城际铁路复杂地质条件下钻孔灌注桩施工技术

古建波

（中交四航局珠海工程有限公司，广东 珠海 519080）

1 工程简介

1.1 工程概述

珠海市区至珠海机场城际轨道交通工程拱北至横琴段项目从广珠城际铁路珠海站（DK0+140），沿昌盛大道向西跨前山水道，沿南湾南路地下敷设，于横琴大桥下游约500m下穿马骝洲水道至横琴岛，沿环岛东路穿横琴山至珠海长隆海洋公园（DK17+145）。线路全长17.005km，沿线分布有车站7个（分别为珠海站、湾仔北、湾仔、十字门、金融岛、横琴口岸站以及长隆公园站）、路基160m、前山水道特大桥1座、联络线大桥1座、横琴隧道1座、有砟轨道860m、无砟轨道16336m、四电工程及装饰装修工程等。

1.2 工程地质

珠机城际轨道交通沿线地层主要分布有冲积、洪积、海积及海陆交互相沉积的黏性土、粉土、各类砂、软土和燕山期花岗岩，各地层间为不整合接触或断层接触。沿线工程地质条件较为复杂，前山水道特大桥段（DK0+140～DK2+239.65）地表多覆盖人工填土，厚0.8～6.0m；下为海陆交互沉积及冲洪积的淤泥、淤泥质土、粉质黏土以及粉砂、中砂、粗砂、砾砂层，总厚度15.1～40m；下伏基岩为燕山期侵入的花岗岩（γ52），全～弱风化，全风化层岩芯呈砂土状，厚度一般为20～40m，钻孔揭示的全风化层最大厚度＞45.5m，强风化层厚1.9～22.2m，下为弱风化层。

2 施工工艺流程

根据桩长、桩径、地质及周边建筑物情况，适用于该工程的灌注桩施工工艺主要有冲锤冲击成孔工艺和旋挖钻旋挖成孔工艺。两种工艺各有优缺点，其中冲锤冲击成孔工艺存在对邻近建筑物产生振动、产生较大量泥浆的局限性[1]。因此，该工程灌注桩施工工艺选择如下：前山水道特大桥0#～15#墩和联络线6#、7#墩，距离正在营运的广珠轻轨珠海车站及正在施工的港珠澳大桥联络线隧道较近，既有建筑对振动有要求，拟采用旋挖钻工艺施工；其他墩位灌注桩离建筑物较远，将根据综合施工成本择优选择。

钻孔灌注桩施工顺序：测量放样→钻机就位→开孔→提钻→孔口护筒埋设→泥浆注入→钻进施工→清孔→成孔检测→钻孔结束。将挡砂板安装在钻头位置，清理干净井孔中的沉渣，对沉渣密度、黏度和厚度进行检测，检测合格以后，才能进行二次清孔作业。导管和钢筋笼下放结束以后，对孔底的沉渣厚度进行测定，如果存在超标的情况，需要进行二次清孔，使用泵吸法完成二次清孔。具体施工工艺流程如图1所示。

图1 施工工艺流程

3 施工工艺

在钻孔灌注桩施工过程中，经常遇到溶洞、砂质泥岩、圆砾土、砂土、粉质黏土、冲积淤泥、人工杂填土以及地下水等复杂的地质情况，施工中任何一个环节出现问题，都会给成桩质量造成严重的影响。成桩过程中易于出现的质量问题有桩底沉渣过厚、桩身夹泥、钢筋位置错位、桩孔偏斜以及缩径等，给桩基的承载力造成了严重的影响[2]。因此，施工时，应认真分析成桩质量的所有影响因素，积极采取有效措施解决，对施工各个环节进行严格的管理，从而使施工质量满足设计的要求。

3.1 埋设护筒

对桩位进行精确的设置，将护桩埋设在中心桩位的四周。根据护筒的直径挖掘到地下1m左右的位置，采取旋挖钻机与人工相结合的方式完成埋设施工，保证护筒位置的稳定性。护筒四周的黏土需要均匀、对称回填好，采取分层夯实的办法确保其稳定性。护筒埋设完成以后，再次对桩中心位置进行校对，使其满足设计的要求。

3.2 钻机就位

在钻进施工前，调整钻机，确保其垂直和水平；对钻杆进行伸缩处理，使桩位中心与钻头底部导向尖对齐。在检测时，主要的依据为钻头外壁到护桩之间的有效距离，孔位偏差必须控制在最小的范围值之内。

3.3 钻孔

使用跳桩法对排桩或群桩施工，若桩位钻孔位置是已灌注成桩的两侧，需要等已灌注钻孔桩混凝土强度达到设计值才能施工，防止给相邻的已灌注桩造成影响。泥浆沉淀处理器、泥浆分离器、泥浆池和泥浆搅拌机构成了制备与循环分离系统，优质膨润土是泥浆的主要材质。钻孔施工时，应及时清理混凝土浇筑时溢出的废弃泥浆和沉淀池中的沉渣，对泥浆外溢问题进行严格的防控，弃渣一定要运送到指定位置，不可以随地乱弃，以避免对四周环境造成污染。

3.4 清孔

钻孔深度满足设计标准后，需使用超声波桩孔检测仪对孔底沉渣量、孔形、孔径和孔深进行详细检测，待监理工程师验收合格后方可清孔。借助钻机的反循环系统完成清孔施工，钻头空转实现循环换浆清孔施工，清孔的同时也要将护壁上的泥浆清理干净。需注意的是，通过加深钻孔深度的方法来取代清孔作业是不可取的。导管和钢筋笼安装结束后，需要在水下混凝土浇筑施工前对桩底沉渣的厚度进行检测，若检测结果显示沉渣厚度超标，应立即采取有效措施进行二次清孔。

3.5 加工与吊放钢筋笼

使用长线法对钢筋笼进行加工，钢筋笼分为2～5节制作加工，每一节的长度为18m，调整节为最后一节。每根桩的钢筋笼需要按照设计的长度编号，相邻节段在台架上对应捆绑。底节钢筋笼安装的声测管需要焊接在钢筋笼的外面，其余各节需要全部捆绑在钢筋笼里面。应用专用托架完成钢筋笼吊装，使用平板车将钢筋笼运输到施工现场，在孔口进行吊放时，需要使用25t吊车施工。钢筋笼下放前，需要对钢筋笼的垂直度进行检测，上节和下节钢筋笼对接时的中心线要确保在同一直线上；主筋对接完成后，使用直筒螺纹或电弧焊连接接头。完成钢筋笼安装后，将钢筋笼的4根加长主筋焊接在钢护筒上，有效预防混凝土浇筑时钢筋骨架出现上浮的情况。

3.6 浇筑水下混凝土

水下混凝土浇筑施工前，需要将准备工作落实好，应急材料和设备要备足，使混凝土浇筑时间得到保证，必要时可以在混凝土中添加缓凝剂，以确保整个工程的施工质量满足设计的要求。导管要使用专用的卡口式导管，导管制作时要确保无局部凹凸、顺直、内壁光滑、坚固。导管的内径要保持一致，误差要控制在2mm内；导管下放时位置以居中为宜，下放速度要保持匀速，防止与孔壁或钢筋笼发生碰撞。首盘混凝土浇筑施工以前，孔底与导管底部的距离需要保持在48cm左右[3]。水下混凝土浇筑施工前，需要对孔底泥浆沉淀厚度进行检测，如果沉渣厚度超出了设计值的范围，需要立即二次清孔。浇筑施工以前，需要压气或射水5min左右，使孔底的沉渣得到均匀的搅动。水下混凝土浇筑时，计算出首盘混凝土的浇筑量，保证首盘混凝土浇筑完成后导管埋入混凝土中的深度大约为1m，确保导管底部间缝填充充分。在浇筑时，随时对孔内混凝土面的上升高度进行监测，使其缓慢、平稳地上升，逐级、迅速地将导管拆除，每次导管提升都要检测管内混凝土面高度。浇筑混凝土施工要具有连续性，施工过程不可出现中断的情况。

3.7 特殊地质钻进

砂层施工时，由于泥浆在使用过程中会受到不同程度的污染，含砂率不断增加，泥浆指标很难得到有效控制，钻进时一定要对泥浆指标进行检测；同时，将性能指标合格的泥浆注入其中，避免出现坍孔问题。要想使钻头磨损得到有效控制，使孔壁稳定性得到维护，就要对泥浆配比进行科学调整，不断增强泥浆的附着力，对机械设备进行换速变挡，借助液压缩进装置完成加压。在对砂石层进行钻孔施工时，可以将适量的黏土球投入孔洞，使孔壁的稳定性得到保证，同时将闭合阀板安装到下入孔洞内的钻头上，使提钻过程中的砂砾石散落问题得到高效解决。

3.8 检测成孔

探孔器长度是桩径的5倍左右，外径与钻孔桩的直径相等，检测时需要吊入钻孔中。监理工程师需要对检测结果进行复审，检验合格后使用换浆法完成清孔。在清孔过程中，孔内水位要比河流水位和地下水位高出1m左右，从而使坍孔问题得到有效抑制。清孔结束以后，使用开口铁盒对孔内不同位置的泥浆进行收集检测，待检测结果合格后方可吊放钢筋笼，进而开展水下混凝土灌注施工。

4 结束语

综上所述，钻孔灌注桩施工技术在我国相关工程建设中得到了广泛的使用，但是其在实际应用时发现了很多的问题，需要施工企业对钻孔灌注桩施工技术不断进行深入探究与优化，使工程施工质量满足设计的标准，促使行业施工技术朝着更加先进的方向迈进。