时，护筒及其四周土层稳定不塌坍。护筒顶面是确定终孔孔深、灌注混凝土时混凝土面深度的依据，测量基准面一般都是在护筒埋设完成后，将基准高程引测到护筒上口，所以护筒的稳固非常重要，在旋挖钻进成孔过程中如果护筒向下移动，以其上口标高为基准计算确定的钢筋笼吊筋长度就会变化，从而钢筋笼顶的标高也会发生错误;而且以其上口标高为基准测量、计算的导管在混凝土面之内的埋深就不对，指挥不当就会发生导管拔露事故;甚至会影响混凝土的超灌数量，使混凝土超灌少，影响混凝 土桩头强度。 (2) 护筒稳定能有效避免旋挖钻进施工事故发生，提高施工单位经济效益。孔口坍塌常常造成工程事故，若在灌注混凝土前，孔口塌孔可以将护筒提出孔外，采取加长护筒，重新埋设等手段固定，坍孔只是浪费了人力、物力影响工程进度，损害了企业形象，这样的经济损失能稍微小一些。若塌孔发生在灌注混凝土过程中，形成断桩，经济损失就比较大，象北京某基础桩工程，灌注时孔口坍塌，处理时，拔钢筋笼拔不出来，因吊车司机操作不当，强行用力，致使吊车臂断，尔后又用冲击钻成孔，耗时一个月也未能将孔内浇注的混凝土冲碎，不得已报废了该桩，设计2根“骑马”桩在该桩两侧，以代替该桩承担荷载，损失达十万元。 旋挖钻进，施工过程中维持护筒稳定极为重要，护筒埋设得稳定与否，直接关系到能否顺利完成施工任务，直接影响到企业的效益，作为施工单位，应在思想上高度重视旋挖钻进的开孔工作，把护筒安放到位，埋设牢固。可以毫不夸张地说，旋挖钻进成孔过程中护筒埋设牢固了，成孔工作就成功了一半。