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摘要：钻孔灌注桩因其施工工艺简单，投入的作业人员和施工机具可根据工程量的大小而定，不受气候和不良天气影响，承载能力大、抗震性好、沉降量小等特点，在桥梁工程的基础设计被广泛采用。武（汉）--英（山）高速公路东河特大桥地质情况复杂，细砂层厚，且粒径偏细。如何保证在细砂层钻进过程中泥浆护壁的稳定，是桩基施工的关键。
关键词：钻孔桩 超厚细砂层 泥浆指标
1 前言
武英高速公路第12合同段东河特大桥全长1300m，上跨东河。全桥共有161根钻孔灌注桩，桩径分别为1.5、1.8 m，桩长 22～30m 不等，设计为嵌岩桩。该桥位河床上层为细砂，厚约8～ 13 m；中层为细砂夹少量砾层，厚约6～11 m；下层为微风化砂岩。这种细砂层较厚的地质条件，给钻孔灌注桩钻进护壁及成桩增加了较大的施工难度。为了确保成孔及成桩质量，结合现场的地质情况，在泥浆指标控制上采用高相对密度钻进成孔，高相对密度水下混凝土灌注的成孔、成桩工艺。
2 施工工艺
2.1钻孔及成孔过程中泥浆指标控制
(1)施工方法采用冲击钻钻进。
(2)泥浆制备根据该桥位处的地质特点，施工中采用含砂率为3.2 、塑性指数为25.7 的粘性土叫作为造浆原料，并掺入 0.03 ～0.06 的羧甲基纤维素，使粘性土颗粒表面形成薄膜而强化，降低失水量，提高粘度。
(3)钻进过程中的泥浆指标控制
钻进过程中的泥浆主要有 3 个作用：护壁、浮渣及固孔。 控制泥浆相对密度的大小，取决于桩基地质构造的特点。在施工过程中，进行了多种泥浆相对密度情况下的钻进试验。当泥浆相对密度控制在 1.20 以下时，时有缩孔现象；在1.20～1.35 时，虽然护壁效果较好，但泥浆中的砂率过大，高达45 左右。当泥浆相对密度控制在1.40~~ 1.45 时，砂率降低，泥浆中的粗颗粒顺利上浮，钻进正常。进入基岩后，泥浆相对密度不变。经过反复试验并参照相关资料，在钻孔时，泥浆性能控制在相对密度 1.40~1.45，粘度25～35 S，含砂率≤10 。
(4)终孔后的泥浆指标控制
终孔后的泥浆相对密度不能过低。我们也做过这样的试验：终孔后第一次清孔时，把泥浆相对密度降至1.28，但在钢筋笼接笼完成后下不到孔底，原因是出现缩孔并有大量的砂颗粒沉淀，其沉淀厚度高达 1.1 m。在加入少量纤维素进行增稠，泥浆相对密度提高到1.30 时， 通过二次钻孔并清孔，钢筋笼被顺利放到孔底。因此，终孔泥浆性能控制在相对密度1.30~1.35、粘度20~24 S、含砂率≤5。
2.2 高相对密度泥浆的危害及解决办法
2.2.1 高相对密度泥浆的危害
(1)降低桩基的侧摩阻力清孔后泥浆的相对密度高，则稠度大，在孔壁上形成的泥皮厚。灌注混凝土时，如果没有有效的推力使该部分泥皮清除，则会减小桩基混凝土与孔壁的侧摩阻力，降低桩的承载力。
(2)降低混凝土与钢筋的握裹力清孔后的泥浆相对密度高，则在灌注混凝土时，泥浆粘符在钢筋笼上，混凝土面上升时难以推移清除干净，降低混凝土与钢筋的握裹力。
2.2.2 高相对密度泥浆危害的解决办法
(1)混凝土超灌至少达到1 m 。在东河特大桥施工中，考虑到在泥浆高相对密度情况下灌注混凝土，为降低各种潜在因素的影响，超灌至少达到 1 m，以利用该部分混凝土推移孔壁及钢筋笼上粘符的泥浆。
(2)采取其他措施在灌注桩的中上部混凝土时，一方面利用水冲稀释孔内泥浆；另一方面，为防止混凝土与泥浆的压力差太小，特别提出进料口与泥浆顶面至少应有3 m 的高差；第3 方面，导管的埋深以 4～6 m 为宜，防止因超压而堵管。
2.2.3 保证水下混凝土顺利灌注的措施
(1)严格控制混凝土的施工质量混凝土的施工质量控制主要从配合比的设计上考虑，要能适应在高相对密度泥浆下灌注。因此要求混凝土的和易性要好，粘聚性要好，粗骨料粒徑不宜过大。在坍落度控制上，以接近规范上限为宜。
根据东河特大桥的地质特点，在选择混凝土配比时，掺入了一定量的优质粉煤灰，提高了混凝土的 粘聚性及保水性。经过室内混凝土配合比试验及现场验证，其配合比最终选定为(kg／m)：水泥：水：中砂：碎石：粉煤灰：缓凝减水剂=318：202：730：1094：56：6.7。
施工现场坍落度控制在 200~220 mm，其施工和易性很好，保证了清孔后在高相对密度泥浆情况下钻孔灌注桩的顺利进行。
(2)灌注的连续性在混凝土灌注初期，泥浆相对密度相对较低，重颗粒沉淀较慢。随着时间延长，混凝土顶面的沉淀越来越厚，加上泥浆的重压， 灌注时导管内的混凝土上翻困难。为有效控制沉渣厚度，要尽量缩短清孔后灌注前的时间。灌注时切忌停灌等料，或慢灌等料。
(3)稀释孔内泥浆，减小泥浆沉淀当混凝土 灌注到桩的中上部，泥浆相对密度越来越大，沉淀越来越厚，采用冲水稀释的办法，减小泥浆相对密度及沉淀厚度，以减少孔壁及钢筋笼上的泥浆粘附。 用水冲稀释孔内泥浆时，特别注意不能冲刷孔内混凝土。出水口面与混凝土顶面要有一定的距离，以30~40cm 为宜，利用拆卸导管的时间进行水冲稀释。
(4)严格控制导管埋置深度在施工过程中， 严格控制导管埋置深度，确保混凝土灌注过程中，导管在混凝土中的埋置深度始终控制在规范的上限为 4～6m。
3 质量检测
经武汉港湾岩土工程技术有限公司进行超声波声测，所有桩基全部为 I 类桩。这说明在超厚细砂层钻孔灌注桩施工中，所采取的泥浆指标是合理的。 以上是对细砂层较厚情况下，在钻孔灌注桩的成孔、成桩施工过程中对泥浆指标的控制。对类似地质情况下钻孔灌注桩的施工，有一定的参考价值。
关键词：钻孔桩 超厚细砂层 泥浆指标
1 前言
武英高速公路第12合同段东河特大桥全长1300m，上跨东河。全桥共有161根钻孔灌注桩，桩径分别为1.5、1.8 m，桩长 22～30m 不等，设计为嵌岩桩。该桥位河床上层为细砂，厚约8～ 13 m；中层为细砂夹少量砾层，厚约6～11 m；下层为微风化砂岩。这种细砂层较厚的地质条件，给钻孔灌注桩钻进护壁及成桩增加了较大的施工难度。为了确保成孔及成桩质量，结合现场的地质情况，在泥浆指标控制上采用高相对密度钻进成孔，高相对密度水下混凝土灌注的成孔、成桩工艺。
2 施工工艺
2.1钻孔及成孔过程中泥浆指标控制
(1)施工方法采用冲击钻钻进。
(2)泥浆制备根据该桥位处的地质特点，施工中采用含砂率为3.2 、塑性指数为25.7 的粘性土叫作为造浆原料，并掺入 0.03 ～0.06 的羧甲基纤维素，使粘性土颗粒表面形成薄膜而强化，降低失水量，提高粘度。
(3)钻进过程中的泥浆指标控制
钻进过程中的泥浆主要有 3 个作用：护壁、浮渣及固孔。 控制泥浆相对密度的大小，取决于桩基地质构造的特点。在施工过程中，进行了多种泥浆相对密度情况下的钻进试验。当泥浆相对密度控制在 1.20 以下时，时有缩孔现象；在1.20～1.35 时，虽然护壁效果较好，但泥浆中的砂率过大，高达45 左右。当泥浆相对密度控制在1.40~~ 1.45 时，砂率降低，泥浆中的粗颗粒顺利上浮，钻进正常。进入基岩后，泥浆相对密度不变。经过反复试验并参照相关资料，在钻孔时，泥浆性能控制在相对密度 1.40~1.45，粘度25～35 S，含砂率≤10 。
(4)终孔后的泥浆指标控制
终孔后的泥浆相对密度不能过低。我们也做过这样的试验：终孔后第一次清孔时，把泥浆相对密度降至1.28，但在钢筋笼接笼完成后下不到孔底，原因是出现缩孔并有大量的砂颗粒沉淀，其沉淀厚度高达 1.1 m。在加入少量纤维素进行增稠，泥浆相对密度提高到1.30 时， 通过二次钻孔并清孔，钢筋笼被顺利放到孔底。因此，终孔泥浆性能控制在相对密度1.30~1.35、粘度20~24 S、含砂率≤5。
2.2 高相对密度泥浆的危害及解决办法
2.2.1 高相对密度泥浆的危害
(1)降低桩基的侧摩阻力清孔后泥浆的相对密度高，则稠度大，在孔壁上形成的泥皮厚。灌注混凝土时，如果没有有效的推力使该部分泥皮清除，则会减小桩基混凝土与孔壁的侧摩阻力，降低桩的承载力。
(2)降低混凝土与钢筋的握裹力清孔后的泥浆相对密度高，则在灌注混凝土时，泥浆粘符在钢筋笼上，混凝土面上升时难以推移清除干净，降低混凝土与钢筋的握裹力。
2.2.2 高相对密度泥浆危害的解决办法
(1)混凝土超灌至少达到1 m 。在东河特大桥施工中，考虑到在泥浆高相对密度情况下灌注混凝土，为降低各种潜在因素的影响，超灌至少达到 1 m，以利用该部分混凝土推移孔壁及钢筋笼上粘符的泥浆。
(2)采取其他措施在灌注桩的中上部混凝土时，一方面利用水冲稀释孔内泥浆；另一方面，为防止混凝土与泥浆的压力差太小，特别提出进料口与泥浆顶面至少应有3 m 的高差；第3 方面，导管的埋深以 4～6 m 为宜，防止因超压而堵管。
2.2.3 保证水下混凝土顺利灌注的措施
(1)严格控制混凝土的施工质量混凝土的施工质量控制主要从配合比的设计上考虑，要能适应在高相对密度泥浆下灌注。因此要求混凝土的和易性要好，粘聚性要好，粗骨料粒徑不宜过大。在坍落度控制上，以接近规范上限为宜。
根据东河特大桥的地质特点，在选择混凝土配比时，掺入了一定量的优质粉煤灰，提高了混凝土的 粘聚性及保水性。经过室内混凝土配合比试验及现场验证，其配合比最终选定为(kg／m)：水泥：水：中砂：碎石：粉煤灰：缓凝减水剂=318：202：730：1094：56：6.7。
施工现场坍落度控制在 200~220 mm，其施工和易性很好，保证了清孔后在高相对密度泥浆情况下钻孔灌注桩的顺利进行。
(2)灌注的连续性在混凝土灌注初期，泥浆相对密度相对较低，重颗粒沉淀较慢。随着时间延长，混凝土顶面的沉淀越来越厚，加上泥浆的重压， 灌注时导管内的混凝土上翻困难。为有效控制沉渣厚度，要尽量缩短清孔后灌注前的时间。灌注时切忌停灌等料，或慢灌等料。
(3)稀释孔内泥浆，减小泥浆沉淀当混凝土 灌注到桩的中上部，泥浆相对密度越来越大，沉淀越来越厚，采用冲水稀释的办法，减小泥浆相对密度及沉淀厚度，以减少孔壁及钢筋笼上的泥浆粘附。 用水冲稀释孔内泥浆时，特别注意不能冲刷孔内混凝土。出水口面与混凝土顶面要有一定的距离，以30~40cm 为宜，利用拆卸导管的时间进行水冲稀释。
(4)严格控制导管埋置深度在施工过程中， 严格控制导管埋置深度，确保混凝土灌注过程中，导管在混凝土中的埋置深度始终控制在规范的上限为 4～6m。
3 质量检测
经武汉港湾岩土工程技术有限公司进行超声波声测，所有桩基全部为 I 类桩。这说明在超厚细砂层钻孔灌注桩施工中，所采取的泥浆指标是合理的。 以上是对细砂层较厚情况下，在钻孔灌注桩的成孔、成桩施工过程中对泥浆指标的控制。对类似地质情况下钻孔灌注桩的施工，有一定的参考价值。