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高水位特厚砂层地质泥浆护壁

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：黄欣陈龙威

[导读] 摘要：目前，我国城市化建设进程快速推进，灌注桩作为一种桩基形式由于其具有无振动、无挤土、噪音小、易于在城市建筑物密集地区使用等优点，而被广泛采用。

        中国建筑第二工程局有限公司河南省郑州市 450000
        摘要：目前，我国城市化建设进程快速推进，灌注桩作为一种桩基形式由于其具有无振动、无挤土、噪音小、易于在城市建筑物密集地区使用等优点，而被广泛采用。泥浆护壁是一种保持钻孔灌注桩孔壁稳定的施工方式，由于其施工成本低、效率高而被广泛应用。在特厚砂层地区，成孔难度大，对此类地质条件进行护壁泥浆的深入研究，优化泥浆配比，提高泥浆护壁灌注桩成桩质量，节省施工成本、提高施工效率。
        关键词：灌注桩；泥浆护壁；泥浆配比
        1.绪论
        1.1 选题意义
        龙湖金融中心外环项目位于龙湖湖心区域，施工现场常采用全护筒技术和泥浆护壁技术两种技术，考虑到施工成本，泥浆护壁成孔技术更多的应用于高水位特厚砂层地质下的灌注桩成孔。
        对于泥浆护壁灌注桩来说，泥浆粘稠度控制不好，常引起塌孔导致桩基浇筑时发生断桩等严重的质量事故。施工现场为了能保证桩基施工质量，多采用增加膨润土用量、添加纯碱等方法，增加泥浆粘稠度，以达到护壁的作用。但具体膨润土、纯碱等材料如何配比，并没有形成一个完善的理论体系。本文研究高水位特厚砂层地质泥浆护壁灌注桩成孔的完善的泥浆配比，并推广应用于此种地质条件下的泥浆护壁灌注桩施工。
        1.2 国内外研究现状
        国外方面，2011 年Bassey Akong 研究了孔壁失稳机理在于塌孔、开裂现象；提出泥浆护壁除了在保持孔壁稳定的同时，大大的减少了钻孔灌注桩的施工成本以及提高了施工效率，减小施工工期。
        国内方面，李生才、邓文樵[1]通过对泥浆护壁机理研究，发现槽内泥浆柱的压力并不是起到护壁的唯一作用，研究发现泥浆的比重、静切力、性质等对槽壁的稳定性有重大作用。
        1.3本文主要研究内容
        该项研究基于龙湖金融中心外环项目高水位特厚砂层地质的泥浆护壁灌注桩工程为依托，通过数据统计、调查分析、对策试验、成果验证等过程研究高水位特厚砂层地质下泥浆配比技术。
        2.背景工程简介
        2.1 工程概况
        龙湖金融中心外环项目位于龙湖湖心区域，建筑层数地下4层，地上22层，檐口高度100m。基础形式为桩筏基础，结构类型为钢筋混凝土框架剪力墙结构。基础埋深72.5m，±0.000标高为93.0m，原始地面高度约85.0m，地下水位在83.0m左右，桩顶标高为72.5m，桩底标高为54.5m，桩长18.0m。。工程基坑周边环境复杂。基坑群内侧有中环管廊、中环辅路，与基坑的距离均在1倍开挖深度范围以内；基坑群外侧有防渗墙，基坑西侧有已建的地铁车站（龙湖岛站）。基坑支护形式、帷幕施工工艺以及帷幕深度方案为：采用灌注排桩结合止水帷幕的围护体方案，邻地铁侧采用隔水式等厚度水泥土搅拌墙作为止水帷幕，邻近综合管廊侧采用底标高为+57.000的等厚度水泥土搅拌墙作为止水帷幕，其余环境宽松侧采用底标高为+57.000的三轴水泥土搅拌桩作为止水帷幕。
        2.2 地质构造
        根据野外钻探揭露，现场判别，结合原位测试和室内土工试验资料，将桩长范围内的地层划分为8个地质单元层和2个亚层，现自上而下分层描述如下：
        第①层杂填土（Q4ml）：灰黄色，以粉土夹杂粉砂为主，见少量建筑垃圾及较多植物根系。场地东侧分布较厚，厚度约4.5m，其余区域层厚约1.0m；层厚1.00～5.00m，平均厚度2.06m；层底埋深1.00～5.00m，平均层底埋深2.06m；层底标高81.81～84.47m，层底平均标高82.66m。

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        第②层细砂（Q4al）：褐黄色，稍湿，中密，以石英长石为主，云母碎片次之，级配中，局部见少量中砂。层厚1.70～11.40m，平均厚度7.79m；层底埋深3.20～16.10m，平均层底埋深10.55m；层底标高70.05～79.97m，层底平均标高73.99m。
        第②-1层粉土（Q4al）：灰褐色，中密，湿，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，偶见蜗牛壳碎片，无光泽反应。场地范围内18个勘探孔有揭露；层厚1.00～6.50m，平均厚度2.22m；层底埋深9.60～12.30m，平均层底埋深11.23m；层底标高71.09～73.85m，层底平均标高71.92m。
        第②-2层粉质粘土（Q4al）：褐黄色-褐灰色，可塑，干强度中，韧性中，切面稍光滑，内约30%砂粒，砂感较强。场地范围内10个勘探孔有揭露；层厚1.50～6.20m，平均厚度3.33m；层底埋深5.50～9.50m，平均层底埋深7.69m；层底标高73.73～77.59m，层底平均标高75.43m。
        第③层细砂（Q4al）：灰黄色，密实，饱和，以石英长石为主，云母碎片次之，级配中，可见白色蜗牛壳碎片。层厚10.80～16.60m，平均厚度14.34m；层底埋深23.80～30.20m，平均层底埋深26.55m；层底标高56.40～60.59m，层底平均标高58.17m。
        第④层粉土（Q4al）：黄褐色，湿，密实，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，偶见钙质结核，无光泽反应。层厚1.10～5.10m，平均厚度2.86m；层底埋深26.20～33.70m，平均层底埋深29.42m；层底标高52.94～59.28m，层底平均标高55.32m。
        第⑤层细砂（Q4al）：褐黄色，密实，饱和，以石英长石为主，云母碎片次之，级配中，偶见蜗牛壳碎片，局部含少量中、粗砂。层厚4.00～11.60m，平均厚度6.73m；层底埋深32.50～39.60m，平均层底埋深36.08m；层底标高45.67～50.73m，层底平均标高48.64m。
        第⑥层粉质粘土（Q4al）：褐黄色-褐灰色，可塑-硬塑，干强度高，韧性中，切面光滑，内含钙核及铁锰质氧化物，偶见少量钙质胶结。层厚2.40～8.40m，平均厚度5.73m；层底埋深38.50～46.90m，平均层底埋深41.81m；层底标高37.95～44.59m，层底平均标高42.91m。
        第⑦层粉土（Q4al）：黄褐色，湿，密实，干强度低，韧性低，摇振反应迅速，内含钙质结核，局部夹有细砂薄层。层厚3.90～13.30m，平均厚度7.18m；层底埋深46.10～53.80m，平均层底埋深49.00m；层底标高29.65～38.89m，层底平均标高35.72m。
        第⑧层粉质粘土（Q4al）：黄褐色，硬塑，干强度高，韧性高，切面光滑，偶见钙质结核。层厚3.70～10.30m，平均厚度7.83m；层底埋深53.50～60.50m，平均层底埋深56.83m；层底标高25.25～30.18m，层底平均标高27.89m。
        3.高水位特厚砂层地质灌注桩护壁泥浆配合比研究
        针对高水位特厚砂层地质泥浆护壁问题，编制泥浆工艺专项方案，选定300根围护桩进行试验，研究泥浆配比。
        现场制作标准泥浆池，过程监控，定期检查泥浆比重、粘度、含沙量等指标，研究最佳泥浆配比，通过反复试验，得出最优配比。
        项目通过反复试验得出最佳泥浆配比：膨润土7%，纯碱0.3%，CMC0.05%。项目在工程桩的施工中采用了此种泥浆配比，使泥浆护壁成孔合格率增加到95%，极大地增加了桩基成孔一次合格率。
        4.结论
        本文通过数据统计、调查分析、对策试验、成果验证等过程研究高水位特厚砂层地质下泥浆配比技术。研究出的泥浆配比提高了灌注桩的成桩质量。极大地节省了人工、材料等，有效促进了产业结构的调整、优化、升级及产品的更新换代。
        参考文献
        [1]李生才,邓文樵.泥浆护壁机理的研究[J].阜新矿业学院学报(自然科学版),1990(02):11-15.