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中国水利水电第十三工程局有限公司
摘要：当建造比较大的工业与民用建筑时，若地基的软弱土层较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，常采用桩基。桩基础是大型结构物深基础应用最多的一种基础形式，桩基将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩周围的摩擦力传给地基从而满足承载力要求。钻孔灌注桩是桩基础中最常见的一种形式，有承载能力高，沉降小等特点，本专题将通过巴基斯坦卡西姆港应急火电站试桩桩基工程为例，重点介绍泥浆护壁钻孔灌注桩在滩涂软弱夹层施工技术。
关键词：群桩；泥浆护壁；反循环；钻孔灌注桩；滩涂
一 概述
拟建的卡西姆应急火电站电厂位于巴基斯坦卡拉奇东南阿拉伯海滩上，厂址与阿拉伯海之间是海边滩涂，生长着灌木、红树林。场地整体上较平整，地势西北高、东南低，东南侧有部分区域被海水淹没。为确保干地施工条件，现场厂区采用碎石土进行了填筑，填筑厚度0.5～2.5m。
二 工程地质条件及水文条件
2.1工程地质条件
根据钻孔岩芯揭露情况，结合现场地质调查情况可知，厂区部分区域有厚度为1.0～7.50m的粉砂层；大部分区域都存有厚度0.90～8.60m淤泥质粘土②2层。
2.2水文条件
据勘察资料，钻孔中观测到的地下水位埋深在0.00～1.04m。
厂区场地浅部地层渗透性较好，地下水水力联系强。地下水位受潮汐影响，抬升、下降更替变化频繁。退潮时，地下水位高于海水面，场地地下水向东南径流、排泄汇入大海，此时场地地下水位下降。涨潮时海水面高于场地地下水位，高潮位时海水面高程在3.5m左右，海水对场地内地下水进行补给，水位抬升。
三 现场情况分析
从地层分布情况来看，建筑物基础埋置深度范围内的地基土层的承载能力较差，且存在地震液化问题及软弱下卧层。同时，厂区地处海滩潮汐降落使得地基基础稳定受到影响。
根据勘察资料以及火力发电厂各建构筑物的具体情况，通过经济、技术上的全面比较，同时考虑巴基斯坦当地地基处理施工能力、施工方法及设备情况，计划厂区的地基处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩桩基。
由于厂区地处海滩，有较厚的淤泥质土层，且地下水位较高且受潮汐影响，灌注桩在钻孔过程中很容易坍孔。综合考虑各种钻机的优劣势，采用泥浆护壁反循环钻机钻孔施工。反循环钻机本身具有造浆功能，若遇粘土仅需少量泥浆就可以满足护壁要求，且反循环钻机在钻孔过程中就一直在做着清孔作业，完成钻孔后的沉渣很少。本例将采用反循环钻机成孔工艺进行施工。
群桩施工，桩间距较小，桩位较密，必须先对桩位进行编号，按照从里到外的原则，确定好桩机行走路线，避免施工过程中干扰。群桩施工各灌注桩工序相同，在施工过程中合理安排各道工序，组成流水专业化作业班组可有效加快施工进度。
四 钻孔灌注桩施工
4.1泥浆护壁反循环钻孔桩施工工艺流程（见下图：）
反循环钻孔灌注桩施工工艺流程
4.1施工准备
（1）、组织各相关人员做好技术交底，层层落实到人。
（2）、施工前先对群桩桩位进行统一编号，组织测量人员利用GPS或全站仪根据提供的导线控制点进行桩位放样，确定施工群桩各桩的位置。对于群桩基础，桩间距较小，为防止穿孔减小桩基相互的影响，可跳桩施工。
（3）、施工场地准备
对灌注桩施工区进行清障，整平压实，布置排水设施和泥浆循环系统，原材料储地和钢筋笼制作场地，进行硬化处理。
（4）、机械设备完好并到位
根据施工现场实际情况，选择满足施工要求的施工设备。部分设备可采用当地租赁方式。
（5）、原材料
1）水泥：采用抗硫酸硅酸盐水泥。2）砂：采用中粗砂，细度模数控制在2.5左右。3）碎石：采用（16-32.5mm）碎石。4）钢筋：按照施工图和技术规范要求选择合格的钢筋，并对所采购的钢筋进行取样、抽检。5）粘土或膨润土。
（6）、泥浆配制
泥浆的配制：为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定严格的指标，本例采用当地的膨润土（如右图）。优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。
泥浆参数严格按以下几个原则确定：a、在钻孔过程中要满足成桩过程的护孔要求；b、在成孔之后，停止、等待砼灌注时间内孔底沉渣不超过规范和设计的技术要求，制备泥浆比重控制在1.03～1.10之间，粘度18～22S，砂率小于1%。
4.2、桩位确定
由于是群桩基础，工期紧，交叉作业较多，放样后不易保存。项目采用GPS进行定位放样。提前在厂区设置控制点，对桩位及时测放。对已放样点及时校核、补充。
4.3、护筒埋设
护筒作用：①、固定桩孔位置；②、保护孔口，以及防止地面土石块掉入孔内；③、提高孔内水位，增加泥浆水位（压力），维护孔壁稳定，防止坍孔；④、可作为桩顶标高控制依据之一；⑤、防止钻孔过程中的沉渣回流。
群桩基础为使护筒多次有效地重复利用，护筒采用8-10mm厚钢板卷制焊接而成。根据地质情况选择埋设护筒深度。护筒内径大于孔径直径100mm。本地区地下粉砂或淤泥质土夹层约0.9～8.6m厚，为确保钻进孔壁安全和钻进速度，本例护筒采用长度为5m的护筒，由于地下水位较高，钻孔直径不大，且上层为松散土层和淤泥质土层，使用冲击钻将5m护筒逐步夯入土层（如图所示）。护筒在贯入过程中，需注意对周边桩位的影响，尽可能与正在施工的其他桩位隔开一定距离。 护筒埋设必须随时监测贯入的垂直度。在埋设完毕后，把护筒四周的土压实挤实，护筒中心平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%
4.5、钻进成孔
钻机对位以控制桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求后开始钻进。
钻机就位后须对钻杆的垂直度进行矫正，确保钻进方向。钻杆的垂直度检测可用靠尺或经纬仪全站仪等检测。钻孔施工必须控制好钻进速度。当遇到淤泥质土或砂质土时，受钻头、钻杆自重作用，进尺较快，应减缓钻进速度，确保泥浆护壁质量。钻进过程中，随时检测泥浆比重、含沙量以及泥浆粘度。
（c）钻进成孔过程中，注意保持孔内静水压力平衡，及时调整泥浆技术参数，原始记录要及时填写，保证资料齐全。不同标高的土层变化情况标识清楚，察看是否有大的变更；以便于地质剖面核对。若发现地质情况与实际不符，要及时与咨询工程师沟通，确定下一步实施方案，并形成书面文件。
4.6清孔
清孔是桩基施工、保证成桩质量的重要一环。当钻孔达到预定深度时可将钻头提升30～50cm，继续旋转钻机空钻抽吸孔内含有钻渣的泥浆，直至将孔底所有沉渣置换出来，清孔过程中随时采用泥浆比重计、含砂测定仪、泥浆粘度计对出浆管的泥浆进行检测，直至满足要求。
清孔后嵌岩桩桩底沉淀层厚度要求不得超过5cm。清孔后的成孔质量经检测满足要求后才可移开钻机。
4.7下导管
导管安放前必须进行仔细检查。①一般选用250mm内径套丝导管，导管内壁力求光滑、顺直、光洁，无局部凸凹，各节导管内径大小一致导管连接部位内径偏差不大于2mm。②导管安装使用前按规定做水密试验，保证灌注砼作业是导管内不渗漏，合格后才能投入使用。③底管长度不小于4m。导管总长根据桩孔深度调配。④下导管前对每节导管进行编号，注明长度，节与节之间的连接紧密不漏水，导管安完，其底部应距孔底0.3～0.5m。
4.8钢筋笼制作、存放、运输、下放
1）钢筋笼制作
在钻机成孔前，应提前进行钢筋笼的制作，及时就近放置钢筋笼待吊装。钢筋笼制作在专用的加工平台上进行。
钢筋笼制作根据施工图纸和技术要求进行下料、配筋，然后制作成形。
主筋采用单面搭接焊，搭接长度大于10d（d为钢筋直经），主筋焊接后，进行机械性能试验，试验合格后方可使用；加强箍筋内置，与主筋焊接；螺旋箍筋与主筋采用点焊法。钢筋笼同一截面接头数量不超过主筋总根数的50%，相邻接头纵向间距不小于800mm，符合设计要求及规范规定。
钢筋笼制作完成后需要通过技术人员验收，验收合格后进行状态标识，不合格的钢筋笼要进行重新制作。
2）、钢筋笼存放与运输：制作好的钢筋笼应放在平整、干燥的场地上，存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土。每组钢筋笼的各节（若分节）应排好次序，便于使用时按顺序运出。存放的钢筋笼用彩条布遮盖，以防雨防潮防锈。
3）、钢筋笼的起吊和就位：在钢筋笼吊放前应及时用"检孔器"（如右图）对合格的成孔进行孔径、垂直度复测，如发现"检孔器"在下沉遇到障碍时应重新扫孔，并经咨询工程师认可后方可进行吊装工序。钢筋笼起吊采用2台吊车，4点起吊（如图）。尽量减小钢筋笼变形。
4.8混凝土浇筑
4.8.1水下混凝土浇筑
（1）、灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格、清孔验收合格后，在30分钟内必须开始首罐砼灌注工作。
（2）、灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定，需进行二次清孔，本例经多个孔位观测未见沉渣厚度超标现象。
（3）、在清孔以后灌注以前，在孔底会有一定量的泥浆沉淀，混凝土初灌量就是为了保证灌入的混凝土能将导管埋置一定的深度，从而保证整根桩混凝土的连续性，这样在整根桩之间就不会出现泥浆夹层，也就是所说的断桩情况的发生。简单的说就是为了防止断桩。
初灌时使用球胆作为隔水塞（如右图），确保初灌混凝土质量和混凝土的顺利灌注。
灌注时应满足埋管深度2.0～6.0m的要求，灌注过程中及时用测绳测量混凝土面上升高度，计算导管埋设深度，确定导管拆卸长度。
（3）、拉开堵口将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土顶面高度，计算出导管在混凝土内的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内有大量进水，表明出现灌注事故，应按事故处理方法进行处理。
（4）、灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土顶面高度，正确指挥导管的提升和拆除。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，要保证导管底部埋入混凝土深度满足要求，并不得漏水。
（5）、在混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防止钢架骨架被混凝土顶着上升，可采取以下措施：
①、尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时，混凝土的流动性过小，建议使用缓凝剂；
摘要：当建造比较大的工业与民用建筑时，若地基的软弱土层较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，常采用桩基。桩基础是大型结构物深基础应用最多的一种基础形式，桩基将荷载通过桩传给埋藏较深的坚硬土层，或通过桩周围的摩擦力传给地基从而满足承载力要求。钻孔灌注桩是桩基础中最常见的一种形式，有承载能力高，沉降小等特点，本专题将通过巴基斯坦卡西姆港应急火电站试桩桩基工程为例，重点介绍泥浆护壁钻孔灌注桩在滩涂软弱夹层施工技术。
关键词：群桩；泥浆护壁；反循环；钻孔灌注桩；滩涂
一 概述
拟建的卡西姆应急火电站电厂位于巴基斯坦卡拉奇东南阿拉伯海滩上，厂址与阿拉伯海之间是海边滩涂，生长着灌木、红树林。场地整体上较平整，地势西北高、东南低，东南侧有部分区域被海水淹没。为确保干地施工条件，现场厂区采用碎石土进行了填筑，填筑厚度0.5～2.5m。
二 工程地质条件及水文条件
2.1工程地质条件
根据钻孔岩芯揭露情况，结合现场地质调查情况可知，厂区部分区域有厚度为1.0～7.50m的粉砂层；大部分区域都存有厚度0.90～8.60m淤泥质粘土②2层。
2.2水文条件
据勘察资料，钻孔中观测到的地下水位埋深在0.00～1.04m。
厂区场地浅部地层渗透性较好，地下水水力联系强。地下水位受潮汐影响，抬升、下降更替变化频繁。退潮时，地下水位高于海水面，场地地下水向东南径流、排泄汇入大海，此时场地地下水位下降。涨潮时海水面高于场地地下水位，高潮位时海水面高程在3.5m左右，海水对场地内地下水进行补给，水位抬升。
三 现场情况分析
从地层分布情况来看，建筑物基础埋置深度范围内的地基土层的承载能力较差，且存在地震液化问题及软弱下卧层。同时，厂区地处海滩潮汐降落使得地基基础稳定受到影响。
根据勘察资料以及火力发电厂各建构筑物的具体情况，通过经济、技术上的全面比较，同时考虑巴基斯坦当地地基处理施工能力、施工方法及设备情况，计划厂区的地基处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩桩基。
由于厂区地处海滩，有较厚的淤泥质土层，且地下水位较高且受潮汐影响，灌注桩在钻孔过程中很容易坍孔。综合考虑各种钻机的优劣势，采用泥浆护壁反循环钻机钻孔施工。反循环钻机本身具有造浆功能，若遇粘土仅需少量泥浆就可以满足护壁要求，且反循环钻机在钻孔过程中就一直在做着清孔作业，完成钻孔后的沉渣很少。本例将采用反循环钻机成孔工艺进行施工。
群桩施工，桩间距较小，桩位较密，必须先对桩位进行编号，按照从里到外的原则，确定好桩机行走路线，避免施工过程中干扰。群桩施工各灌注桩工序相同，在施工过程中合理安排各道工序，组成流水专业化作业班组可有效加快施工进度。
四 钻孔灌注桩施工
4.1泥浆护壁反循环钻孔桩施工工艺流程（见下图：）
反循环钻孔灌注桩施工工艺流程
4.1施工准备
（1）、组织各相关人员做好技术交底，层层落实到人。
（2）、施工前先对群桩桩位进行统一编号，组织测量人员利用GPS或全站仪根据提供的导线控制点进行桩位放样，确定施工群桩各桩的位置。对于群桩基础，桩间距较小，为防止穿孔减小桩基相互的影响，可跳桩施工。
（3）、施工场地准备
对灌注桩施工区进行清障，整平压实，布置排水设施和泥浆循环系统，原材料储地和钢筋笼制作场地，进行硬化处理。
（4）、机械设备完好并到位
根据施工现场实际情况，选择满足施工要求的施工设备。部分设备可采用当地租赁方式。
（5）、原材料
1）水泥：采用抗硫酸硅酸盐水泥。2）砂：采用中粗砂，细度模数控制在2.5左右。3）碎石：采用（16-32.5mm）碎石。4）钢筋：按照施工图和技术规范要求选择合格的钢筋，并对所采购的钢筋进行取样、抽检。5）粘土或膨润土。
（6）、泥浆配制
泥浆的配制：为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定严格的指标，本例采用当地的膨润土（如右图）。优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。
泥浆参数严格按以下几个原则确定：a、在钻孔过程中要满足成桩过程的护孔要求；b、在成孔之后，停止、等待砼灌注时间内孔底沉渣不超过规范和设计的技术要求，制备泥浆比重控制在1.03～1.10之间，粘度18～22S，砂率小于1%。
4.2、桩位确定
由于是群桩基础，工期紧，交叉作业较多，放样后不易保存。项目采用GPS进行定位放样。提前在厂区设置控制点，对桩位及时测放。对已放样点及时校核、补充。
4.3、护筒埋设
护筒作用：①、固定桩孔位置；②、保护孔口，以及防止地面土石块掉入孔内；③、提高孔内水位，增加泥浆水位（压力），维护孔壁稳定，防止坍孔；④、可作为桩顶标高控制依据之一；⑤、防止钻孔过程中的沉渣回流。
群桩基础为使护筒多次有效地重复利用，护筒采用8-10mm厚钢板卷制焊接而成。根据地质情况选择埋设护筒深度。护筒内径大于孔径直径100mm。本地区地下粉砂或淤泥质土夹层约0.9～8.6m厚，为确保钻进孔壁安全和钻进速度，本例护筒采用长度为5m的护筒，由于地下水位较高，钻孔直径不大，且上层为松散土层和淤泥质土层，使用冲击钻将5m护筒逐步夯入土层（如图所示）。护筒在贯入过程中，需注意对周边桩位的影响，尽可能与正在施工的其他桩位隔开一定距离。 护筒埋设必须随时监测贯入的垂直度。在埋设完毕后，把护筒四周的土压实挤实，护筒中心平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%
4.5、钻进成孔
钻机对位以控制桩拉十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求后开始钻进。
钻机就位后须对钻杆的垂直度进行矫正，确保钻进方向。钻杆的垂直度检测可用靠尺或经纬仪全站仪等检测。钻孔施工必须控制好钻进速度。当遇到淤泥质土或砂质土时，受钻头、钻杆自重作用，进尺较快，应减缓钻进速度，确保泥浆护壁质量。钻进过程中，随时检测泥浆比重、含沙量以及泥浆粘度。
（c）钻进成孔过程中，注意保持孔内静水压力平衡，及时调整泥浆技术参数，原始记录要及时填写，保证资料齐全。不同标高的土层变化情况标识清楚，察看是否有大的变更；以便于地质剖面核对。若发现地质情况与实际不符，要及时与咨询工程师沟通，确定下一步实施方案，并形成书面文件。
4.6清孔
清孔是桩基施工、保证成桩质量的重要一环。当钻孔达到预定深度时可将钻头提升30～50cm，继续旋转钻机空钻抽吸孔内含有钻渣的泥浆，直至将孔底所有沉渣置换出来，清孔过程中随时采用泥浆比重计、含砂测定仪、泥浆粘度计对出浆管的泥浆进行检测，直至满足要求。
清孔后嵌岩桩桩底沉淀层厚度要求不得超过5cm。清孔后的成孔质量经检测满足要求后才可移开钻机。
4.7下导管
导管安放前必须进行仔细检查。①一般选用250mm内径套丝导管，导管内壁力求光滑、顺直、光洁，无局部凸凹，各节导管内径大小一致导管连接部位内径偏差不大于2mm。②导管安装使用前按规定做水密试验，保证灌注砼作业是导管内不渗漏，合格后才能投入使用。③底管长度不小于4m。导管总长根据桩孔深度调配。④下导管前对每节导管进行编号，注明长度，节与节之间的连接紧密不漏水，导管安完，其底部应距孔底0.3～0.5m。
4.8钢筋笼制作、存放、运输、下放
1）钢筋笼制作
在钻机成孔前，应提前进行钢筋笼的制作，及时就近放置钢筋笼待吊装。钢筋笼制作在专用的加工平台上进行。
钢筋笼制作根据施工图纸和技术要求进行下料、配筋，然后制作成形。
主筋采用单面搭接焊，搭接长度大于10d（d为钢筋直经），主筋焊接后，进行机械性能试验，试验合格后方可使用；加强箍筋内置，与主筋焊接；螺旋箍筋与主筋采用点焊法。钢筋笼同一截面接头数量不超过主筋总根数的50%，相邻接头纵向间距不小于800mm，符合设计要求及规范规定。
钢筋笼制作完成后需要通过技术人员验收，验收合格后进行状态标识，不合格的钢筋笼要进行重新制作。
2）、钢筋笼存放与运输：制作好的钢筋笼应放在平整、干燥的场地上，存放时，每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的方木，以免粘上泥土。每组钢筋笼的各节（若分节）应排好次序，便于使用时按顺序运出。存放的钢筋笼用彩条布遮盖，以防雨防潮防锈。
3）、钢筋笼的起吊和就位：在钢筋笼吊放前应及时用"检孔器"（如右图）对合格的成孔进行孔径、垂直度复测，如发现"检孔器"在下沉遇到障碍时应重新扫孔，并经咨询工程师认可后方可进行吊装工序。钢筋笼起吊采用2台吊车，4点起吊（如图）。尽量减小钢筋笼变形。
4.8混凝土浇筑
4.8.1水下混凝土浇筑
（1）、灌注水下混凝土是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检验合格、清孔验收合格后，在30分钟内必须开始首罐砼灌注工作。
（2）、灌注前，对孔底沉淀层厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定，需进行二次清孔，本例经多个孔位观测未见沉渣厚度超标现象。
（3）、在清孔以后灌注以前，在孔底会有一定量的泥浆沉淀，混凝土初灌量就是为了保证灌入的混凝土能将导管埋置一定的深度，从而保证整根桩混凝土的连续性，这样在整根桩之间就不会出现泥浆夹层，也就是所说的断桩情况的发生。简单的说就是为了防止断桩。
初灌时使用球胆作为隔水塞（如右图），确保初灌混凝土质量和混凝土的顺利灌注。
灌注时应满足埋管深度2.0～6.0m的要求，灌注过程中及时用测绳测量混凝土面上升高度，计算导管埋设深度，确定导管拆卸长度。
（3）、拉开堵口将首批混凝土灌入孔底后，立即测探孔内混凝土顶面高度，计算出导管在混凝土内的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内有大量进水，表明出现灌注事故，应按事故处理方法进行处理。
（4）、灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中要防止混凝土拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中，应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土顶面高度，正确指挥导管的提升和拆除。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，要保证导管底部埋入混凝土深度满足要求，并不得漏水。
（5）、在混凝土面升到钢筋骨架下端时，为防止钢架骨架被混凝土顶着上升，可采取以下措施：
①、尽量缩短混凝土总的灌注时间，防止顶层混凝土进入钢筋骨架时，混凝土的流动性过小，建议使用缓凝剂；