砂卵石地层钻孔灌注桩施工质量控制

(中铁十一局集团城市轨道工程有限公司, 北京 100018)

一、工程概况

北京地铁房山线北延线樊羊路车站采用明挖法+局部盖挖法施工，车站标准段净宽29.4m，总长297.26m，平均覆土为3.9m，基坑开挖深度18.9m。围护结构桩径1.0m，纵向间距1.8m，桩长22（26）m，共379根，采用旋挖钻施工，桩底深入结构底板面以下4.5m。

二、工程水文地质条件

勘察揭露地层最大深度为 62m，根据钻探资料及室内土工试验结果，樊羊路站主体围护结构钻孔灌注桩主要穿过①层素填土（厚度约3.2m）、②黏质粉土（厚度约为3.0m）、③细中砂（厚度约为2.7m）、④圆砾（厚度约为3.0m）、⑤卵石（厚度约为8.0m）、⑥层卵石（以下均为⑥层卵石）。由此可见，其主要穿过地质为卵石层。地下水主要为潜水，水位埋深23.50～33.20m，相应水位标高为14.46～21.10m，在钻孔桩桩底以下约 14m，含水层主要为卵石层，受大气降水影响，水位有一定的变化，变化幅度一般为2～3m。

三、施工质量控制

1、桩位放样质量控制

1）在测量放样前，应根据设计图纸对围护桩进行编号，为保证施工顺利进行，并防止侵限，将围护桩中心轴线适当外放。根据外放情况计算桩位中心点坐标数据。

2）根据第三方测量单位提供的坐标基桩用全站仪进行复核测量。通过三角网加密桩、闭合水准测量，使用全站仪及精密水准仪将临时定位点和水准点引至施工现场，经复核无误后方可使用。应严格保护临时定位点、水准点和永久定位点、水准点，并定期巡视和复核，确保正确无误。

3）根据复核后的临时水准点和定位点（编号并注明标号），用全站仪、水准仪对外放后的围护桩分段分批进行高程和平面定位测量放样，根据地质情况直接定点或打入木桩定点，并将围护桩中心轴线通过木桩外引至施工范围外，以便进行钻机就位验收使用，确保围护桩桩位准确。

2、成孔过程质量控制

1）钻机施工前，必须对钻头的直径、钻头磨损情况以及护筒直径进行检查。施工过程中应设专人管理钻进施工，包括钻进速度、地质情况、出现的问题、机械设备运行状态等进行记录。记录必须及时、准确、认真，为下一步施工提出指导建议。

2）为使钻头中心与桩孔中心重合，桩机定位要准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线要保持在同一直线。下钻时应注意先将钻头垂直后，再下入孔内。开钻前钻机应先慢速旋转下方，轻压慢转使钻头进入正常工作状态，当孔位和钻机的稳定性、钻杆的垂直度再次确定准确后，逐渐加大转速和钻压，进入正常钻进。成孔钻进过程中要随时观察钻机各项技术参数，结合地层变化情况及时做出调整。桩内挖出的渣土应远离孔口，并及时清除，防止堆载压力过大造成孔壁坍塌。

3）为了防止钻进成孔时对相邻孔位土体扰动，产生塌孔现象，施工时采用“隔一钻一”的跳桩法进行钻孔施工，灌注混凝土24h后方可进行邻桩成孔。

4）旋挖钻机配备电子控制系统显示并调整桩杆的垂直度，同时在桩杆的两个侧面均设有垂直度仪，钻进过程中要求专人负责观察两个垂直度仪，同时在平行于基坑一侧设置测量仪器，由测量员负责校核钻杆垂直度，指挥机手及时调整。当钻进过程中发生孔位倾斜时，应重新调整钻杆垂直度，修正孔位，倾斜度过大时，应填入黏土至偏孔下部1m用钻斗压实后重新钻进。

5）旋挖钻进是一个短进尺、多回次的重复循环过程。钻具随着钻进的深度及地层的变化，回转阻力有所增加，其转速降低，内外钻杆传递扭矩的槽键接触面上的压力也随之增大，这时如操纵加压油缸对钻杆柱加压，其压力可传至钻具并增大钻齿的切入深度，随之钻进负荷也增大，转速进一步降低，钻具的回转阻力矩也大幅增加。旋挖钻机在砂卵石地层钻进时具有回次进尺段（0.4～0.5m），回次时间较长，钻机的负载和转速波动范围大的特点。当钻进至进尺困难的卵石层时，在负荷增大到一定程度后，操纵加压液压缸，通过动力头对钻杆柱短时间加压，加压操作可视情况重复进行1～2次，当加压后钻头切入量很小时，应立即提钻，故钻进过程中，操作手应密切注视工作舱内的压力、转速仪表以及钻进负荷变化情况不，适时加压，适时提钻。

6）钻进过程中当地层从砂层变化至砾石、卵石层时，要减速慢进，防止地层变法处出现扩孔现象。在砂卵石层中应采用慢转速、慢钻进并适当增加泥浆密度和黏度的方法来维持孔壁稳定，并加强对泥浆性能指标的检测，发现超标及时调整。

7）钻进过程中，根据钻进速度及时补充泥浆，保持泥浆液面高度不变。地层由粉细砂或中粗砂变化至砾石、卵石层时，由于砾石、卵石层的孔隙比增大会导致孔内泥浆液面迅速下降，即发生漏浆现象。现场施工时采用增大泥浆密度和黏度，回填优质黏土和适当控制孔内水头高度等方法来进行处理。成孔过程中及成孔后孔壁轻度塌孔应提高孔内水头和加大泥浆比重，严重塌孔应回填黏土，待孔壁稳定后在采用轻压慢钻低速钻进。

8）钻进卵石层时，可更换耐磨合金子弹头截齿钻斗钻进，因为耐磨合金子弹头截齿可以将大粒径卵石切割，碾碎成可进入钻斗的小块。如卵石粒径较大或胶结密实，回次钻进深度过小时，应采用耐磨合金子弹头截次螺旋钻头来替代旋挖钻斗钻进，利用螺旋钻头的叶面间隙将粒径较大的卵石卡住并提升至地面取出，更换旋挖钻斗继续钻进施工。

3、清孔质量控制

1）当孔深达到设计高程，对孔深、孔径和垂直度检查合格后，即可准备清孔。清孔的目的是清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底沉渣过厚影响桩的承载力，并保证设计桩长。

2)采用换浆法进行清孔，清孔时应注意保持孔内泥浆面高度。孔底沉渣厚度要求不大于 200mm，清孔应当及时进行，如果桩孔放置时间过长，泥浆沉淀会使清渣困难，且有可能发生塌孔现象。

3）在清孔后、吊放钢筋笼前，应在次对桩孔进行检查，除检查孔内泥浆指标和孔底沉渣厚度外，还应用检孔器对钻孔进行检查，其方法是采用Ф16或Ф18的钢筋焊成直径等于桩孔直径，长5m的简易钢筋笼，垂直吊入孔中，检查是否有弯孔、斜孔、缩颈现象，同时用测量绳测孔深。

4）清孔后应在最短的时间内下方钢筋笼、浇筑混凝土。

4、钢筋笼吊装质量控制

钢筋笼吊装应采用四点吊装。吊装时，缓慢起吊，钢筋笼离地50cm后静置5分钟，检查整体受力变形情况，待无异常后，使钢筋笼转至竖直状态，并移到桩孔位置，平稳、缓慢地放入桩孔中。在下放钢筋笼过程中出现异常情况要立即停止吊放，查明原因并排除障碍后方可继续下放钢筋笼，严禁高提猛放和强制下入。放下钢筋笼时，严格控制笼顶标高符合设计要求，达到设计标高后固定吊筋，防止下沉或浇筑混凝土时“浮笼”。

5、灌注混凝土质量控制

1）灌注混凝土前，应对商品混凝土进行混凝土坍落度、和易性试验等，每车进行试验，并做好实验记录。若混凝土在运输过程中发生离析，要重新拌和；若拌和仍不达标，应作弃料处理。严禁使用已初凝的混凝土。

2）适时测量孔口到混凝土面的深度，做好混凝土灌注记录。随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导管，导管底口埋入混凝土面以下保持 2～3m。根据设计图纸要求，桩体实际灌注高度应比设计桩顶标高高出 100mm，保证设计桩顶标高以下的砼强度符合设计要求。

3）砼灌注过程连续不中断，因混凝土运输导致灌注停顿时间超过20分钟时，轻微升降导管，严禁把导管底口提出混凝土面。

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