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【摘 要】 钢筋骨架砂浆护筒取代加长钢护筒应用于软塑地层钻孔桩孔頂护壁，具有成本低、节能减排、同步组织施工的优点，结合实例介绍砂浆护筒的技术原理，预制安装工艺，资源配置，工艺注意事项和应用效果。
【关键词】 软塑地层;砂浆护筒;应用技术
引言：
近年来，我国临海地区围海造陆规模在不断加大，该类地区地层上部多为冲填新近成陆层，下部为滨海相冲积层地质，表层软塑土层厚度可达9米，地下水位比较高，地表承载力低，土层自稳性差开挖易滑塌。该类地质工程建设采用钻孔桩基础时，为防止孔顶坍塌，多采用加长钢护筒进行护壁，打拔设备进出及施工平台要组织地表的加固处理，钢护筒制作等综合施工成本较大，能耗高。桥梁建设遇到河道、暗浜时也面临着这个问题。预制钢筋骨架砂浆护筒取代钢护筒是一种成本低、节能减排、可同步组织施工的新工艺，工程实践中取得的较好应用效果。
1 技术原理
利用水泥砂浆耐压、防水，铁丝网片固结砂浆，钢筋骨架整体受力的综合原理，制作钢筋骨架水泥砂浆护筒，承受水土产生的圆周向均布侧压力，以保证地质结构的平衡，防止孔顶坍塌。大直径钻头钻孔安装护筒，更换钻头正常成孔。砂浆护筒可提前整体预制或分节预制，吊装钢筋笼的吊车安装护筒。
2 工艺流程和实施要点
2.1工艺流程图
图1 工艺流程图
2.2砂浆护筒的预制
2.2.1砂浆护筒设计
从受力角度考虑，在同等受压的情况下，圆形结构的受力效果是最佳的，砂浆护筒形状设计为薄壁圆柱体。设计砂浆护筒长度应大于软弱土层厚度加伸入下层硬土层深度的总和。圆柱体上设若干根等距离排列的纵向骨架筋，纵向骨架筋上设若干根等距离排列的环向骨架筋，纵向骨架筋和环向骨架筋上设内层和外层铁丝网片，铁丝网片上涂抹水泥砂浆。由钢筋骨架铁丝网片固结砂浆，形成薄壁圆柱体护筒，承受钻孔桩孔顶的圆周向侧压力，达到护壁效果。
图2 护壁受力计算模型 图3 钢筋骨架制作
2.2.2钢筋骨架制作
钢筋骨架长度等于钻孔平台地面标高—软弱土层底标高+嵌入相对硬土层厚度，如地面标高1.5m，硬土层顶标高-3.2m，则钢筋骨架长度为1.5-（-3.2）+0.3=5m，工程实例中最大长度为12m。钢筋骨架设计直径大于桩径20cm，设计直径为1.5m的钻孔桩，钢筋骨架中到中直径为1.7m。
护筒环向骨架筋采用Φ25螺纹筋，沿护筒长度1.7～2.0m一道布置，采用双面搭接焊，搭接长度不小于规范要求;纵向骨架筋采用16根Φ16螺纹钢，均布焊接在环向骨架筋外侧，任意直径方向的两根纵向钢筋顶部焊接吊环，吊环采用Q235圆钢制作。护筒深度大于9m时，可分节制作，分节长度≤9m，上下节预留竖向接长钢筋以备焊接。
钢筋骨架可在钻孔桩钢筋笼加工场地制作，一般提前10天左右制作为宜，加工运输充分利用钻孔桩施工设备。
2.2.3铁丝网片绑扎
铁丝网片网格为5mm×5mm，铁丝网片为两层，分布于骨架内外侧。
钢筋骨架制作完成后，在加工场地进行铁丝网片的绑扎。用常规绑丝穿过网格与纵、环向骨架筋绑扎固定，绑扎间距为10cm～15cm，绑丝接头弯向内侧。
铁丝网片可在加工场地骨架水平状态下绑扎，也可以将骨架运输到桩孔附近竖立并用缆风绳拉结固定后绑扎。
图4 网片绑扎 图5 骨架竖立
2.2.4钢筋骨架的运输与竖立
将钢筋骨架运到孔位附近，用汽车吊将其吊立于平整压实的地面上，用铁丝作缆风绳将骨架四角拉结，预防砂浆涂抹作业时倾倒。
2.2.5砂浆拌制与涂抹
砂浆配比为水泥：砂子=1：6.7，稠度55mm，采用P.O32.5复合硅酸盐水泥，现场拌制，最终强度≥M7.5，内外砂浆涂抹后，厚度不小于50mm。
砂浆涂抹自下而上、先内后外，每两根环向骨架筋之间二分之一范围内为一个封闭区进行。涂抹时后一批铲顺着前一批铲由下往上先轻后重用力向上提抹，且重复2次以上，使内侧砂浆形成一个环形整体，做到接缝处无针孔、无断节现象，内侧砂浆初凝方可进行外侧涂抹。为保证砂浆和人员进出，底部设一人孔。内外层砂浆涂抹到一定高度时设一梯架供人作业。内侧涂抹结束后，封闭人孔，涂抹人孔内侧，吊出梯架，涂抹人孔外侧。
图6 砂浆涂抹 图7 护筒吊装
2.2.6养护
砂浆护筒喷水养护达到70%设计强度后可进行吊装。
2.2.7分节预制护筒的接长
考虑到单节长度过长给砂浆涂抹作业带来的安全隐患，砂浆护筒在预制时，宜将单节长度控制在7m以内。但个别桩位处根据设计院给出的地质勘查报告或地质补堪情况，软弱土层埋深较厚，需加长砂浆护筒。此时可将砂浆护筒分节预制，预制好的砂浆护筒在桩孔附近进行吊装接长，先将下节护筒垂直竖立，用缆风绳拉结固定住，用吊车吊起上节护筒，用垂球校核前后左右四个方位，确保上下节轴线重合垂直后，利用梯架人工实施竖向钢筋的搭接焊接，焊接后绑扎连接部位铁丝网片，涂抹砂浆，养护到70%以上强度后方可进行安装。
2.3砂浆护筒安装
2.3.1外套钢护筒埋设
外套钢护筒的作用是防止大钻头钻进过程中的孔口坍塌，并保证砂浆护筒的精确定位。
先进行测量放样定桩位，然后人工开挖埋设外套钢护筒。钢护筒高度2m，内径大于设计孔径40cm以上，1.5m桩径选用1.9m直径的钢护筒;护筒顶高出地面30cm，底部及护筒外侧与原状土之间用粘土填满、夯实。
2.3.2开孔钻进
用直径大于设计孔径20cm的钻头钻进至砂浆护筒埋深深度。冲填地质或软塑淤泥质土层，宜添加粘土孔内造浆快速钻进，穿过易坍塌的土层进入下部硬土层15～20cm即可，泥浆比重1.3为宜，从开钻到安装好砂浆护筒用时宜控制在2小时内。 2.3.3砂浆护筒的吊装
倾倒钻机机架或移开钻机，用汽车吊吊装砂浆护筒入孔，顶部略低于外护筒约20cm，护筒埋深要进入硬土层，用吊筋将砂浆护筒固定于两根扁担上，中心对中并固定。护筒达到强度才能起吊，为避免长距离运输，宜在桩位附近涂抹砂浆并养护。
2.3.4砂浆护筒的定位
砂浆护筒安装就位后，需对其进行精确定位，用线绳拉出砂浆护筒的中心位置，使之与护桩的中心重合。为防止钻孔及混凝土浇筑过程中偏移，应在护筒与孔壁间填塞粘性土并夯实。
2.3.5安装钻头，正常钻进：
砂浆护筒埋设后，即可恢复确认机位，安装正常钻头钻进。
3 资源配置
单个护筒制作需钢筋焊接工3人，抹灰工2人，吊车司机1人，普工2人;钢筋加工、吊车、运输使用钻孔施工设备，额外增加大直径钻头及砂浆搅拌机一台;周转料具仅需网片、焊条、梯架。
4 应用注意事项
4.1设计参数
2m长外套钢护筒直径大于桩径40cm;埋设护筒钻头大于桩径20cm;护筒埋入相对硬土层30cm;骨架主筋宜采用螺纹筋;砂浆厚度大于4cm，内外分涂;吊装强度70%。
4.2施工组织
砂浆护筒宜提前制作，孔位附近涂抹砂浆，保证强度，方便吊装;软塑地层需孔内添加粘土造浆或膨润土造浆，护筒成孔泥浆比重宜大于1.3;护筒外应用粘土填塞密实固定护筒;树立骨架后宜拉结防倾倒，底部预留人孔方便作业;两节接长时要精准对位。
4.3应用限制
砂浆护筒隔离了桩体与土体，工后一般不予拔除，对于设计考虑顶部摩阻力的桩不宜使用。
5 结论
5.1工艺特点
1）工期可控：砂浆护筒可以现场提前制作，分节预制再焊接接长吊装，对工期无影响。
2）工藝简单：软塑地层孔桩施工，可取代加长钢护筒，施工时不使用打拔设备，无需进行地表的加固处理，可充分利用钻孔桩设备组织施工，投入低，工艺简单。
3）低碳环保：相对加长钢护筒工艺，砂浆护筒几乎不需燃油设备组织施工，低碳环保。
4）成本低廉：节约了大量的地表加固费用，相对传统工艺，在考虑骨架、砂浆、以及孔顶额外增加砼等费用的情况下，其综合成本优势明显。
5）质量可控：砂浆护筒有效控制了孔顶坍塌，杜绝了蘑菇桩体现象，控制了超过量，质量稳定。
6）应用范围广：理论上桥梁、建筑物孔桩基础软塑地表土层该技术均适用，如围海成陆区、河塘、暗浜等。
5.2实施效果
本技术在某公路工程多个标段进行了实际应用，桩基检测未发现缺陷桩，经济、质量、工期、环保效果突出。
参考文献：
[1]作者获得授权的新型实用专利zl201120565228.7。
【关键词】 软塑地层;砂浆护筒;应用技术
引言：
近年来，我国临海地区围海造陆规模在不断加大，该类地区地层上部多为冲填新近成陆层，下部为滨海相冲积层地质，表层软塑土层厚度可达9米，地下水位比较高，地表承载力低，土层自稳性差开挖易滑塌。该类地质工程建设采用钻孔桩基础时，为防止孔顶坍塌，多采用加长钢护筒进行护壁，打拔设备进出及施工平台要组织地表的加固处理，钢护筒制作等综合施工成本较大，能耗高。桥梁建设遇到河道、暗浜时也面临着这个问题。预制钢筋骨架砂浆护筒取代钢护筒是一种成本低、节能减排、可同步组织施工的新工艺，工程实践中取得的较好应用效果。
1 技术原理
利用水泥砂浆耐压、防水，铁丝网片固结砂浆，钢筋骨架整体受力的综合原理，制作钢筋骨架水泥砂浆护筒，承受水土产生的圆周向均布侧压力，以保证地质结构的平衡，防止孔顶坍塌。大直径钻头钻孔安装护筒，更换钻头正常成孔。砂浆护筒可提前整体预制或分节预制，吊装钢筋笼的吊车安装护筒。
2 工艺流程和实施要点
2.1工艺流程图
图1 工艺流程图
2.2砂浆护筒的预制
2.2.1砂浆护筒设计
从受力角度考虑，在同等受压的情况下，圆形结构的受力效果是最佳的，砂浆护筒形状设计为薄壁圆柱体。设计砂浆护筒长度应大于软弱土层厚度加伸入下层硬土层深度的总和。圆柱体上设若干根等距离排列的纵向骨架筋，纵向骨架筋上设若干根等距离排列的环向骨架筋，纵向骨架筋和环向骨架筋上设内层和外层铁丝网片，铁丝网片上涂抹水泥砂浆。由钢筋骨架铁丝网片固结砂浆，形成薄壁圆柱体护筒，承受钻孔桩孔顶的圆周向侧压力，达到护壁效果。
图2 护壁受力计算模型 图3 钢筋骨架制作
2.2.2钢筋骨架制作
钢筋骨架长度等于钻孔平台地面标高—软弱土层底标高+嵌入相对硬土层厚度，如地面标高1.5m，硬土层顶标高-3.2m，则钢筋骨架长度为1.5-（-3.2）+0.3=5m，工程实例中最大长度为12m。钢筋骨架设计直径大于桩径20cm，设计直径为1.5m的钻孔桩，钢筋骨架中到中直径为1.7m。
护筒环向骨架筋采用Φ25螺纹筋，沿护筒长度1.7～2.0m一道布置，采用双面搭接焊，搭接长度不小于规范要求;纵向骨架筋采用16根Φ16螺纹钢，均布焊接在环向骨架筋外侧，任意直径方向的两根纵向钢筋顶部焊接吊环，吊环采用Q235圆钢制作。护筒深度大于9m时，可分节制作，分节长度≤9m，上下节预留竖向接长钢筋以备焊接。
钢筋骨架可在钻孔桩钢筋笼加工场地制作，一般提前10天左右制作为宜，加工运输充分利用钻孔桩施工设备。
2.2.3铁丝网片绑扎
铁丝网片网格为5mm×5mm，铁丝网片为两层，分布于骨架内外侧。
钢筋骨架制作完成后，在加工场地进行铁丝网片的绑扎。用常规绑丝穿过网格与纵、环向骨架筋绑扎固定，绑扎间距为10cm～15cm，绑丝接头弯向内侧。
铁丝网片可在加工场地骨架水平状态下绑扎，也可以将骨架运输到桩孔附近竖立并用缆风绳拉结固定后绑扎。
图4 网片绑扎 图5 骨架竖立
2.2.4钢筋骨架的运输与竖立
将钢筋骨架运到孔位附近，用汽车吊将其吊立于平整压实的地面上，用铁丝作缆风绳将骨架四角拉结，预防砂浆涂抹作业时倾倒。
2.2.5砂浆拌制与涂抹
砂浆配比为水泥：砂子=1：6.7，稠度55mm，采用P.O32.5复合硅酸盐水泥，现场拌制，最终强度≥M7.5，内外砂浆涂抹后，厚度不小于50mm。
砂浆涂抹自下而上、先内后外，每两根环向骨架筋之间二分之一范围内为一个封闭区进行。涂抹时后一批铲顺着前一批铲由下往上先轻后重用力向上提抹，且重复2次以上，使内侧砂浆形成一个环形整体，做到接缝处无针孔、无断节现象，内侧砂浆初凝方可进行外侧涂抹。为保证砂浆和人员进出，底部设一人孔。内外层砂浆涂抹到一定高度时设一梯架供人作业。内侧涂抹结束后，封闭人孔，涂抹人孔内侧，吊出梯架，涂抹人孔外侧。
图6 砂浆涂抹 图7 护筒吊装
2.2.6养护
砂浆护筒喷水养护达到70%设计强度后可进行吊装。
2.2.7分节预制护筒的接长
考虑到单节长度过长给砂浆涂抹作业带来的安全隐患，砂浆护筒在预制时，宜将单节长度控制在7m以内。但个别桩位处根据设计院给出的地质勘查报告或地质补堪情况，软弱土层埋深较厚，需加长砂浆护筒。此时可将砂浆护筒分节预制，预制好的砂浆护筒在桩孔附近进行吊装接长，先将下节护筒垂直竖立，用缆风绳拉结固定住，用吊车吊起上节护筒，用垂球校核前后左右四个方位，确保上下节轴线重合垂直后，利用梯架人工实施竖向钢筋的搭接焊接，焊接后绑扎连接部位铁丝网片，涂抹砂浆，养护到70%以上强度后方可进行安装。
2.3砂浆护筒安装
2.3.1外套钢护筒埋设
外套钢护筒的作用是防止大钻头钻进过程中的孔口坍塌，并保证砂浆护筒的精确定位。
先进行测量放样定桩位，然后人工开挖埋设外套钢护筒。钢护筒高度2m，内径大于设计孔径40cm以上，1.5m桩径选用1.9m直径的钢护筒;护筒顶高出地面30cm，底部及护筒外侧与原状土之间用粘土填满、夯实。
2.3.2开孔钻进
用直径大于设计孔径20cm的钻头钻进至砂浆护筒埋深深度。冲填地质或软塑淤泥质土层，宜添加粘土孔内造浆快速钻进，穿过易坍塌的土层进入下部硬土层15～20cm即可，泥浆比重1.3为宜，从开钻到安装好砂浆护筒用时宜控制在2小时内。 2.3.3砂浆护筒的吊装
倾倒钻机机架或移开钻机，用汽车吊吊装砂浆护筒入孔，顶部略低于外护筒约20cm，护筒埋深要进入硬土层，用吊筋将砂浆护筒固定于两根扁担上，中心对中并固定。护筒达到强度才能起吊，为避免长距离运输，宜在桩位附近涂抹砂浆并养护。
2.3.4砂浆护筒的定位
砂浆护筒安装就位后，需对其进行精确定位，用线绳拉出砂浆护筒的中心位置，使之与护桩的中心重合。为防止钻孔及混凝土浇筑过程中偏移，应在护筒与孔壁间填塞粘性土并夯实。
2.3.5安装钻头，正常钻进：
砂浆护筒埋设后，即可恢复确认机位，安装正常钻头钻进。
3 资源配置
单个护筒制作需钢筋焊接工3人，抹灰工2人，吊车司机1人，普工2人;钢筋加工、吊车、运输使用钻孔施工设备，额外增加大直径钻头及砂浆搅拌机一台;周转料具仅需网片、焊条、梯架。
4 应用注意事项
4.1设计参数
2m长外套钢护筒直径大于桩径40cm;埋设护筒钻头大于桩径20cm;护筒埋入相对硬土层30cm;骨架主筋宜采用螺纹筋;砂浆厚度大于4cm，内外分涂;吊装强度70%。
4.2施工组织
砂浆护筒宜提前制作，孔位附近涂抹砂浆，保证强度，方便吊装;软塑地层需孔内添加粘土造浆或膨润土造浆，护筒成孔泥浆比重宜大于1.3;护筒外应用粘土填塞密实固定护筒;树立骨架后宜拉结防倾倒，底部预留人孔方便作业;两节接长时要精准对位。
4.3应用限制
砂浆护筒隔离了桩体与土体，工后一般不予拔除，对于设计考虑顶部摩阻力的桩不宜使用。
5 结论
5.1工艺特点
1）工期可控：砂浆护筒可以现场提前制作，分节预制再焊接接长吊装，对工期无影响。
2）工藝简单：软塑地层孔桩施工，可取代加长钢护筒，施工时不使用打拔设备，无需进行地表的加固处理，可充分利用钻孔桩设备组织施工，投入低，工艺简单。
3）低碳环保：相对加长钢护筒工艺，砂浆护筒几乎不需燃油设备组织施工，低碳环保。
4）成本低廉：节约了大量的地表加固费用，相对传统工艺，在考虑骨架、砂浆、以及孔顶额外增加砼等费用的情况下，其综合成本优势明显。
5）质量可控：砂浆护筒有效控制了孔顶坍塌，杜绝了蘑菇桩体现象，控制了超过量，质量稳定。
6）应用范围广：理论上桥梁、建筑物孔桩基础软塑地表土层该技术均适用，如围海成陆区、河塘、暗浜等。
5.2实施效果
本技术在某公路工程多个标段进行了实际应用，桩基检测未发现缺陷桩，经济、质量、工期、环保效果突出。
参考文献：
[1]作者获得授权的新型实用专利zl201120565228.7。