水下卵石地层旋挖钻孔桩成孔施工工艺研究

高培成

【摘  要】穿越长江中下游地区的某特大桥多处水中桥墩采用旋挖钻进行施工，该区域水流湍急且桩基持力层位于卵石地层，极易发生工程事故。因此选取在68#墩附近进行旋挖试桩，总结出一套针对性强、行之有效的卵石地层旋挖钻钻孔桩施工方法，对旋挖钻孔过程中存在的问题进行分析，提出成孔质量控制关键点，为相类似工程提供借鉴。

【关键词】旋挖钻;卵石地层;质量控制

引言

某大桥全长1150m，穿越长江中下游区段，其中多个桥墩位于水流湍急区域，且该区域下部地层中的卵石层较厚，为桩基的持力层。多个墩台的桩基采用旋挖钻成孔工艺施工，在富水卵石地层中采用旋挖钻孔存在较大的成孔风险，其质量难以得到保证。因此需选取合理的位置进行旋挖试桩，形成一套针对性强，施工效率高且安全的施工工艺尤为重要。

综合考虑场地、施工便利性及材料运输等问题，本次试桩选在68#墩钻孔平台东侧进行，如图1所示。68#墩钻孔平台已经施工完成，为试桩提供了施工场地。根据地质勘察报告，68#墩从-33.2m开始为卵石土地层，层厚较大，具备代表性。

1. 施工准备及计划

当前场地硬化已基本结束，道路畅通;68#墩钻孔平台已搭设完成。目前项目部相关技术人员已经到位，项目总工全程监督指导，第2工区负责具体工作的实施，测量队全程监控，试驗室对泥浆及混凝土性能指标进行现场控制，电工全程配合。

材料方面，水泥、砂石料以及用于造浆的膨润土、PAM、纯碱均已进场且备料充足，C30砼已完成试配工作;施工用水考虑当地水质不满足施工需要、项目水源协调工作暂未完成，试桩用水采用罐车外运。

项目部在前三次试桩施工中不断总结、调整，初步确定了符合卵石地层钻孔桩施工需要的泥浆配比。本次试桩采用6月21日第三次试桩最终使用的配比，组分及其比例如表1所示。

考虑新制膨润土泥浆3小时后就有一定的溶胀性，不足以满足卵石层旋挖施工的要求，必须存放24小时，经充分水化溶胀后方能使用。68#墩桩基设计方量为132.5 m3，取扩孔系数1.2，考虑20%的泥浆损耗，需要190.8 m3的泥浆。因此，现场制备200 m3泥浆，以保证试桩施工的顺利进行。

2. 试桩成孔流程

（1）护筒打设。护筒打设的原则为：在保证钻机施工安全的前提下尽量远离桩位。打设控制顶标高为7.4m，比平台顶面低10cm，由此反算的护筒底标高为-15.6m，进入粘土层2.2m。护筒搭设完毕后将其以平联与周围的4根钢管桩连接，使其形成整体从而具备足够的刚度。

（2）成孔。开钻前进行设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备，并备有可靠的自发电系统和满足要求的混凝土供应。钻进过程严密观测潮水高度，随时注意补充浆液，维持孔内的水头高度。孔内泥浆面任何时候均应高于水面1.5～3m。

（3）钢筋加工及安装时间模拟。因项目钢筋加工场地尚未建设完成，试桩不再下放钢筋笼，仅以素砼进行灌注。成孔后留置6个小时再进行灌注，用以模拟钢筋笼的下放。

（4）灌注混凝土。拟采用试验室最佳试配方案的海工C30砼进行试桩的灌注;砼灌注由汽车泵配合砼罐车进行，灌注前在拌和站附近的空地对导管进行密水试验。

3. 注意事项

陆地桩试桩时发现，本地区部分卵石层存在粒径大、不夹泥等特点。针对该情况，结合前三次试桩的经验，在水中桩试桩施工中须特别注意以下事项：

（1）钻进到卵石层时向孔内添加粘土;钻头下放后先进行反转，一方面使粘土嵌入卵石层，另一方面增大泥浆比重，确保护壁良好。

（2）钻进过程中，提钻及下钻头的速度应缓慢。

（3）严密观测孔外水位，根据潮水涨落及时调整孔内浆面高度。

（4）钻进到卵石粒径较大的地层时，减小钻进量，至钻头1/3容量即提钻，不可满钻。

4. 结论

本文通过对水中卵石地层旋挖钻施工过程中成孔施工的现场试验环节，结合实际工程对试桩过程中存在的问题进行了分析，为相类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

[2]《港口工程桩基荷载规范》（JTS 144-1-2010）

[3]《钢-混凝土组合桥梁设计规范》（GB50917-2013）

[4]《港口工程桩基规范》（JTJ254-98）