厚砂卵层旋挖钻孔桩施工关键技术

石心龙　周小进

摘要：本文论叙了湖北省襄阳绕城高速公路南段汉江特大桥主墩钻孔灌注桩施工技术。利用旋挖钻机施工可以有效的保证施工工期，采用切换钻头的方式成功解决厚砂卵层条件下钻孔难题。采用科学的施工工艺解决厚砂层地质情况下大直径钻孔灌注桩成孔问题。

Abstract： This article discusses the construction technology of bored piles for the main pier of the Hanjiang Bridge on the southern section of Xiangyang Ring Expressway in Hubei Province. The use of rotary drilling rig construction can effectively ensure the construction period， and the drilling problem is successfully solved by switching the bit. Scientific construction technology is used to solve the problem of hole formation of large diameter bored piles under the thick geological conditions.

关键词：旋挖钻机;砂卵层;厚砂层;钻孔桩

Key words： rotary drilling rig;sand layer;thick sand layer;bored pile

中图分类号：[TD41]                                        文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）05-0196-02

1  工程概述

襄阳绕城高速公路南段汉江特大桥66#-72#为主墩，其中68#-72#主墩位于汉江内，68#-72#主墩桩基采用15根直径2 m的钻孔灌注桩，按摩擦桩设计，桩基采用 C30水下混凝土。70#-72#桩基均穿过卵石层与约20m厚砂层，桩基钢护筒内径2.2m，壁厚为14mm，材质为Q345C。汉江特大桥主墩桥型布置图如图1所示。

2  施工条件

2.1 地质情况（图2）

汉江特大桥主墩地质情况均为：9m圆砾层，1m砂卵层，5m圆砾层，24m砂层，12.6m圆砾层。

2.2 开孔准备

68#～72#主墩桩基采用15根直径2m的钻孔灌注，采用相邻护筒进行造浆。

开孔前，首先造浆，将泥浆比重调至1.05-1.1，含砂率小于2%， 粘度22-26Pa·s，并计算相邻护筒可储存的泥浆方量，泥浆方量必须满足1.5倍桩长，防止漏浆后不能及时往原护筒内补充泥浆。

2.3 旋挖钻进

钻进过程中由于钢护筒埋置深度均为8m，且有钢护筒护壁，在0-7.5m过程中，可正常钻进，以保证施工进度。在钢护筒底口时，适当减缓钻进速度，形成稳定孔壁，防止扰动过大造成漏浆、坍塌等情况，护筒内0.5m至护筒外2m钻进时间控制在100分钟左右，待钻出护筒底口2m后恢复正常钻进速度。

通过地质报告，覆盖层为圆砾和砂层，决定采用直径2.0m的截齿钻头进行施工，开钻前调整孔内泥浆，当孔内泥浆指标符合要求后，采用反循环减压钻进，在钻孔过程中及时调整泥浆指标和钻进速度。同时注意每挖两斗之后，对钢护筒内泥浆标高进行测量，确保泥浆面比汉江水位高出1～2m，若低于汉江水位，立即停止钻进，补充泥浆后可继续钻进。另外，在钻进孔深接近钢护筒底口时，现场配备一定量的粘土，以防发生穿孔。

2.4 过程描述

在施工过程中，穿过圆砾层，钻进至砂卵层时，发现钻进速度为30min/次，且钻渣较少、钻机摇晃厉害。调整好钻机就位，切换小直径1.2-1.4m截齿钻进行引孔，发现钻进速度仍为30min/次。

2.5 施工步骤

①调整钻机就位，使钻杆中心对准桩基钢护筒中心，避免钻机施压过程中由于压力过大，造成斜孔;

②切换直径2m筒钻进行施工，目的是将砂卵层进行环形切割;

③由于筒钻高度1m，旋转至筒钻顶口后，切换直径为1.2-1.4m之间的截齿钻进行钻进;

④重复以上步骤，直到穿过砂卵层;

⑤穿过砂卵层后，对圆砾层、砂层继续缓慢钻进，直至终孔。

钻进过程中控制泥浆比重为：1.1-1.2，含砂率4-8%，粘度22-26Pa·s。

2.6 孔径检测

旋挖钻进成孔后，利用超声波成孔成槽检测仪对桩基钻孔深度、桩基钻孔直径、倾斜情况进行检测。

3  一次清孔的重要性

钻进成孔后对泥浆性能进行测量，比重1.09，含砂率9%，粘度为19.8Pa·s，含砂率过高，如果不进行一次清孔，待钢筋笼下放完成后沉渣可达4m左右，会导致二次清孔时间过长，由于沉渣过厚，会导致钢筋笼外侧沉渣清理不彻底，及二次清孔随着清孔时间过长泥浆粘度会慢慢降低，泥浆护壁效果减弱，甚至会出现流砂现象的可能。

通过总结得出：一次清孔泥浆比重为1.06-1.15之间，含砂率不大于2%，粘度22-26Pa·s，即可进行钢筋笼下放。

4  钢筋笼下放

4.1 钢筋笼的下放

将钢筋笼骨架吊装并居中缓慢下放，并在下放过程中将钢筋笼内三角支撑通过扭力扳手进行取出，可进行重复利用，第一节下放完成后通过穿杠进行固定，并将声测管内注满水，并用胶带将声测管包裹，以保证管内压强差，防止管内浇筑过程中进浆，影响检桩质量，重复上述工序，直至钢筋笼下放完成。

4.2 钢筋笼的居中及固定

钢筋笼下方至最后一节时在钢筋笼顶部四角位各焊一个28钢筋制作的保护层钢筋且四个保护层钢筋正好顶住钢护筒内壁，从而使得钢筋笼下放完成后，保证钢筋笼在设计位置。

确定钢护筒上井字架的顶标高后，计算出吊筋长度，钢筋笼下放到最后一节时，将吊筋与主筋通过套筒进行连接，下放到设计高度时用工25型钢挂住钢筋笼吊筋上的吊耳。

加工与声测管孔径匹配的木塞，在钢筋笼下放完成后，用木塞将声测管进行封堵，防止后续有杂物掉进管内。

钢筋笼下放完成后，对钻孔深度进行复测，观察孔内沉渣厚度。

5  二次清孔

导管下放时对导管长度核算（节数），及导管紧密度检查，丝扣涂油，密封圈安放到位后，立即对孔底沉渣进行测量，采用氣举反循环二次清孔。

浇注水下混凝土之前再次进行沉渣厚度测量，若沉渣厚度大于设计要求，则继续进行二次清孔，直到满足设计要求为止。

清孔过程中技术员时刻观察导管的移动位置，清孔形式5个点进行清孔，即桩基中间及桩基对称4个角点，确保孔底四周沉渣符合设计要求。

二次清孔泥浆比重为1.03-1.15之间，含砂率小于2%，粘度22-26Pa·s，即可浇筑水下混凝土。

二次清孔结束，经监理工程师检验合格后，提起导管，拆除导管弯头，开始浇注桩基水下混凝土。

6  混凝土浇筑

混凝土由我部陆上搅拌站搅拌，混凝土搅拌运输车经栈桥运至钻孔平台旁栈桥上，经过拖泵泵送至料斗中，现场制作8m3的料斗和1.5m3的小料斗浇筑前应在护筒口设置浇筑辅助平台。

①步骤一：灌注桩采用导管法浇筑，导管为钢管，导管内径为300mm，每节长为2.42m，底节长6.95m。做好导管下放记录并计算导管悬空长度，并将导管下放至孔底，用钢尺校核导管悬空高度，当导管悬空高度为30-40cm时，停止接管，然后安装7.5m3大料斗，安装好拖泵及泵管，将拖泵泵管接入大料斗，准备灌注砼。首封采用剪球法，提前准备直径比导管内径略小的皮球。首封前，在导管内放入皮球，盖好小料斗封盖，封盖由钢丝绳连接QUY80履带吊小钩。

②步骤二：在大料斗和小料斗均装满混凝土，检查所有机具设备保证混凝土能正常浇筑。

③步骤三：下一混凝土罐车已在现场就位后，下达浇筑指令后，吊车拎起小料斗封盖，开始浇筑首批混凝土。

④步骤四：首批混凝土浇筑完成后，为加快浇筑过程，移除大料斗，混凝土应连续浇筑不得中断，并应注意孔内砼下落情况，通过测绳随时了解孔内砼面的高度，同步记录，浇筑过程中，技术人员要随时掌控导管的埋置深度，及时调整导管节数，始终将导管埋入深度控制在3-6m。

⑤步骤五：正常浇筑过程中导管提升保持位置居中，轴线垂直缓慢提升，直至水下混凝土浇筑完成。为保证有效桩长符合设计要求，混凝土浇注高度高出设计桩顶标高0.8-1m，则可停止浇灌。浇筑完成后，将导管依次拔出，对拆下的导管立即冲洗，并按顺序堆放整齐。

7  结束语

通过对汉江特大桥厚砂卵层旋挖钻孔桩施工技术总结，不断优化施工方案，从成孔工艺、设备选型、泥浆指标等参数的确定，成功地完成了钻孔灌注桩施工，并极大地提高了桩基成桩质量，为同类地质条件下的大直径、超深灌注桩提供良好的借鉴作用。

参考文献：

[1]刘三意.多工艺旋挖钻进技术研究[D].北京：中国地质大学，2008：1-89.

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[3]刘晓军.城市桥梁桩基旋挖钻机成孔无固相泥浆施工技术[J].价值工程，2017，36（15）：68-70.