在抗震设防烈度8度建设要求下冲积区漂石地质冲击钻成孔施工工艺

易波 许德明

摘    要：怒江绿色香料产业园项目为怒江州脱贫攻坚战重点项目，工期紧、任务重，在单栋厂房33.6[×]18m小面积范围内难以增加机械设备投入的情况下，以抗震设防烈度8度建设要求下冲积区漂石、浮石地质冲击钻成孔施工34根桩基，现有冲击钻施工工艺无法满足项目工期要求。因此，我项目在目前现有科研成果及施工案例参考下，自行探究、优化施工方案，对冲击钻成孔施工技术进行研究，有利于对抗震设防烈度8度建设要求下冲积区漂石、浮石地质冲击钻成孔施工工艺的完善和改进，对今后同类型桩基施工提供经验参考具有十分重要的意义。

关键词：怒江;施工;抗震;工艺

1  引言

项目位于云南省泸水市湾桥河流域，地处两座山谷之间，为典型泥石流冲积区域且位于泸水至腾冲地区地震带上。场地地层结构属多层型，地基土成层条件中等复杂，地表为人类近期活动形成的地层，其下为第四系冲洪积相的砂类土和碎石土，漂石、浮石较多，以花岗岩、片麻岩、白云岩为主，一般粒径8cm～80cm，最大可达250cm。项目主体为10栋钢结构厂房，抗震设防烈度8度，设计基础为混凝土桩基，设计桩径1.2m，桩长20m，共计340根，工程量较大。

2  工法特点

（1）结合冲积区同类桩基施工经验以及地勘柱状图分析，通过钻机钻进情况预判漂石、浮石层地质情况，采用反复充填片石黏土或高标号水下混凝土的方式将孔壁冲击挤压密实以防止因偏孔造成的反复填充钻进，提高施工进度。

（2）采用定型胎架集中加工钢筋笼，能够有效降低施工难度，使钢筋骨架成品线型美观、钢筋间距均匀标准，极大的提高了钢筋保护层合格率和钢筋笼施工效率，节约了施工成本，对工程的整体质量和进度有着极大地促进作用。

（3）采用泥浆泵滤砂器，能有效的将泥浆含砂率降到2%以下，减少清孔时间，且耗能低、环水保，起到了节能减排的效果。

3  施工操作要点

传统冲击钻施工工艺为：测量定位-埋设钢护筒-配制泥浆-钻孔-清孔-钢筋笼制作-钢筋笼吊装-灌注水下混凝土，施工工艺已十分成熟，在此不再赘述，本文仅对抗震设防烈度8度建设要求下冲积区漂石、浮石地质情况下钻孔-清孔-钢筋笼制作这三个施工步骤的改进工艺进行说明。

3.1  钻孔

传统冲击钻施工工艺在漂石、浮石较多的情况下，施工进度不理想，为加快进度，当钻机钻进深度临近地勘柱状图显示漂石、浮石层深度时，应结合钻进速度、缆绳摆动、渣样分析来判断漂石、浮石层地质情况。当遇到以下情况时，应采用反复充填片石黏土或高标号水下混凝土的方式将孔壁冲击挤压密实通过：

①钻进速度较慢且缆绳左右摆动较大、渣样强度不一时，可以判定为探头石;②钻进速度较快且缆绳左右摆动较大，渣样强度不一时，很可能是卡钻的前兆，可能存在不稳定的溶槽、暗沟、地下河或小块探头石等不良地质。

回填片石黏土或高标号水下混凝土时，必须回填至偏孔位置之上2m以上，先以小冲程反复冲砸，使孔底形成平台，再加大冲程。一般选用冲程为1.5m左右，直至冲击时不在发生偏孔为止，要不然达不到纠偏效果，或者效果并不理想。若一次不成功，可反复多次。在选用片石黏土或高标号水下混凝土时，直径不要过大，30cm左右即可，还需含有部分小石块，以便提高回填密实度。

3.2  清孔

对于孔径、孔壁、垂直度等检测项目采用智能超声检测仪进行检测。孔检测标准：孔的中心位置≤50mm;孔深、孔径不小于设计规定;钻孔倾斜度误差小于1%。确认满足设计要求后，方可进行孔底清理及安装钢筋笼的准备工作。确认满足设计和验标要求后，报请监理工程师验收，验收合格后，立即进行清孔。

传统清孔工艺清孔时间长，清孔不干净，拟采取增加滤砂器提升清孔效率。刚开始清孔时，先不安装滤砂器;把较大的钻渣和沉淀层循环出去，先清孔4个小时左右再安装滤砂器，滤砂器完全不用单独提供动力，仅靠泥浆池中的泥浆泵泵送泥浆进入滤砂器后，在锥形滤砂器中产生离心旋转作用，使得砂粒首先沉淀出来，并从下方的排砂口排出，进入集砂池，净化后的泥浆从出浆口经排浆管输送至孔位进行循环清孔。

滤沙器是一种利用离心沉降原理将不同密度的混合物分离开来的机械设备。滤沙器的基本构造为一个分离腔、一个入口和两个出口，分离腔为柱—锥形。入口采用切向入口，出口为轴向出口，分布在滤沙器的两端，靠近进浆端的为溢流口，远离进浆口的为底流口（排渣口）。底流口还有一小球阀专门控制排渣的速度及流量.排渣的速度及流量太大的话泥浆的利用不充分， 排渣的速度及流量太小的话起不到除渣的效果。泥浆通过泥漿泵从切向入口注入滤沙器，并在滤沙器腔内高速旋转，产生几千倍于重力场的离心力场， 在离心力、向心力、浮力和流体曳力的共同作用下，密度大的固相被甩向四周并顺着壁面向下运动，作为底流由底流口排出，密度小的被带到中间并向上运动，最后作为溢流口由溢流口流出，这样反复持续用滤沙器就达到了清孔目的。

滤砂器（筒）连接时应在泥浆泵之后，并且二者之间的连接软管尽量短，以保证泥浆的高流速，使用时应保持直立。较大的岩渣会加速加剧滤砂器（筒）的磨损，且容易堵塞出渣口，使用前应人工捞除较大的岩渣。出渣量和出渣速度通过球阀人工控制，同时要结合泥浆损失量适当补水。通过排渣补水，泥浆比重也会同时降低，因此排渣速度开始时不宜过快，防止泥浆比重过快降低，孔内较大的渣砂不能被及时托带出来，造成沉淀物过多。清孔时要经常变换孔内底部管口的位置，保证孔底各部位都能清到。

经现场多次使用证明，滤砂器能有效的将泥浆含砂率降到2%以下，效果非常好，而且与缓冲箱、转盘等除砂设备相比，其具有结构简单、体积小、操作简便、处理能力强、使用安全可靠、几乎不需维护， 工作状态稳定、节省场地等优点;同时，可在不间断换浆过程中清除钻孔中的沉渣和砂粒，避免了其他除砂方式存在水质二次污染的现象，除砂效率高、耗能低、环水保，起到了节能减排的效果。

3.3  钢筋笼制作

传统钢筋笼制作工艺费时耗工，对工人技能熟练程度要求高，且钢筋笼成品钢筋间距合格率偏低，一般合格率仅在70%左右，安装时还容易错、漏钢筋，普通工人很难准确操作，而且场地摆放零乱，不利于项目标准化管理。

通过研究和不断完善，拟通过制作专用固定的钢筋安装台座和钢筋定位架来提高钢筋笼成品合格率。胎座支撑横梁每2m设置一道，型钢均采用工字钢;为了便于钢筋笼提吊运输，定位钢板根据钢筋笼设计尺寸做成2cm厚半弧型钢板。在定位钢板周围，按主筋设计位置凿出凹槽。制作时，将主筋逐根放入凹槽，然后按设计间距弯绕箍筋，并与主筋点焊连接，直到最后加工成型。

通过该方法能够有效降低施工难度，使钢筋笼成品线型美观、钢筋间距均匀标准，极大的提高了钢筋保护层合格率和钢筋笼施工效率，节约了施工成本，对工程的整体质量和进度有着极大地促进作用。

4  工艺成效

在抗震设防烈度8度建设要求下冲积区漂石、浮石地质情况下冲击钻孔桩施工工艺，明显加快了钻进速度，缩短了钢筋笼加工时间，提高了清孔质量，符合国家鼓励发展先进的施工工艺、先进设备和先进技术的政策，目前项目桩基已全部完成，经检测均为一类桩，质量评定优，其良好的施工效果获得业界的一致认可与好评。

参考文献：

[1] 吕彦伟.漂石土层中钻孔桩成孔施工技术探讨[J].城市建设理论研究，2012（6）.

[2] 张全欢.冲击钻施工中偏孔问题分析及处理、预防措施[J].城市建设理论研究，2013（15）.