1.中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610000;2.中电建成都建设投资有限公司 四川成都 610000
摘要：根据现场施工情况，结合钻孔灌注桩施工经验，改进砂卵石地层桩基施工工艺，以降低施工安全风险，确保施工质量，降低成本创造效益。
关键词：砂卵石 复合地层 钻孔灌注桩
1前言
砂卵石地层是一种典型的力学不稳定地层,其结构松散、无胶结、卵石粒径大小不等,具有土体内摩擦角大、塑流性差、渗透系数大、稳定性差的特点，是钻孔灌注桩施工较于难成孔的地层之一。此种地层钻孔灌注桩施工时，由于受冲洗液的冲刷和钻具回转震动及撞击等因素的影响，使孔壁出现掉块、坍塌、垮孔等不良现象，造成钻进困难，发生卡钻、埋钻及桩孔塌陷，这些均是国内外砂卵石地层钻孔灌注桩施工的通病，如若处理不当，还会使工程造价增加，造成工期延长，直接影响到工程质量和经济效益。
2工程概况
成都轨道交通19号线二期工程西航港客运中心站～温家山路站区间1#、2#风井，西温1#风井围护桩102根，均处于黏土、砂卵石、泥岩地层中，其中砂卵石层埋深9.5m～15.4m（详见下图1-1），自上而下深入稍密、中密、密实砂卵石层，卵石粒径2～30cm；西温2#风井围护桩68根，均处于黏土、砂卵石地层中，其中砂卵石层埋深14.3m～24.9m，自上而下深入稍密、中密、密实砂卵石层，卵石粒径2～30cm。结合上述情况，对传统工艺进行创新、改善、优化，最终形成一套属于自己的砂卵石复合地层钻孔灌注桩施工技术，以提高施工工效，解决砂卵石地层钻孔灌注桩施工风险。
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图1 桩基深入砂卵石深度示意
3砂卵石复合地层钻孔灌注桩施工技术
3.1成孔设备选定
钻孔桩施工常规施工方案为旋挖钻成孔和冲击钻成孔两种，施工前，我们多次就施工方案展开研究。通过上述两种方法的比较：冲击钻机施工进度慢、成本高、对周边环境污染较大，但对地层的适应性较强；旋挖钻机施工施工进度快，对周边环境污染较小，但对地层的适应性较差，粒径超过0.3米卵石钻进困难。而根据详勘资料及周边地层调查分析，施工范围砂卵石粒径为2-30cm，且呈扁平细长型，因此旋挖钻机可以克服。通过比选，最终确定旋挖钻成孔为主要施工方案，冲击钻成孔为替补施工方案。
3.2钻机钻头改进
针对砂卵石地层特性，为了减少岩粉及砂砾对钻头胎体的磨损，提高钻头使用寿命，采用主辅料两种金刚石粒度形式：主磨料部分金刚石一般颗粒度在70/80目以粗，金刚石品级和强度较高；辅磨料部分金刚石或立方氮化硼一般颗粒度在80/100目以细，品级和强度较主磨料要低。另外，在装料工艺方面采用“分层式”，即：将钻头工作层按内、中、外径向分为三层，适当降低中间层，提高内、外层金刚石密度，使钻头工作时胎体沿高度和内外径向均匀磨损，不再出现弧扇形状，从而有效提高钻头的耐磨性。
3.3钻机成孔
3.3.1测量放线定位
在三通一平的基础上，钻孔的准备工作主要有桩位测量及放样、制作和埋设护筒、泥浆备料调制、泥浆循环系统设置及准备钻孔机具等。钻孔桩施工前先探明每根桩桩位处有否地下障碍物及市政管线。桩位测量利用主体结构轴线位置，采用全站仪和水准仪测量定位，孔位误差小于1cm。
3.3.2埋设护筒
采用钢护筒内径比孔径大20cm，护筒长为6m，为防止护筒变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋，加劲肋采用Φ20钢筋焊接，护筒顶高出地面0.3m。护筒埋设应准确、水平、垂直、稳固，护筒的四周应回填粘土并夯实。护筒中心与设计桩位中心的偏差不得大于20mm，钢护筒垂直度偏差不允许大于0.5%，保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。
3.3.3钻机就位钻孔
采用旋挖钻机，立好钻架并调整和安设好起吊系统，将钻头吊起，徐徐放进护筒内。旋挖钻机工作循环为：对孔→落钻→钻进→提钻→反转解锁→提升钻机回转卸土→再对孔。桩体施工垂直偏差不大于0.5%；桩径容许偏差+50mm，桩位容许偏差±100mm。
3.3.4泥浆护壁
钻孔泥浆由水、黏土（或膨润土）和添加剂组成。泥浆原料宜尽可能使用膨润土，膨润土具有密度低、黏度大、含砂量和失水量少、泥浆厚度小、稳定性强、固壁能力强、钻具回旋阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。为了提高泥浆性能，通常在制备泥浆时掺入少量的外加剂。根据试验配制，标段成孔采用添加膨润土泥浆护壁，并加入适当的纯碱；同时，钻进泥浆指标控制为：黏度22~30pa.s,比重1.2~1.4，含砂率小于4％。
3.3.5孔径检查与清孔
成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁垂直度、沉淀厚度等进行检查。检测标准：孔深、孔径不小于设计规定；钻孔倾斜度误差不大于0.5％；沉渣厚度符合设计规定：对于直径≤1.5m的桩，h≤100mm。桩位误差不大于50mm。
孔底清理紧接终孔检查后进行，钻到预定孔深后，须在原深处进行空转清土（10转/分钟），提起钻杆。钢筋笼安置后灌注前再次检查清孔情况，若不合格，则进行第二次清孔。
3.4钢筋笼制作与吊装
钢筋笼纵向钢筋采用机械连接，加强箍筋采用双面搭接焊，搭接长度大于100mm,螺旋筋和主筋连接采用绑扎连接。按12米一节分节制作和吊装，经验收合格后，钢筋笼起吊采用两点吊方式。主吊点采用汽车吊将钢筋笼水平起吊，起吊时用吊车大钩分两点固定钢筋笼顶端，副吊点采用副钩分两点吊装钢筋笼1/2至1/3中间部位，空中翻转，副吊松钩，汽车吊主钩竖直吊着钢筋笼吊运入孔，用槽钢支承于孔口。
钢筋笼焊接时上下两节钢筋笼必须保证在同一竖直线上，主筋搭接采用单面搭接焊。焊接时，现场设置两台焊机同时进行焊接，以缩短吊放钢筋笼时间，上下节钢筋笼主筋采用搭接焊接，单面焊接长度不小于10d。
3.5下设导管
桩基混凝土采用泥浆下直升导管法灌注施工，选用圆形螺旋快速接头导管，其上端接浇筑漏斗，并由吊车或钻机悬吊，以便灌注及起拔时导管可作上下垂直移动。导管直径为300mm，壁厚5.4mm，每节长3m，配1～2节长1～1.5m短管，下导管时，其底口距孔底的距离不大于40～50cm（不能埋入沉淀的淤泥中），同时要保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。
3.6清孔
清孔目的：由于安放钢筋笼及导管，这段时间内，孔底会产生沉渣，所以钢筋笼及导管就位后，利用导管进行清孔。
清孔方法：在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆压入导管内，再从孔底沿着导管置换沉渣。
清孔标准：孔深达到设计要求，孔底泥浆密度控制在1.03～1.1，黏度控制在17～20s,含沙率≤2%，复测沉渣厚度在50mm以内，才能灌注水下混凝土。
3.7沉渣测定
桩孔经过清孔后，满足摩擦桩孔底沉渣要求。孔底沉渣厚度测定采用带圆锥形测锤的标准水文测绳进行，测锤重量≥1kg，沉渣厚度符合设计要求。孔底沉渣计算底起点位置，应以孔底锥体1/2高度处起算。
3.8灌注水下混凝土
桩身混凝土灌注在二次清孔完成并检验沉渣厚度和泥浆比重符合规定后的半个小时内进行，并连续灌注直至桩完成。混凝土强度等级为C30砼，采用河砂、5～20mm粒径石子、P·O42.5水泥、粉煤灰按照规定配合比搅拌制成。
混凝土配比应遵循以下原则：混凝土的含砂率宜为0.43～0.47；坍落度宜为180～220mm；胶凝材料用量280～400kg/m3，最大水胶比0.55。
4 结 论
该技术适用于砂卵石地层钻孔灌注桩施工，主要用于解决砂卵石地层桩基施工易掉块、坍塌、垮孔、卡钻、埋钻、钻头寿命短和水下混凝土浇筑漏浆现象严重等问题，从而有效提高了机械成孔效率和砂卵石地层钻孔灌注桩成品质量，降低了材料的损耗及施工安全风险，达到了提高功效，确保施工质量的目的；同时也满足了现场施工质量、施工工期及文明环保施工等方面的要求，具有较好的经济社会效益。
参考文献
[1]王俊利、刘会林 砂卵石地层中钻孔灌注桩成孔控制技术［CSTPCD］.施工技术.2011(13)；
[2]梁芝军 砂卵石地层钻孔灌注桩施工质量控制［J］.四川水泥.2018(1)；
[3]王英坡 复杂地层中钻孔灌注桩的施工方法［J］.中国煤炭地质.2018(12)。
作者简介：
何龙：(1996-)，男，四川富顺人，现任职中国水电五局成都地铁19号线二期工程土建4工区项目主办科员，从事城市轨道交通工程技术管理工作。
罗莎：(1991-)，女，四川成都人，现任职中国水电五局成都地铁19号线二期工程土建4工区项目工经部资料员，从事城市轨道交通工程技术管理工作。