长江漫滩地区超长灌注桩成孔综合施工技术应用研究

吴健

摘要：本文以南京市某地块项目一期超长灌注桩施工为例，分析在长江漫滩地区应用超长灌注桩施工所遇的难点，并提出相应的对策，以及制定了切实可行的施工方法，顺利完成了该项目桩基工程的超长灌注桩施工，为日后类似工程提供了宝贵的经验。

Abstract： This paper takes the construction of super-long cast-in-place piles in a block project in Nanjing as an example. The difficulties encountered in the construction of super-long cast-in-place piles in floodplain areas of the Yangtze River are analyzed， and the corresponding countermeasures are put forward. And a feasible construction method has been worked out. The construction of super-long cast-in-place piles for the pile foundation project has been successfully completed. It provides valuable experience for similar projects in the future.

关键词：超长灌注桩;钻头钻齿;正反循环;气举反循环清孔;应用技术

Key words： super-long cast-in-place pile;drill bit teeth;positive and negative circulation;air lift reverse circulation hole cleaning;applied technology

1  工程概述

本工程为南京市鼓楼区江边路一号地05-10地块项目，该项目桩基采用钻孔灌注桩，一期工程桩数量为451根，二期工程桩数量为797根，桩径分别为1.5m、1.0m、0.8m三种类型，端承桩入中风化泥岩、中风化砂岩、中风化砾岩。孔深为56.8m～85m，混凝土采用C35、C45水下混凝土。

1.1 地质条件

地质勘察报告所示，土层从上而下主要为：杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土、粉砂、粉质粘土、粉质粘土夹粉砂、粉细砂、粉质粘土夹粉细砂、含卵砾石中粗砂、卵砾石、强风化砾岩～粉砂岩、中等风化砾岩和中等风化粉砂岩。

1.2 施工难点

本工程所处的长江漫滩地区地质较差，在3#主楼南侧工程桩施工时，桩长设计孔深深度达85m，造成工程桩施工困难。经试桩可知，在钻孔桩的成孔过程中易造成塌孔，成孔质量较差，并且清孔效果未能达到相关要求，导致整个施工进度拖延。

2  超长灌注桩施工难点分析及对策

2.1 难点分析

结合本工程的地质情况、超长桩、工期短和成本壓力的多重因素，该灌注桩超长的设计深度对于传统回转钻机的循环施工工艺及冲孔灌注桩施工工艺已无法满足要求，施工难点主要为：

①钻孔深度深达85m，对于成孔及清孔质量存在较大困难，此外超长孔深达到设计深度后，在提起钻杆及放置钢筋笼过程中作业时间较长，容易造成沉渣厚度过大、塌孔等质量问题。

②中等风化砾岩强度高，对钻孔桩钻孔施工进度影响较大。

③岩体破碎后，如泥浆浓度不足，循环系统不完善，其岩渣沉积在孔底，无法通过泥浆循环系统快速排出，钻头对沉积在底部的岩渣进行重复破碎，会大大降低成孔施工的效率。

2.2 相应对策

通过试验及参考大量文献，并经综合研究得出其解决该难点的对策如下：

①通过对选用高强度合金钢钻齿，合理布置齿牙数量及间距，确保钻头与岩体接触面均衡，提高桩钻头对硬岩的切削、破碎能力，降低钻齿的损耗率。

②分阶段采用正反循环施工工艺，提高成孔质量，促进泥浆携渣能力，从而降低孔底泥浆对钻孔的阻碍作用，提高钻头的钻孔工效，加快成孔施工速度。

③通过选用高效优质泥浆，合理控制泥浆比重，提高泥浆对钻渣的悬浮、携渣能力，减少泥浆对钻头高速旋转切削的阻碍作用，提高成孔施工工效。

3  钻孔灌注桩成孔综合施工工艺及应用技术

3.1 施工工艺流程

3.2 主要施工工艺应用技术要点

3.2.1 选用高强度合金钢齿，合理布置齿牙数量及形状

超长灌注桩在复杂地质条件成孔过程中，钻头底面周边齿牙与岩体的接触面积最大，且在反复钻孔过程中，周边钻牙经常与孔侧岩体产生摩擦，切削大。同时，在高速运转下的钻头钻齿磨损十分严重，其磨耗速度也比钻体中心钻齿快。因此，合理布置钻齿是提高破岩的关键因素之一，对该工程存在的问题可以通过钻头工作受力状况入手。经仔细研究、分析显示：外齿比内齿需切削的面积要多，其磨耗速度也比内齿磨耗快。可以通过增加外齿，并合理布置，将外齿形状厚度及尖锐度不一致地间隔布置，这样有利钻头对岩面的切削效果。

在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻进时，因土层太硬，会引起超长灌注桩的钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。因而，需采用低档慢速，优质泥浆，大泵量，两级钻进的方法钻进。综上所述，改善钻头强度的重要性完全体现出来。在该桩基施工阶段钻进时，钻齿容易崩裂，钻杆断裂，严重甚至导致钻头卡钻，必须对钻头予以改进。经多方面考虑研究所得，如果应用同等高强度合金钻齿不但能够解决上述问题，还可以发挥重要的作用。而且，值得注意的是在卵石层及中风化岩层钻进需放缓转速，避免钻速过快而导致钻齿崩裂，钻杆扭矩过大而开裂，同时高强度合金的耐磨性能够有效避免钻进过程中钻齿崩裂报废而无法进尺的问题。