松散卵石层冲击钻孔清水桩施工技术研究

闫晓军 北京兴延高速公路有限公司

1 研究钻清水钻孔桩目的

根据现场调查，松散砂卵石层桩基施工时，普通冲击钻合格率较低、扩孔系数大，研究最佳的钻孔方法有助于节约成本，保证施工质量，同时有助于在日后类似施工中对质量的控制和经验积累。传统的桩基施工过程中，成孔过程需要大量的造浆，对周边环境污染大。清水钻孔桩施工消除了泥浆污染、减少占地面积，施工成本大幅压缩。

2 施工方法

主要工艺流程：

施工准备→护筒埋设→搭设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查→钢筋笼安装→灌注水下混凝土→拔出护筒→桩基检测。

2.1 适应条件

卵石土、碎石土、砾石、卵石、砂土、粘性土、风化岩等均可。

2.2 定位放线

首先进行施工场地平整，做好现场施工排水设施，准备好定位钢筋埋设于护筒周围1m～2m 位置，定位桩顶高于护筒顶面标高0.5m，钻机放在枕木上，确保施工中不发生位移、不倾斜，在冲击成孔过程中由测量技术人员多次进行测量，确保成孔后桩基础的位置满足设计要求。

2.3 钻进成孔

冲击钻施工时，钻机钢丝绳周期性的将钻头提离孔底0.5m～1.0m，冲击频率30 次/分～60 次/分。利用钻头自重加速降落冲击孔底岩层，每次冲击后。钻头在钢丝绳带动下回转一定角度，从而形成圆形截面的钻孔。破碎的岩屑一部分挤入孔壁，部分挤入钻头底部翻板孔内，定期提升钻头把翻板筒内碎卵石倒出。采用泥浆作钻孔稳定液，无需循环。对于浅孔、大口径钻进，效果显著，但在非均质地层钻进时易偏斜，钻孔不圆。开孔时，应低锤密击。如果地质情况为松散卵石，应低锤冲击或间断冲击，防止桩身偏斜。一旦出现钻孔偏斜的情况，可采用回填片石或混凝土至偏孔上方50cm处，重新进行测量定位，再次冲孔。如果冲击过程中碰到孤石，可采用预爆破或用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎。冲击钻施工应制定合理的技术措施，避免扰动孔壁造成卡钻、掉钻、塌孔或扩孔的情况发生。排渣可用泥浆循环或抽渣筒等方法。定期排渣期间，每钻进0.3m～0.5m应提升钻筒，倒出筒内钻渣，根据需要及时补给泥浆。在更换钻头前、容易缩孔处的部位应验孔，钻进过程中每钻进4m或者5m深进行验孔。

2.4 清孔

清孔分两次，第一次清孔在孔深达到设计标高后开始。清孔的主要目的是使得孔内泥浆含泥量等符合设计规范要求，为水下混凝土灌注提供条件。在钻孔达到设计标高后，对孔深、孔径、进行检查确认，首次清孔采用抽浆法清孔，用清水注入孔内置换泥浆液直至孔内泥浆清除干净。置换抽浆法适用性强，但是要注意速度不能过快，防止塌孔。

3 钢筋笼制作及吊放

钢筋笼的分节制作，下方过程中进行焊接。加劲箍筋间距2m，主筋与加劲箍筋采用焊接连接。每根桩的钢筋笼分节编号，同一截面内接头数量不超过钢筋总数量的二分之一；主筋接头采用单面焊接，焊接长度不小于10倍的主筋直径，箍筋与主筋的连接方式为绑扎定，下料时主筋接头位置的错位搭接长度要符合设计要求。钢筋笼设置砂浆保护垫块确保桩基保护层厚度，每节钢筋笼的垫块纵向大于2组，环向大于3个，呈梅花形布置。钢筋笼制作完成后要挂号桩号标牌、分段序号，便于使用时按顺序运输。钢筋笼骨架存放场地必须平整、干燥。下垫上盖，避免受潮锈蚀或者被污染。钢筋笼骨架在运输前，必须在钢筋笼内部设置防止钢筋笼发生变形的临时三角支撑，三角支撑可采用直径25cm钢筋电焊加固支撑。钢筋笼的吊装采用两点起吊的方法，吊放钢筋笼入孔时要对准孔径，确保垂直度并不破坏桩基孔壁。进入孔内，要控制下放钢筋笼的速度，不得左右旋转摆动、不得碰撞孔壁。遇到不能下放卡笼时，应立即停止下放，查明原因，进行处理后再下放。第一节钢筋笼骨架吊放到最后一节加劲位置的时候，穿进工字钢，钢筋笼临时固住，然后起吊把两节钢筋笼开始连接，钢筋笼在接长过程中要始终保持骨架垂直。钢筋笼的接长采用同轴心、同尺寸规格的直螺纹套筒连接，套筒连接紧固以后，检查连接质量，确保合格后再开始下吊，同时割掉钢筋笼内三角支撑。

4 二次清孔

钢筋笼吊放及导管的安装过程中钻孔桩孔底会产生新的沉渣，钢筋笼安装完成并将导管下方到位后，采用置换泥浆的方法进行二次清孔，以达到置换沉渣的目的。置换沉渣的过程中摇动导管，使导管在孔底的位置不断发生变化，搅动桩基底部沉渣，从而确保二次清孔顺利完成。清孔完成后，对孔底50cm 以内泥浆进行检查，含砂率、密度、粘度等各项指标达到要求后，二次清孔完成，开始进行混凝土的灌注。

5 水下混凝土灌注

灌注水下混凝土是桩基施工的重要工序，在浇注前，应现场检查混凝土的和易性并做好同条件试块的制作。混凝土塌落度要要求在18cm～22cm，初凝时间要控制在4h 左右。水下混凝土的灌注连续性灌注一次完成。灌注首批砼时，导管下口离孔底30cm～50cm，确保隔水塞能将混凝土顺利排出，首次灌注量应确保导管底端埋入混凝土中不小于1.5m，严防泥浆水涌入导管；灌注开始后，要连续紧凑地进行，严禁中途停工，在施工过程中，保持孔内水头，防止塌孔，保持导管的埋深在2m～6m范围。当灌注的砼顶面距钢筋笼底部1m时，应降低砼的灌注速度，避免浇筑速度过快导致钢筋笼上浮。当砼拌合物上升到钢筋笼底口4m以上时，提升导管底口超过钢筋笼底部2m以上，逐步恢复正常的混凝土浇筑速度。拔除最后一段导管时速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入桩体，影响桩基质量。超灌量控制在设计标高以上超灌0.5m～1.0m，待混凝土强度达到75%后，凿除超灌得混凝土，以保证桩头混凝土质量良好。灌注水下混凝土时施工人员做好旁站记录，认真计算埋管深度，记录好浇注过程中的混凝土顶面标高和导管长度。

6 结束语

松散卵石层采用清水钻孔桩冲击钻成孔工艺进行钻进时，具有很好的钻孔性能，适用于各类地层，施工场地条件要求低，且效率高。扩孔系数可以由1.09 控制，减小至1.04 左右。工序循环时泥浆桩钻进时间为7 天，清水桩钻进时间为5.5天。研究它的施工过程对卵石层环境冲击钻成孔清水灌注桩施工有着指导意义。