雷俊峰、温树鑫、白朝晖
中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西 西安 710000
摘要：复杂地质条件下钻孔灌注桩施工检验工序众多、各施工环节衔接紧密、等待时间不能过长，并且施工质量直接影响码头整体结构的安全性和耐久性。因此，如何保证复杂地质条件下钻孔灌注桩的施工质量对复杂地质区域项目有关键作用。鉴于此，本文对以硅藻土复杂地质条件为例对钻孔灌注桩施工技术进行了探索。
关键词：复杂地质条件；钻孔灌注桩施工技术；硅藻土复杂地质条件
1工程概况
成灌高速入城段改造工程项目东起成灌高速与绕城高速交叉的犀浦立交，西至成灌高速成都收费站以西约800m，线路总长14.33km，其中主线 MK0+000~MK3+691.546，全长3.692公里。主体工程包含特大桥、大桥共4座/5841m，桩基共有450根，桩径主要为1.5m、1.8m、2.5m三种，桩长为25m、30m、35m三种。
2测量定位
以设计坐标为准，侧放桩的中心位置，于周边布设4个控制桩，配套导向架，起到精准定位钢护筒的作用，若无误则用振动锤适度施打，将钢护筒安装到位，当水平误差不超过50mm、倾斜度误差不超过1%时，则满足要求。
由于硅藻土易勃附在孔壁上而导致部分桩基保护层的空间被侵占，因此需适当加大钢护筒的直径，即1500mm。
3硅藻土地质条件下钻孔灌注桩施工工艺研究
以设计桩长以及施工现场硅藻土的地质特性为依据，合理选择钻孔设备，典型桩桩底设计标高为-56m。根据地勘资料可知，在-17m一47m的范围内，会存在2层硅藻土层;当向下延伸后，-47.78m一56.14m范围内则以密实砂层和强胶结砂层居多。
钻机在运行期间具有扰动性影响，因此为了避免硅藻土层失稳，施工方采取的是“先用回旋钻钻进至-47 m、再用冲击钻钻剩余部分”的方法。
3.1回旋钻安装
(1)根据施工要求适配回旋钻设备，清理其安装位置，保证该处具有平整性与稳定性，并将回旋钻设备转移至该处。
(2)经过基础处理后，设备在运行期间不易发生局部沉陷或偏位现象。
(3)钻杆安装到位后，检侧其垂直度，要求其中心与护筒的中心共处相同铅垂线上，偏差不可超过1%。
3.2回旋钻钻进
在硅藻土层，采用回旋钻成孔工艺，回旋钻头直径1.36m，控制钻孔速率1.5m/h，同时在砂层成孔过程中，要使用滤砂机滤砂。为了验证硅藻土层钻进速度和硅藻土块状大小的关系，需在现场进行试验。
实验结果表明，当把钻进速度调至2.5m/h时，仍未发现大块硅藻土浮出;出现的硅藻土块状发生了增大的情况，块状平均直径为2cm—3cm；当将钻进速度调整成不大于1.5m/h时，经过多次打捞渣样未发现大块硅藻土块返出，而出现的硅藻土块状为1cm—2cm。
所以，控制硅藻土层的钻进速度极为重要。通过减缓钻进速度，钻头可以切碎原状硅藻土层，一部分溶进泥浆，另一部分形成直径不大于2cm的硅藻土块则随泥浆排除，从而在有效避免了泥浆中存在较大硅藻土块的同时，还有效规避了后期灌桩产生的夹泥现象。
3.3泥浆稀释与置换
随钻孔进程的推进，穿越硅藻土层后，需及时向孔底注入适量的淡水，此举的目的在于稀释孔内的泥浆(含丰富的硅藻土)，进而调控泥浆的相对密度，使其达到1.05g/cm3左右。
此后，依托于比重差的原理，将比重相对较大的泥浆注入其中，用于置换硅藻土泥浆(此部分的比重较小)。置换完成后，孔口会出现非常明显的硅藻土泥浆与新鲜泥浆的分界线，将界面刮除后孔口出现干净的新鲜泥浆，达到了置换的目的。
3.4冲击钻钻进
冲击钻适用地层为密实砂层和强胶结砂层，平均速度0.145m/h—0.155m/h，施工推进至砂层时，用滤砂机滤砂，并由专员定期抽检泥浆，侧定其密度。
为避免塌孔现象的发生，泥浆面应始终超过孔外水位1m以上，与护筒顶部的距离以0.5m为宜。完整记录各项钻进数据，作为质量分析的依据。
3.5终孔检侧
终孔高程达标后，可暂停钻进作业，但泥浆正循环滤砂不可中断，否则易影响泥浆的含砂率以及相对密度。此后，利用超声波检侧的方法侧定孔径，考虑到硅藻土层的特殊性，将该土层范围内的钻孔孔径作为重点检侧对象。经超声波检侧后，用探笼侧孔，若该装置可顺畅地上下移动，则表明无孔径异常问题。
在硅藻土层的钻进施工中，孔内泥浆的性能优势受到抑制，存在滤失量较大、泥皮厚度大幅度增加的情况，此条件下硅藻土持续吸水膨胀，可见孔壁处逐步产生附着物，意味着泥浆的护壁效果欠佳，需加强控制。
3.6第一次清孔
(1)利用气举反循环法清孔，全面清理孔内的杂物，要求沉渣厚度≤200mm、泥浆相对密度≤1.150
(2)清孔期间检侧并控制水头压力，以免因压力不合理而塌孔。
3.7钢筋笼安装
(1)在加工场由专员分节加工钢筋笼，确保整体的刚度以及保护层的厚度均可满足要求，并增设加劲箍，提高钢筋笼的稳定性。
(2)钢筋笼下放时，施工人员应严格控制其姿态需处于孔的中心位置，不可碰撞孔壁。
(3)钢筋笼安装工作完成后，检侧其顶面和底面的标高，将实侧结果与设计值对比分析，误差均要在5mm内。
3.8第二次清孔
钢筋笼安装到位后，组织二次清孔作业，此阶段采取正循环清孔的方法，要求排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s。
3.9混凝土灌注施工
利用直升导管法灌注混凝土，正式施工前详细检查导管，判断其气密性是否满足要求，若无误则下放导管，导管底至孔底距离控制在0.3～0.4m间，经计算后确定初灌量，根据该要求生产混凝土，应当保证导管埋入混凝土的深度达到1m，同时可有效填充管底与孔底的间隙。
正式浇筑时，由专员检侧混凝土面的高度，保证导管埋深始终稳定在2m—6m，随着混凝土贯入量的增加，缓慢向上提升导管，使其满足轴线竖直和位置居中的要求。为保证桩顶的成桩质量，超灌的高度至少需达到1m。浇筑期间，充盈系数至少需达到1.5，同时密切检查返出的泥浆，判断其是否夹杂硅藻土块，进而对注浆质量做出判断。
从典型桩混凝土浇筑施工质量的角度来看，在成孔和扫孔期间依然有部分小块的硅藻土难以排出，但在采取换浆和气举反循环等相关方法后，该部分硅藻土的数量大幅下降，对成桩质量的影响甚微，可忽略不计。由此可见，混凝土灌注施工中，严格控制钻进速度、适时置换泥浆、合理应用气举反循环等方法均具有可行性，能够给成桩质量提供保障。
4施工注意事项
由于硅藻土具有较高的稳定性因此在开孔时可把使用最广的膨润土当作泥浆，当其到达硅藻土层之后，硅藻土吸附会膨润土，使其与硅藻土发生结合。但是，由于硅藻土无粘结性会让两者结合后形成的混合物会减小泥浆的护壁性，因此当膨润土穿过硅藻土之后，应再次造浆，置换出孔内含有硅藻土的泥浆，降低混在泥浆里的硅藻土含量，以便于形成纯度较高的膨润土护壁，进而增强硅藻土层和砂层孔壁之间泥皮的密实性，避免出现由于硅藻土吸水而发生膨胀的现象，加强了孔壁的稳定性。
结语
综上所述，钻孔灌注桩在现代工程建设领域的应用频率较高，但遇硅藻土地质条件时，存在难度大、可控性欠佳的问题，对施工质量提出较高的要求，本文则对具体的施工方法展开分析，希望所提内容可作为类似工程的参考。
参考文献：
[1]李友. 钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2017(10):623-624.
[2]常坦祥,张松涛. 复杂地质条件下钻孔灌注桩成孔质量控制[J]. 安徽建筑,2017,24(3):175-176,182.