气举反循环钻孔桩施工控制技术在复杂地质环境下的应用研究

摘要：随着桥梁建设的飞速发展大跨度桥梁不断涌现因此对桩基质量提出更高要求本文结合工程实例介绍一种利用气举反循环钻机施工以实现控制成桩质量的施工方法。工程实践证明该方法可用于

气举反循环钻机;钻孔桩质量控制;施工工艺

     文献标识码：文章编号：（）01-0000-00

概述

本工程主桥双层桥面布置，上层为双向八车道公路，两侧为人行道。主墩位水深达28米，工程地质条件复杂，主墩基础采用φ2.5m桩基。每墩共计25根钻孔桩，桩长为50m-70m，桥墩持力层为花岗岩层，风化程度为中风化或微风化，按嵌岩桩设计

施工准备

主墩采用双壁钢围堰兼做钻孔平台施工方案。主墩承台施工的钢吊箱围堰顶高程为，与栈桥桥面顶标高齐平。围堰浮运定位后，采用浮吊插打根定位钢护筒，然后围堰注水下沉进行挂桩固定，再插打剩余钢护筒，铺设型钢面板作为钻孔施工平台（如图）。

围堰浮运到位，经粗、精定位后，开始插打钢护筒。护筒在工厂加工制作，经检查合格后运至墩位处进行插打。由于护筒直径大，要求高，所以为保证护筒插打到位，采用永安振动锤联动进行护筒插打。护筒插打完成后，挂桩形成钻孔平台，根钢护筒首批挂桩护筒根（如图）。

根据主墩地质水文条件，在拌浆池做大量配比实验，最终确定泥浆选购材料、拌制配比，具体如下：

（）泥浆原材料选用：泥浆采用优质膨润土、水组成;

<！--[if ！supportLists]--><！--[endif]-->泥浆性能指标（如表）。

做好施工图纸及设计说明会审工作，对项目部技术人员、现场施工人员、特种作业人员进行逐级技术交底，并认真执行各项施工技术规范。

测量放样工作：施工测量采用及全站仪。导线点、水准点已经复核、加密，并据此进行定线放样，放出桩中心及轴线，上报测量监理工程师审批。

试验室通过监理单位见证，至首根桩开钻时，所有施工材料的试验工作已全部完成，并通过试验监理工程师的抽检。施工的混凝土水下配合比设计（如表）已完成。按配比配制的混凝土拌合物和易性和粘性良好，坍落度控制在～。

气举反循环钻机施工包含：

（1）KTY3000B钻机拼装完毕后，根据桩位中心摆放并抄平钻机，经报验合格后进行钻孔作业。

（2）钻孔桩终孔后，对孔底进行第一次清孔，并通过钻杆长度及钻盘顶标高对孔底标高进行复核，作为终孔孔底标高。满足要求后，提起钻杆及钻头。

（3）提钻后，进行超声波终孔检测，满足要求后准备安装下放钢筋笼。

（4）钢筋笼预先在加工厂进行拼装，通过施工栈桥运输至施工现场，由350t浮吊下放钢筋笼。

（5）鋼筋笼安装完成后，下放事先做好水密试验的导管对孔底进行二次清孔。二次清孔符合要求后，对泥浆指标和孔底沉渣进行测量，满足要求后准备灌注水下混凝土。

（6）钻孔桩混凝土浇筑采用垂直导管法进行浇筑。混凝土由商品混凝土工厂供应，混凝土运输车将混凝土运至栈桥，再通过泵车将混凝土泵送入孔。

钻机就位

（1）KTY3000B钻机在栈桥上进行拼装。拼装完毕后，根据测量组在护筒上的放样，拉十字线来确定桩中心位置，然后在转盘中心放置铅垂线标出钻具中心位置，用浮吊起吊钻机就位，确保转盘中心与桩中基本重合，要求误差2cm以内;

（2）测量钻头、风包、钻铤、变径、钻杆长度并编号，待监理复核确认后，将数据制表发放给各机长便于钻孔标高计算;

（3）钻机对位自检合格后，报测量监理验收。验收通过后，将钻机与平台进行固定、限位，保证在钻进过程中不产生位移;

（4）钻机安装就位后，将钻头、风包及钻铤等进行拼装吊装入孔，并悬挂于钻机封口平车上，将封口平车固定，加保险;

主墩钻孔桩钻孔水下深度达70m左右，在钻机钻进过程中，基于空压机供风压力极限和钻机水龙头气封承载极限，需设置二级接力风包。根据水下深度、钻具长度并结合钻进泥浆特点，确定第二级风包设置为第5节钻杆。

钻进参数控制

（）钻压控制：。因此钻进压力=系统平衡压力–钻进提升压力。主要选用球齿钻头钻进，利用球齿滚动摩擦地层后吸出钻渣。

（2）转速控制：主墩应从钻头形式、减小钻杆晃动、防止掉钻等方面考虑，主要采用低速钻进。

（）泥浆控制：适当调节泥浆指标确保进尺与护壁达到最佳效果。通过施工过程中泥浆统计，得出各地层合理泥浆控制指标。具体如表。

泥浆过程控制应按地层灵活控制，且随着地层不断加深，土体密实程度不断增加，泥浆指标亦可随之相应降低，但含沙率不宜太高，以免影响钻进速度。

（）垂直度控制：由于主墩地质全部为覆盖层，为预防斜孔，需严格控制钻孔垂直度。其控制办法主要为：

）增加钻具配重：通过加大钻具自身重量，以消除部分地层分布不均带来的斜孔因素。钻机所配置的KTY3000B钻具部分重量均超60t。

）以轻压慢转方式钻进：此钻进方式可减小孔底受力，从而减小不均匀地层的侧向受力，再通过慢速旋转，减小钻杆钻头晃动，更有利于垂直钻进。

3）钻进时进二退一，反复修孔：此方式一方面可以清除孔底未能及时排除的钻渣，避免二次碾压，降低钻进速度，另一方面也是重新修正孔型的过程。

。其应用取得了显著的经济效益与社会效益。施工过程中通过控制钻压、转速、泥浆指标等技术要点，对比研究，积累工程经验，更好的控制了成孔质量。

参考文献：

中交第一公路工程局有限公司主编公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2011.

秦顺全高宗余潘东发武汉天兴洲公铁两用长江大桥关键技术研究桥梁建设

中交第二公路工程局有限公司主编公路桥梁施工系列手册墩台与基础下篇人民交通出版社，2014.

收稿日期：2019-11-10

作者简介：刘德鑫（—），男，黑龙江密山人，本科，工程师，研究方向：土木工程。