卵石地质条件下钻孔灌注桩施工实践与研究

郑佳

摘要：在富含松散卵石的河床上施工冲击钻孔灌注桩，既要保证施工质量，又要满足工期要求。当卵石直径较大时，旋挖钻机和圆形钻机不能满足钻进要求，所以采用冲击钻。受钻具振动、冲击等因素影响，极易发生塌孔，直接影响工期、成孔质量和经济效益。因此，必须进行技术研究，采取措施解决问题。

关键词：卵石;钻孔灌注桩施工;实践研究;

卵石具有透水性、不均匀性、压缩特性等性质，对于工程安全的影响较为不利。由于可供选择的地形限制，为了合理利用水能资源，降低投资，西藏地区采用在卵石上做基础。

一、钻孔灌注桩工艺原理及特点

为避免护筒下及周边卵石的稳定，通过铺设混凝土及注浆等方法，有效的连接卵石和护筒，填充空隙，固定上层松软层，硬化深层松散卵石，并对护筒周围进行加固，防止因振动和机械等重物的压力引起坍孔。本工艺具有以下特点。（1）注浆固化土体埋设护筒，避免护筒根部及周边坍孔。（2）保证钻机的稳定，不容易出现偏位，减少了纠偏的几率，从而缩短了成孔时间。（3）在护筒和卵石层之间铺一层混凝土，起到了很好的连接作用，保证了护筒的稳定，解决了护筒下卵石的不稳定问题。

二、钻孔灌注桩施工

1.钻孔施工工艺流程。旋挖钻钻孔工艺流程为：测放桩位一插打或者人工挖埋钢护筒一泥浆调制一钻机就位一钻孔至设计标高一验孔深一下探孔器一换浆清孔（必要的话）一下钢筋笼一二次清孔一灌注水下混凝土一桩基检测。

2.钻孔泥浆、旋挖钻机采用旋挖钻头直接取土，预拌泥浆护壁。由于不具有自拌泥浆的性能，施工中需及时补充泥浆。本标段桥梁工程基础旋挖钻施工时集中设置泥浆池，泥浆拌制选用优质红粘土，经试验室配比确定合理的配合比，对于上层粉质粘土较厚的地层选用优质膨润土调制钻孔泥浆。泥浆通过泥浆管路输送到达施工地点。在各墩位处围砌泥浆沉淀池，满足钻机在钻孔作业过程中泥浆正常循环的需要。泥浆的要求：泥浆应具有良好的固壁性能，泥浆造壁时失水量和含砂量小。在孔壁上形成的泥皮薄且坚韧。泥浆的性能指标：普通枯土相对密度1.10～1.30.粘度16～22Pa.s含砂率≤4%、胶体率≥95%.PH值大于6.5。泥浆的检测每天不少于一次。每次由值班技术人员负责检测并记录。如有超标应及时调整泥浆性能。

3.主要施工工序。（1）钢护简沉设。钢护筒直径耷1.8m，壁厚6=10mm。钢护筒以人工挖埋法为主，考虑旋挖钻初期施工孔内水头高度，入土深度1.5—2m，有效地保正护筒在整个钻孔桩施工过程中的稳定性。钢护筒埋深以能尽可能的将护筒埋设在较坚硬密实的土层中至少0.5m。护筒顶高出施工地面0.3米。护简埋设好后，周边用土质好、易于压实的粘士回填并压实。顶面铺垫砂卵石，铺设钻机轨道。四周挖设排水沟，并在墩位附近围砌泥浆沉淀池。护筒埋设质量要求：护筒竖直，且定位准确，护筒中心线与桩中心线重合，平面偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。（2）钻孔施工。本工程钻孔施工以一次成孔为主，对准桩位后钻进，取满一斗渣土，提出旋转到钻机的任何一侧倒掉，根据不同的地层选取适用该地层的钻具，特别注意的是卵石层一定要先用螺旋钻头开孔，辅以简式钻头扩孔及掏渣，且将取出的钻渣所留的空间用泥浆泵把制好的泥注入孔中填充，保持泥浆的液面高于地下水位2m以上，以加强护壁，防止塌孔。重复此工艺直至钻到该桩的设计标高。钻孔施工时，开钻时以低档慢速钻进，钻至孔口以下5m后正常钻进，保证成孔垂直度。单个桥墩桩间距较小，安排钻孔顺序时，相临两孔不能同时进行钻孔作业，其中任一孔灌注混凝土完成24小时后其相邻孔才能开始钻孔。钻孔作业应连续进行。孔内水头始终保持在地下（施工）水位以上2.0m，以加强护壁，防止塌孔。钻孔过程中如遇到塌孔，偏孔，缩孔，扩孔等故障时，尽快查明原因，采取有效措施果断处理。正常钻进时参考地质资料掌握土层变化情况，及时选取钻碴样品，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对。根据核对判定的土层及时调整钻机进尺。 终孔时应经过值班技术人员及监理测量裂嚷标高，所使用测绳必须经过校验。（2）清孔。本工程钻孔施工中，采用二次清孔工艺。第一次清孔，在钻进成孔并对孔深孔径检查合格后进行。一次清孔重点控制泥浆相对密度及含砂率两个指标：相对密度1.05一1.2，含砂率<4%。二次清孔待钢筋笼安装完成，水下混凝土灌注前进行。二次清孔泥浆指标控制如下：相对密度1.03一1.10、粘度17—20秒、含砂率<2%、胶体率>96%。清孔方法：用泥浆置换清孔。（4）钢筋笼制做、安装。钻孔灌注桩钢筋笼采用车间分段预制，现场对接的方式施工。钢筋笼制安过程中，主要检查钢筋笼直径、主筋间距、钢筋笼顺直度、焊接质量。另外应注意声测管的顺直度及水密性。（5）灌注水下混凝土。灌注混凝土采用工地的混凝土工厂生产混凝土，应严格按照试验室提供配合比进行生产，严格控制各种拌合料的计量偏差：水泥不大于1%，砂石料不大于3%，水外加剂不大干1%。混凝土的坍落度l 8—22cm为宜，并宜有一定的流动度;混凝土的运输采用搅拌车进行运输的方法;混凝土的浇注采用汽车吊机配合Φ300mm快速卡口垂直提升导管进行。导管使用前进行水密承压和接头抗拉实验并组装编号，下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼。导管安装长度建立复核和检验制度;钻孔桩混凝土坎球必须用储料斗：1.25m钻孔桩≥2.6m，1.0m钻孔桩≥1.9m。保证首批混凝土灌注后导管埋深≥1.0m，混凝士灌注前应检查其均匀性和塌落度，不符要求时可二次拌和，如二次拌和不符要求不得使用，混凝土的灌注必须连续作业，一气呵成，避免任何原因的中断灌注。灌注过程中随时测量和记录孔内混凝土灌注标高和导管入孔长度，提管时控制和保证导管埋入混凝土面内2-6米深度。防止导管提升过猛，管底提离混凝土面或导管埋深过浅，造成断桩夹泥。另一方面也要防止导管埋入过深，造成导管内混凝土压不出或导管不能提升，导致混凝土灌注终止而断桩·由于本工程钻孔桩钢筋笼贯穿整个孔深，为防止钢筋笼被混凝土顶托上升，在初灌时应较深的埋管。放慢灌注速度，当混凝土面升入钢筋笼4m以上后，应减少埋管深度，恢复正常灌注;在灌注过程中应认真填写灌注记录;灌注的桩顶标高应比设计值预加1.10米以保证桩顶混凝土的质量;每根桩混凝土试件不少于两组-为减少以后凿除桩头的工作量，可在灌注结束后，混凝土终凝前，挖除多余的一段桩头，但应保留20-30cm以待随后修凿。

三、钻孔灌注桩施工事故的预防及处理

1.吸钻。旋挖钻在遇到弱风化泥岩时很容易形成吸钻现象，这样不但影响钻孔进尺，同时为了能使钻渣进入筒式钻头内，钻头会在同一深度连续旋转很长时间，这样很容易引起局部塌孔事故的发生。碰见这种情况时，向孔内抛小片石或者卵石，使得在钻头旋转的同时卵石与泥岩加以混合，以便于正常钻进。

2.塌孔。大橋钻孔施工中由于地质复杂水文多变塌孔事故出现的频率较高。其中最为严重有：16#墩一2孔，因钢护筒埋置较浅（-Im），且护筒外直接回填砂土，而非不透水的粘土。因护筒底部漏浆严重，孔内水头高度严重不足，从而孔口坍塌。处理时在孔内回填粘土及沙卵石沉淀7天左右继续钻进成孔。

总之，通过理论计算得到的预设压浆参数往往与实际有较大偏差，因此， 压浆参数要根据实际工程地质条件和试验桩的结果， 并参考相似工程的经验， 再结合理论计算 ，才能最终确定。