潜孔锤结合长螺旋钻机在孤石地区工程中应用

郁 葱

(中国土木工程(澳门)有限公司 中国澳门 999078)



潜孔锤结合长螺旋钻机在孤石地区工程中应用

郁 葱

(中国土木工程(澳门)有限公司 中国澳门 999078)

结合南安市中骏.四季康城二期工程，介绍了潜孔锤结合长螺旋钻机在孤石地区进行施工的桩基技术，尤其详细描述了其施工工艺流程、质量控制问题分析及控制要点，并通过桩基检测论证了方案的可行性。工程实践证明，该施工技术穿透硬质岩层能力强、钻进效率高、造价低、工期短、桩身质量好。

潜孔锤；长螺旋钻机；孤石

0 引言

随着城市化进程的加快，城市中高层建筑越来越多，深基础工程发展迅速。为了充分利用地下空间，近年来，基坑开挖深度大的项目越来越多，进而在施工中经常遇到地质复杂、处理困难的问题。目前，在穿越较厚硬岩层时，通常采用冲孔桩、旋挖桩机成孔，其在成孔过程中存在容易出现偏孔、硬岩钻进难度大，综合成本高等问题。与此同时，冲孔桩、旋挖桩在成孔中采用泥浆护壁，成孔过程中会产生大量的泥浆，造成施工现场文明施工环境差[1]。

为了解决基坑支护桩在深厚硬岩层入岩效率低、工程造价高，减少支护桩施工时的泥浆排放，同时为了使建设资金充分发挥作用，满足建设单位施工工期，需要研发出一种新型的在深厚硬岩中的桩基成孔技术[1]。

潜孔锤自问世以来，以其卓越的凿岩能力、钻进效率高、施工安全无污染、成孔质量好等特点在基础施工行业中得到了广泛的应用和认可[2]。在国内外桩基工程领域，面对卵砾石层、风化孤石、岩石夹层、基岩地层等复杂地层，通过对长螺旋桩机配备大直径潜孔锤进行施工作业，不仅增强了设备的适应能力，而且解决了硬岩地层施工效率低下的问题，潜孔锤已经成为了坚硬地质地层桩基施工中必不可少的利器。

本文结合南安市中骏·四季康城二期工程，介绍潜孔锤结合长螺旋钻机在孤石中进行施工的工艺和关键技术，为类似工程提供一定的参考和借鉴。

1 工程概况

1.1 项目简况

拟建工程位于南安市霞美镇四黄村，省道308线西侧，现中骏变压器厂房内，交通条件便利，总用地面积43 041m2，总建筑面积217 825.3m2，地下室面积21 463.48m2，拟建工程为14幢24～34层建筑及1幢2层物业管理用房、开闭所及配电房，设一层地下室。

1.2 地质概况

根据地勘揭露场地土层自上而下分别为：

①素填土；

②粉质粘土；

③凝灰岩残积粘性土；

④全风化凝灰岩；

⑤砂土状强风化凝灰岩；

⑥碎块状强风化花岗岩；

⑦中风化凝灰岩。

典型地质剖面图如图1所示。

图1 典型地质剖面图

1.3 技术难点

场地的风化层及残积土层由于风化不均，勘察时在部分钻孔所揭露的残积土、全风化及强风化层中分布有厚度大小不一的中风化凝灰岩孤石——球状风化体，即分布成串孤石。

2 桩基方案

2.1 设计方案

方案一：主楼采用桩基础，裙楼采用独立基础。即桩基础采用冲(钻)孔灌注桩，桩径1000mm～1200mm，持力层为中风化凝灰岩,桩端极限端阻力特征值为5000kPa。桩端进入持力层不小于0.4d(d为桩身直径)且不小于500mm；独立基础持力层为粉质粘土层，地基承载力特征值fak=180kPa，独立基础基底进入持力层至少500mm。

方案二：采用长螺旋压灌桩工艺，桩径600mm，桩端持力层为③凝灰岩残积粘性土，桩长15m～18m，桩身强度C30，单桩竖向承载力特征值可取1200kN～1500kN。

由于该场地有成串孤石的存在，在可行性论证的基础上，经过经济、安全、质量等对比分析，加上一期工程的施工经验，最终确定方案二即采用长螺旋结合潜孔锤(型号为DH530、锤重为2764kg，风压为0.7MPa～0.8MPa，转速为20r/min)进行施工，成孔直径为600mm。

2.2 施工工艺流程

施工过程中，分为未遇到孤石和遇孤石情况，施工工艺流程如下：

(1)桩机钻进过程中未遇到孤石工况，采用长螺旋钻孔成桩，施工工艺流程图如图2所示。

图2 施工工艺流程图

①长螺旋钻孔至设计标高→②长螺旋提钻泵送混凝土→③泵送混凝土至地面。

(2)桩机钻进过程中遇到孤石工况，采用大直径潜孔锤与长螺旋组合压灌桩施工工艺。

浅层土层未遇孤石时采用长螺旋钻进，当长螺旋钻进过程中遇到孤石时，提起长螺旋钻头，换用大直径潜孔锤进行冲击破碎孤石，提出潜孔锤后回填空孔，继续采用长螺旋重新钻孔至设计标高，并按未遇孤石的施工工艺进行成桩。施工工艺流程如图3所示。

图3 施工工艺流程图

①长螺旋钻至孤石位置→②长螺旋+潜孔锤钻孔穿过孤石→③回填钻孔→④长螺旋钻至设计标高→⑤长螺旋提钻泵送混凝土→⑥泵送混凝土至地面。

2.3 质量控制要点

(1)施工前，通过设计中的横断面图和纵断面图确定每根桩的设计桩长，在钻进过程中，以设计桩底标高为控制点，通过钻机上的刻录线判断其钻进深度，与设计桩长比较。

(2)混凝土方量的控制：灌注砼的过程中，通过拖泵的次数，确定每根桩的实际混凝土用量。

(3)灌注：钻孔至设计标高后，停止钻进，钻杆芯管充满混凝土后开始提钻，并保证连续提钻，混凝土的泵送量与提钻速度相匹配，混凝土灌注过程中应保持混凝土面始终高于钻头面15cm～25cm，每根桩的投料量不小于设计灌注量。在压灌混凝土到桩顶时，灌入的混凝土要超出桩顶500mm，以保证桩顶混凝土强度，成桩后桩顶盖土封顶进行养护。

(4)桩身强度控制措施：混凝土的塌落度控制在160mm～200mm；压灌混凝土时提管速率控制在2.0～3.0m/min。

2.4 桩基检测结果

该工程采用静载试验检测单桩竖向抗压极限承载力，如表1所示。采用低应变动测法检测桩身完整性，如表2所示。表2中可见，桩基检测全部满足设计要求。

表1 单桩竖向承载力静载试验结果

表2 低应变检测结果

3 工艺特点

大直径潜孔锤成孔施工技术，在解决桩基穿越孤石方面的先进性主要表现在以下四个方面：

(1)施工速度快，成桩效率高

潜孔锤破岩效率高是业内的共识，大直径潜孔锤全断面能一次钻进到位。超大风压使破碎的岩渣，一次性直接吹出孔外，减少了孔内岩渣的重复破碎，加快了成孔速度。

(2)施工质量容易控制，成桩质量好

采用潜孔锤成孔工艺后，避免了冲击成孔过程中的钻孔孔径随地层的变化产生的或扩径或缩径情况，桩的承载力和持力层得到很好的保证。

(3)无循环泥浆，现场文明施工环境好

潜孔锤钻进不使用泥浆，场地更清洁，现场文明施工环境得到极大的改善。

(4)综合成本低，社会经济效益好

采用潜孔锤进行施工，机械事故少，其充盈系数平均在1.05左右，降低施工成本，节省建设资金，具有良好的社会和经济效益。

4 结语

该工程针对施工中遇孤石的情况，利用潜孔锤结合长螺旋灌注桩技术进行配合施工，有效地发挥了潜孔锤的施工速度快、性能可靠、效率高等特点，而且施工时，无噪声，无振动，无污染，无需泥浆护壁，无泥浆外运；连续压力灌浆，桩身质量好；简便高效，缩短工期，提高承载力，地基处理效果好，可为类似工程项目提供借鉴。

[1] 左文荣，雷斌，王晶.大直径桩气动潜孔锤深厚硬岩地层成孔技术工艺研究[J].建筑科学，2015(31)：234-238.

[2] 刘久辉，郑璐．建筑工程中潜孔锤施工技术的应用[J].施工技术,2014,4(21).

[3] JGJ79-2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

Engineering application of DTH hammer with long spiral drill in the boulder area

YUCong

(China Civil Engineering (Macao) Co., Ltd,Macao 999078)

Combining the second stage project of zhong jun-si ji kang cheng in Nanan city, this paper introduces The DTH hammer with long spiral drill pile technology in the boulder area, a detailed description of the analysis and control of key points of the construction process, quality control, and it demonstrates the feasibility of the scheme through pile testing. The engineering practice shows that the construction technology has strong ability to penetrate hard rock stratum, high drilling efficiency, low cost, short construction period and good quality of pile body.

DTH hammer; Long spiral drill; Boulder

郁葱(1971.5- )，男，高级工程师。

E-mail:yqytlch@163.com

2017-04-05

TU4

A

1004-6135(2017)08-0070-03