卵石地层钻孔灌注桩施工技术

杨 东 方

(中核华泰建设有限公司，广东 深圳 518055)

0 引言

都匀麒龙·华府项目位于剑江河畔，地层含较厚卵石层，其粒径50 mm～600 mm不等，且涌水量大。桩基工程前期采用人工挖孔桩，因开挖深度较深，存在较大安全隐患未采纳该成孔方式；后续采用冲击成孔灌注桩试桩，经检测承载力无法满足设计要求，亦未采纳；泥浆护壁法旋挖成孔过程中冲击较大，易导致卵石层塌方。经项目研究讨论最终选用全回转钻机联合旋挖机+全钢护筒施工工艺成孔，该施工方法是采用全回转钻机下钢护筒，旋挖钻机取土的施工方法，既充分发挥了全回转钻机大扭矩切割和下钢护筒方面的优势，又充分发挥了旋挖钻机在快速取土中的作用，在回填层、淤泥层等软基地质条件下，避免使用泥浆，利用全钢护筒可靠护壁，使施工效率成倍提升，从而解决了该地质成孔难题。

1 工程概况

都匀麒龙·华府项目位于贵州省黔南州都匀市，基础桩径分1 200 mm，1 500 mm两种，设计为摩擦端承桩，桩端支承岩为中风化页岩或强风化页岩。桩身混凝土强度等级为C30及C50，水下混凝土。

2 地质条件

现场场地标高约785.300 m，据勘察报告显示，整个工程的土层存在卵石层，其中松散卵石层层厚1.2 m～9.7 m，稍密卵石层层厚1.0 m～10.3 m；8号楼存在强风化页岩透镜体，岩体破碎；商业裙楼存在淤泥夹砂。

卵石层由河流搬运、冲刷，并随着河流不断改道、冲积形成，由于各个年份、各个季度河水流量、流速变化大，河道的冲刷面和背水面流量、流速不同，且拟建场地心滩是由于河流不断冲刷改道而形成，导致卵石层在水平方向和竖直方向上，颗粒大小和密实度变化大，卵石层极不均匀。含水层位于卵石层，涌水量大，易坍塌。其层中卵石、漂石粒较大，粒径最大达600 mm(见图1)，采用旋挖成孔工艺钻头无法将大直径的卵石挖出地面，成孔难度大。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺

本施工工艺将全回转钻机成孔及旋挖钻孔施工工艺进行了结合，具体施工工艺流程如图2所示。

3.2 操作要点

3.2.1地质勘探及施工前准备

1)在准备施工前应先取得桩位的地质勘察资料，原则上每个承台至少一孔，地质复杂的一桩一孔。根据地质勘察报告，查明每根桩长和各地层厚度，以便确定钢护筒埋设深度，制定施工方案，安排设备进场。

2)设备就位前，需将作业区域地面进行平整处理。可在场地内进行硬化处理，在施工部位浇筑100 mm厚C20混凝土垫层(距桩边不小于1 m)，内设12@200双向钢筋网，作为机械承重使用；或采用厚度不小于30 mm厚钢板周转使用。

3.2.2测量放样

桩中心控制点可以采用GPS或全站仪进行测量放样。根据放出的桩中心定位点，用十字线钉4根控制桩并以4根控制桩为基准，控制钢护筒的埋设位置和钻机的准确就位。

3.2.3安放路基板

路基板(又称导向平台)长宽各4.5 m，高0.3 m，4个角的侧面均设有一个吊耳。主材用20 mm厚钢板焊接而成(见图3)，其主要功能如下：

1)定点导引的作用。测量及设置桩心完成后，在测量桩的中心点周围开挖约300 mm深的基坑，然后将路基板埋入其中，使路基板中心与桩的中心重合，确保在桩基施工过程中，钢护筒不会发生偏移。

2)可以提高路基强度。它是各种桩基施工的专用操作平台，具有一定的厚度，不易变形。由于其面积大，与地面接触后，相当于硬化地基，具有一定的承载力，节省了硬化所需的混凝土，解决了地基的承载问题。

3.2.4全回转钻机就位

用履带起重机将钻机移动到正确的位置，使护筒夹持装置的中心位于路基板的中心，即桩位的中心。

3.2.5压入护筒及取土成孔

1)压入护筒。

将第一节钢护筒吊入全回转钻机钳口，对准桩中心，用定位油缸夹住底部带专用刀头(如图4所示)的钢护筒(如图5所示)，旋转压入护筒，压入深度约为2.5 m～3.5 m，然后用抓斗从钢护筒中取土，在抓土的同时将钢护筒连续旋转压入，使钢护筒底部距开挖面不大于2.0 m，压入深度视具体土质而定。第一段钢护筒压入完毕后(接管应预留离地1.2 m～1.5 m)，进行垂直度检测。如果不合格，应纠正并调整偏差。合格后，安装第二节钢护筒，持续下压、连续取土。

2)取土成孔。

上部卵石层采用冲抓斗(如图6所示)从钢护筒内取土，施工时结合地勘报告及所取出的土质实际情况判断，穿越卵石层后护筒继续压入结合使用旋挖机配合截齿底钻头(如图7所示)进行钻进取土直至满足设计要求深度。

3.2.6终孔

钻孔达到设计深度后，应核实地质条件。将钻渣与地质柱状图进行对比，验证地质条件是否符合设计要求。如与勘察设计资料不符，应及时通知监理工程师及建设单位代表联系地质勘察人员进行确认。如符合设计要求，应立即对孔深、孔径、垂直度项目进行检查。

3.2.7清孔

清孔分两次进行。钻孔深度达到设计深度后进行第一次清孔(旋挖钻机配合清孔钻头进行清孔)，清孔后立即将沉渣筒放到孔底，搁置15 min～30 min，待浮渣充分沉淀后再将沉渣筒提上来。第一次清孔应符合规范要求，否则钢筋笼不能下放。钢筋笼安装就位后，下导管，复测沉渣厚度。若厚度超过设计及规范要求，则采用气举反循环法进行第二次清孔，直至达到要求。

3.2.8钢筋笼制作与安装

1)钢筋笼加工制作在钢筋加工场进行。

2)钢筋笼标准单节长度按照钢筋原材长度进行制作，根据桩基终孔标高制作最后一节钢筋笼。主筋连接根据直径采用焊接或直螺纹套筒连接。

3)钢筋笼就位后，固定挂筋和孔口板，防止钢筋笼在浇筑混凝土时上浮下沉。固定时，应根据钢护筒的偏差，将钢筋笼中心向相反方向调整，使钢筋笼中心与桩中心重合。

3.2.9导管下放

1)导管采用内径300 mm、中间段长2 m、最底段长4 m的专用螺纹导管，并配有0.5 m，1 m，1.5 m等长度的非标准段。

2)导管安装时应逐节量取导管实际长度并按顺序编号，做好记录以便在混凝土灌注过程中控制导管埋置深度。并同时检查橡胶圈是否安装到位及每个导管两头螺纹有无滑丝等现象，以免灌注过程中出现导管进水等现象。

3.2.10水下混凝土灌注

1)混凝土直接在商品混凝土搅拌站生产，直接使用罐车由施工通道运至施工现场进行浇筑。

2)混凝土搅拌车到位后，首先采用大集料斗进行初灌，混凝土达到一定方量后更换小料斗、直至完成整根桩的灌注。

3)在混凝土灌注过程中应保持护筒埋深不小于2 m，随着灌注混凝土面的升高适时顶升护筒，逐步拆除护筒顶端节段，尽量避免钢护筒因埋入混凝土超过初凝时间而无法拔除的现象。

4)混凝土灌注过程控制。正常灌注阶段导管埋深控制在2 m～6 m，且每15 min～30 min测量一次混凝土面标高，测点为2个，当测点出现较大的高差时，应及时调整导管埋深。

5)桩灌注完成后，实测混凝土顶面标高须比设计桩顶高0.8 m～1.0 m。

3.2.11桩基质量检测

桩基经各项工序严格质量控制，本项目1号楼已完工的53根桩全数采用低应变法检测，6根经钻芯法检测，6根经声波透射法检测，100%达到了Ⅰ类桩标准。

4 结语

通过上述工艺技术，成功解决了在卵石地层中钻孔桩的施工技术问题，为以后类似工程积累了经验，总结该工法有如下特点，可为广大工程人员提供借鉴及参考：

1)使用全钢护筒，孔壁不会坍塌，有利于提高成桩质量；

2)无需制备泥浆，有利于文明施工；

3)作业面整洁，可大大降低泥浆进入桩身混凝土的可能性，成桩质量高，有利于提高桩身混凝土对钢筋的握裹力；

4)施工过程中振动小，产生的噪声低，对周围居民影响较小；

5)成孔垂直度更容易掌控，垂直度精准度大大提高，可精确到1/500；

6)成孔直径标准，充盈系数小，与其他成孔方法比较，可节约混凝土用量，有利于节约成本；

7)可特制型钢马道，采用混凝土罐车直接卸料灌注，不使用混凝土输送泵，有利于节约成本。