特殊地质大桩径旋挖钻孔灌注桩二次成孔施工技术

楚文超 崔国柱

【摘 要】旋挖钻机在桩基直径2.0m以上、桩长较长且所处地质情况特殊的条件下进行钻孔灌注桩施工时，施工效率会大大降低，且成孔质量难以保证。论文结合工程实际施工情况，对二次旋挖成孔技术进行了总结，解决了旋挖钻机进行大直径钢筋混凝土灌注桩施工时存在的问题，对类似工程施工具有指导意义。

【Abstract】When the rotary drilling rig is used to construct bored piles under the special conditions of pile foundation diameter over 2.0m， long pile length and geological conditions， the construction efficiency will be greatly reduced and the quality of bored piles can not be guaranteed. Combining with the actual construction situation of the project， this paper summarizes the technology of secondary pore-forming， solves the problems existing in the construction of large diameter reinforced concrete cast-in-place piles by the rotary drilling rig， and has guiding significance for similar projects.

【关键词】特殊地质;大桩径;旋挖钻孔灌注桩;二次成孔

【Keywords】special geology; large pile diameter; bored pile by churning drive; secondary pore-forming

【中图分类号】TU74                                           【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）08-0174-02

1 引言

近年来，旋挖钻机设备技术逐渐成熟，现已广泛应用于各类桥梁钻孔灌注桩的施工中。对于桩径1.5m以下的钻孔灌注桩，可以通过一次钻进施工至设计孔径及达到桩底标高。具有施工效率高、钻进速度快、成本费用低、占用场地小的优势。

但对于桩径在2.0m以上、桩长较长且所处地质环境特殊的钻孔灌注桩施工工程，即便选用大功率旋挖钻机，同样会出现施工效率低、成孔时间较长进而导致塌孔的现象，甚至出现钻头脱落等情况。

为解决此问题，项目成立技术攻关小组，创新提出采用两次旋挖成孔技术进行大直径钢筋混凝土灌注桩施工，经工程实践证明，该施工方法高效高质、经济成本合理、操作简单可行，有很高的推广价值。

2 工程概况

长春市伊通河流域水环境综合治理工程—伊通河流域滨河道路工程东岸滨河路（分区界—北三环路）桥梁工程，全线长297.2m，主桥采用2m×100m独塔单索面混凝土斜拉桥，主塔基础钻孔灌注桩设计直径2.0m，桩长55m，考虑施工围堰空钻长度，其实际成孔长度达62m。项目利用二次成孔施工技术，顺利完成了主塔25根桩基的施工任务，经超声波透射法检测，其桩身完整性全部满足I类桩要求。

3 工艺原理

旋挖钻主要通过钻头回转破碎岩土，钻进时旋挖钻头切削面积随桩径扩大呈平方数上升，相应阻力呈平方数增大，钻头所受扭矩也呈平方数增加。一次性成孔过程速度缓慢，钻进困难。

采用旋挖钻机两次成孔工艺，即第一次成孔的桩径可按设计桩径的60%～70%（占总断面面积的50%）进行成孔，然后再按设计桩径进行第二次成孔。由于首次钻孔形成了垂直临空面，在二次成孔过程中，可有效减小旋挖钻头切削面积，从而降低钻进阻力，加快钻进速度。

4 施工工艺流程

测量放样→小孔径钢护筒插打→小孔径钻机就位→泥浆制备→钻进至设计标高→回收小直径护筒→大孔径钢护筒插打→大孔径钻机就位→钻进至设计孔径及标高→清孔成孔→下道工序施工。（图1）

5 操作要点

5.1 测量放样

采用全站仪放样，找出桩基的中心位置。在大小直径护筒埋设后和钻机开钻前，均应复测护筒中心位置及标高，并在护筒周围设置十字桩，以便在施工过程中控制桩位偏差。

5.2 小孔径钢护筒插打

护筒采用厚钢板卷制作而成，钢护筒内径大于钻头直径20cm，壁厚δ=10mm，顶部焊接加强钢筋和吊耳，并开1个溢浆孔。钢护筒中心竖直线与桩中心线重合，平面允许误差不大于50mm，护筒在竖直方向的倾斜度不大于1%，同时，确保护筒插入泥岩层，阻断砂层渗流。

5.3 泥浆制备

在一次成孔开钻前，应调制足够数量的泥浆，钻进过程中如泥浆有损耗、漏失，应予以补充。其高度应满足对孔内泥浆面高度的要求。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。泥浆的配比和配置方法宜通过试验确定，其性能应与钻孔方法、土层情况相適应。泥浆相对密度应根据土层情况适当控制，一般不超过1.2。在泥浆制备过程中，安排试验人员检测泥浆比重、黏度、含砂率等性能指标，直至符合规范要求为止。应按时检查泥浆指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标。

5.4 小孔径钻机成孔

小孔径钻机直径一般为设计桩径的60%～70%，在施工过程中，及时将钻渣清理出场外，钻头出渣临时堆放位置距离孔口不应小于6m。当钻孔离设计标高约1m时，应注意控制钻进速度和深度，防止超钻。钻进时，每回次进尺控制在60cm左右，开始钻孔时，要放慢旋挖速度，减少钻杆晃动。一次钻孔停钻标准：其桩底达到设计标高，且至设计孔深后，将钻具提离孔底0.3m左右继续旋转10min，确保底部泥浆护壁形成后再停钻移机。

5.5 二次钻进最终成孔

小直径桩成孔后，先使用吊机迅速回收小直径加长钢护筒，再下放与设计桩径相匹配的大直径加长钢护筒。为保证大孔径钢护筒能顺利振插至泥岩层，应增加钢刃脚。再次使用拉线法校对护筒中心、钻头中心与桩中心的偏差，满足要求后进行二次钻孔。钻进时，根据钻孔速度及时调整并补充泥浆，确保护筒内泥浆水头压力。在提升钻具时，应严格控制提升速度，确保钻具位置准确，并避免钻头碰触已完孔壁形成塌孔。

二次钻孔停转标准：其桩底达到设计标高，孔径满足设计要求，且根据钻渣样品确认达到持力层，至设计孔深后与一次成孔要求相同，将钻具提离孔底0.3m左右继续旋转10min，确保底部泥浆护壁形成后再停钻移机。成孔后应进行孔深检查，符合要求后，应立即进行清孔，目的是清理孔内钻渣，尽量减少孔底沉淀的厚度，保证钻孔桩的承载力。

6 优势分析

7 结语

特殊地质大桩径旋挖钻孔灌注桩二次成孔施工技术，即通过小直径旋挖钻机成孔在前，大直径旋挖钻机成孔在后的施工方式，有效缩小了旋挖钻头切削面，从而降低钻进阻力，加快钻进速度，减少孔壁暴露的时间，保证了成孔质量，在工期、质量、成本方面均有很大优势，可广泛应用于特殊地质条件下大桩径旋挖钻孔灌注桩施工。