提高钻孔灌注桩在砂层地质中的成孔效率

成兰青

摘  要：根据G527与临苍公路义乌佛堂联络线工程施工第1标段地质勘察报告、工程的工期及施工重难点的要求，结合各项可影响因素决定采用旋挖钻机为钻孔灌注桩钻孔机械，本文就钻孔灌注桩在施工砂层地质成孔效率的问题及工法改进进行了综合论述，从而提高钻孔灌注桩在砂层成孔的效率，保证施工过程的质量以及施工进度。

关键词：钻孔灌注桩;旋挖钻机;砂层;成孔效率

一、工程概况

本项目路线起始于现有朝阳路与G527（佛堂大道）交叉口，设过江隧道1座（1488m），敞开段长384m，暗埋段长1104m，均采用明挖顺作法施工。由于砂层无承压力，所以隧道在砂层地质较厚区域设置钻孔灌注桩进行基坑围护，防止基坑坍塌，桩长以其嵌入中风化岩3-4m为准。

二、地质状况

工程地质层组的划分及其层序编号根据土层的物理、力学性质以及土层的时代和 成因，按照浙江省平原区第四纪地层层序综合确定。各工程地质层特征按从上到下的 顺序评述如下：

1.①1层：杂填土（Q4me）

杂色，稍湿，松散～稍密，局部中密。主要由碎石、块石、粘性土组成，含建筑 垃圾及砾砂等，硬物含量30～70%不等。分布于沿线道路，厚度约0.10～6.50m。

2.①2层：填筑土（Q4me）

杂色，稍湿，稍密为主，局部中密。主要由碎石、块石、粘性土组成，含少量建筑垃圾及砾砂等，碎块石最大粒径可达50cm，硬物含量40～70%不等，表层为约0.2米厚的混凝土或沥青路面。分布于沿线道路，厚度约0.90～5.00m。

3.②1层：粉质粘土（Q4a1+p1）

灰黄色，可塑-硬塑。切面较光滑，韧性及干强度中等，无摇震反应，含少量铁锰质斑点及结核。分布于冲积平原，顶板埋深0.90～5.00m，厚度约0.50～3.20mo

4.②2层：细砂（Q4a1+p1）

褐灰、黄黄色，湿，松散-稍密。主要由砾石及砂粒组成，含少量粘性土。分布于线路冲积平原路段，顶板埋深0.50～5. 80m，厚度约0.40～4.00m。

5.②3层：淤泥质粉质粘土（Q4f）

黄灰色、灰色，飽和，流塑，局部含有机质、腐殖质。局部分布，顶板埋深3. 70～6.50m，厚度约 1.30～2.30m。

6.②4层：圆砾（Q4a1+p1）

灰黄、褐黄色，湿，稍密-中密。粒径大于0.2cm含量约占65%， 一般为0.2～2cm， 少数大于4cm，呈亚圆形，母岩成分以凝灰岩、砂岩为主，大多质硬;间隙充填砂及少量粘性土。分布于线路阶地平原路段，顶板埋深1.10～7.00m，厚度约0.60～7.50m。

7.③1层：强风化粉砂岩（K2j）

紫红色，节理裂隙发育，岩石完整性差，岩芯较破碎，以碎块状为主，含少量全 风化产物。分布河床、河漫滩及冲积平原下部，顶板埋深约0.90～8.90m，厚度约 0. 20～1.60m。

8.③2层：中风化粉砂岩（K2j）

紫红、青灰色，粉砂质结构，薄～中厚层状构造，泥质或钙质胶结，岩芯一般呈短～长柱状，少数呈碎块状，节理裂隙较发育。分布丘陵及冲积平原、丘陵沟谷下部，顶板埋深约0.00～10.00m，控制层厚1.70～18.80m。

三、工程要求

钻孔灌注桩桩径800mm、桩底嵌入中风化粉砂岩中3-4m、成孔后孔底沉渣<50mm、成孔效率高、环境污染最小。

四、砂层地质钻孔灌注桩施工难点及改进措施

1、以砂层为主的复杂地质的钻进机械选择难点

本项目施工初期拟选择的钻机类型主要有：旋挖钻机、回旋钻机、冲击钻。旋挖钻机性能对比如下：

旋挖钻机的优点主要集中在：a、高度机械自动化。人工劳动少，成孔参数可控性高，高度统一体现了人性化、智能化、高效率。b、成孔速度较快。在一般地层中旋挖钻机是其它钻机4-6倍，大大缩短施工周期。c、钻头多样化、适应性强。旋挖钻机有多种钻头如：斗齿双开门钻头、牙轮取心筒钻、全牙轮钻头、截齿取心筒钻、单螺旋锥钻头、截齿双开门钻头。 可根据不同地质进行钻头更换使用。d、环保卫生。本项目施工均为干法成孔作业，旋挖钻在钻进中对现场及周边环境造成污染较小。e、工程造价经济实惠。

旋挖钻机的缺点主要：孔深较深时不易更换钻头、对钻机操作手要求较高、钻机也会受到施工地层地质的影响。在高度硬岩层、致密卵石层、孤石层易偏位。

2、砂层地质旋挖钻机的成孔难点

施工区域内的地质顺序为：杂填土、粉质粘土、细砂、淤泥质粉质粘土、园砾、强风化粉砂岩、中风化粉砂岩。受地区地质影响砂层成孔成为本项目钻孔灌注桩的施工难点之一。为此本项目进行两种方案的试桩施工：a、护筒直接由杂填土层深入中风化粉砂岩;b、护筒由杂填土深入粉质粘土，采用泥浆护壁。

针对旋挖钻机干作业法在砂层施工过程中无法成孔问题，具体解决方案如下：在桩位放样完成后对照地质报告计算相应桩位杂填土至中风化岩高度，以比该高度高出50cm护筒为本桩护筒利用打拔机械将810mm护筒由杂填土层打入中风化岩。护筒将桩孔与外界地质分隔开防止在砂层钻进过程中发生塌孔。另外，本施工区域内地下水位较低，成孔后基本为干孔，消除了由地下水冲刷，孔底沉渣无法控制在规范范围内的隐患。

该种施工工艺特点：钻孔灌注桩成孔易检测、最大程度避免了砂层对桩孔的影响、在钻进过程中可将地质对钻进的影响降至最低、可操作性极高、干法施工将场地及周围环境的污染影响降到最低、成孔时间短、沉渣易控制。

3、成孔后沉渣控制

基于本工程钻孔灌注桩在基坑围护及基础承载力大，沉降量的控制也就尤为突出。针对于沉降，桩基成孔后沉渣控制是防止桩基有较大沉降量的必要环节。沉渣控制主要措施如下：

a、护筒保证达到中风化粉砂岩;

b、成孔后放置钢筋笼前进行二次清孔，保证孔内沉渣在50mm以内;

c、控制导管距离孔底的高度，保证30cm-50cm，混凝土浇筑时保证首盘料的方量。利于上泛孔底沉渣。

五、结语

在该项施工中，经过方案尝试最终采用旋挖钻机进行钻进、护筒护入中风化粉砂岩干作业法提高砂层地质的成孔效率。两种工艺的对比是一种磨练也是一种挑战、更是对施工工艺及机械选择一丝不苟的态度。更是提醒我们在以后的实际施工中要不断的尝试。施工过程中要根据不同的地质选取适合的施工机械及施工工艺，提高成孔效率，高质量完成施工任务。

参考文献

【1】《G527与临苍公路义乌佛堂联络线工程施工第1标段勘察地质报告》

【2】《G527与临苍公路义乌佛堂联络线工程施工第1标段钻孔灌注桩施工方案》