特殊地质大桩径旋挖钻孔灌注桩二次成孔施工技术

2019-09-21楚文超崔国柱

中小企业管理与科技 2019年23期

关键词：钢护筒护筒成孔

楚文超，崔国柱

（中建铁路投资建设集团有限公司，北京100053）

1 引言

近年来，旋挖钻机设备技术逐渐成熟，现已广泛应用于各类桥梁钻孔灌注桩的施工中。对于桩径1.5m 以下的钻孔灌注桩，可以通过一次钻进施工至设计孔径及达到桩底标高。具有施工效率高、钻进速度快、成本费用低、占用场地小的优势。

但对于桩径在2.0m 以上、桩长较长且所处地质环境特殊的钻孔灌注桩施工工程，即便选用大功率旋挖钻机，同样会出现施工效率低、成孔时间较长进而导致塌孔的现象，甚至出现钻头脱落等情况。

为解决此问题，项目成立技术攻关小组，创新提出采用两次旋挖成孔技术进行大直径钢筋混凝土灌注桩施工，经工程实践证明，该施工方法高效高质、经济成本合理、操作简单可行，有很高的推广价值。

2 工程概况

长春市伊通河流域水环境综合治理工程—伊通河流域滨河道路工程东岸滨河路（分区界—北三环路）桥梁工程，全线长297.2m，主桥采用2m ×100m 独塔单索面混凝土斜拉桥，主塔基础钻孔灌注桩设计直径2.0m，桩长55m，考虑施工围堰空钻长度，其实际成孔长度达62m。项目利用二次成孔施工技术，顺利完成了主塔25 根桩基的施工任务，经超声波透射法检测，其桩身完整性全部满足I 类桩要求。

3 工艺原理

旋挖钻主要通过钻头回转破碎岩土，钻进时旋挖钻头切削面积随桩径扩大呈平方数上升，相应阻力呈平方数增大，钻头所受扭矩也呈平方数增加。一次性成孔过程速度缓慢，钻进困难。

采用旋挖钻机两次成孔工艺，即第一次成孔的桩径可按设计桩径的60%～70%（占总断面面积的50%）进行成孔，然后再按设计桩径进行第二次成孔。由于首次钻孔形成了垂直临空面，在二次成孔过程中，可有效减小旋挖钻头切削面积，从而降低钻进阻力，加快钻进速度。

4 施工工艺流程

测量放样→小孔径钢护筒插打→小孔径钻机就位→泥浆制备→钻进至设计标高→回收小直径护筒→大孔径钢护筒插打→大孔径钻机就位→钻进至设计孔径及标高→清孔成孔→下道工序施工。（图1）

5 操作要点

5.1 测量放样

采用全站仪放样，找出桩基的中心位置。在大小直径护筒埋设后和钻机开钻前，均应复测护筒中心位置及标高，并在护筒周围设置十字桩，以便在施工过程中控制桩位偏差。

图1 二次成孔施工技术示意图

5.2 小孔径钢护筒插打

护筒采用厚钢板卷制作而成，钢护筒内径大于钻头直径20cm，壁厚δ=10mm，顶部焊接加强钢筋和吊耳，并开1 个溢浆孔。钢护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差不大于50mm，护筒在竖直方向的倾斜度不大于1%，同时，确保护筒插入泥岩层，阻断砂层渗流。

5.3 泥浆制备

在一次成孔开钻前，应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应予以补充。其高度应满足对孔内泥浆面高度的要求。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m 以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m 以上。泥浆的配比和配置方法宜通过试验确定，其性能应与钻孔方法、土层情况相适应。泥浆相对密度应根据土层情况适当控制，一般不超过1.2。在泥浆制备过程中，安排试验人员检测泥浆比重、黏度、含砂率等性能指标，直至符合规范要求为止。应按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

5.4 小孔径钻机成孔

小孔径钻机直径一般为设计桩径的60%～70%，在施工过程中，及时将钻渣清理出场外，钻头出渣临时堆放位置距离孔口不应小于6m。当钻孔离设计标高约1m 时，应注意控制钻进速度和深度，防止超钻。钻进时，每回次进尺控制在60cm 左右，开始钻孔时，要放慢旋挖速度，减少钻杆晃动。一次钻孔停钻标准：其桩底达到设计标高，且至设计孔深后，将钻具提离孔底0.3m 左右继续旋转10min，确保底部泥浆护壁形成后再停钻移机。

5.5 二次钻进最终成孔

小直径桩成孔后，先使用吊机迅速回收小直径加长钢护筒，再下放与设计桩径相匹配的大直径加长钢护筒。为保证大孔径钢护筒能顺利振插至泥岩层，应增加钢刃脚。再次使用拉线法校对护筒中心、钻头中心与桩中心的偏差，满足要求后进行二次钻孔。钻进时，根据钻孔速度及时调整并补充泥浆，确保护筒内泥浆水头压力。在提升钻具时，应严格控制提升速度，确保钻具位置准确，并避免钻头碰触已完孔壁形成塌孔。

二次钻孔停转标准：其桩底达到设计标高，孔径满足设计要求，且根据钻渣样品确认达到持力层，至设计孔深后与一次成孔要求相同，将钻具提离孔底0.3m 左右继续旋转10min，确保底部泥浆护壁形成后再停钻移机。成孔后应进行孔深检查，符合要求后，应立即进行清孔，目的是清理孔内钻渣，尽量减少孔底沉淀的厚度，保证钻孔桩的承载力。