紧邻机场滑行道的钻孔灌注桩施工关键技术

王建东

山西机械化建设集团有限公司（030009）

0 前言

我国某地区一处国际机场三期扩建工程项目建立起T1-S1 下穿通道。该通道位于机场航站区域和北建行站区的中间位置，南部新建S1 卫星厅，北指廊东侧区域北到T1 航站楼小机坪，整体呈南北方向设置总长度1 175 m。本次下穿通道主要包含暗埋段和敞开段两个部分，其中按每段总长度795 m，从飞机的滑行到下方直接穿越。根据机场三期工程项目扩建施工部署，本次下穿通道使用的是基坑明挖施工方式，明挖之后基坑会造成飞机滑行到中间位置出现中断情况。该机场在运营工作过程中，要求保证在整个下穿通道施工中，至少存在两条滑行道保持正常使用，以此满足飞机的双向通行要求，有效保证机场内部的东西两侧区域，飞行区相互之间的联通。

根据机场内部的设计要求，在飞机滑行道的两侧安全区域范围内施工，作业视为禁区施工。因此，在第一阶段施工区域的北段需要深入滑行到安全距离范围内27.5 m，属于禁区施工区域。通过对上述原因进行总结和分析，本次下穿通行道需要设置在T4 滑行道不停航、T3 滑行道间歇式关停的条件下，使用T0 滑行道完成T3 滑行道以及南部区域的第一阶段施工。

1 项目工程施工要求

为了有效保证机场内部各项工作的正常开展，T3 滑行道可在夜间飞机起降频率较低的情况下进行间接性的关停。根据相关数据信息分析，在T3 滑行道关停的条件下，T4 滑行到满负荷运行时间最长可以达6 h。因此，在第一阶段每晚禁区施工的时间需要控制在6 h 之内。相比于正常的施工工艺，钻孔灌注桩施工所需要的时间更少。除此之外，机场运营指挥中心根据每晚的天气条件情况，决定是否在禁区内进行施工。如果天气条件较差，为了保证飞机的滑行安全，指挥中心取消晚上的施工计划。如果出现大雾雷雨天气等，机场指挥中心可以要求进入禁区的施工人员以及相关的设备，在最短的时间范围撤离施工现场，并且恢复滑行道的正常运行。

本次项目工程施工过程中，T1-S1 下穿通道在第一阶段禁区范围内，总共设置出99 根维护桩、工程桩38 根，使用的是800 mm 混凝土灌注桩结构，其中维护桩设计长度21.5 m，工程桩设计长度25 m。考虑到禁区内部9.45 m 的基坑，最大开挖深度工程桩的实际成孔深度达到35.5 m[1]。

2 钻孔灌注桩施工技术选择分析

混凝土灌注桩施工过程中，主要分为成孔和承装两个施工阶段。成桩施工主要包含钢筋笼的施工就位、下导管、混凝土浇筑施工等多项流程，施工效率和施工质量的可控程度相对较高。但是在该机场区域范围内，软弱土层的厚度相对较大，地质条件构成比较复杂，因此会对钻孔灌注桩的成孔质量造成不同程度的影响。施工质量影响因素主要包含土质条件、设备类型、工艺参数、泥浆材料的相对密度等。设备的选型直接决定着整个成孔口施工技术的应用路线以及施工工艺，对于项目工程施工起到了重要的控制作用。

2.1 普通水文钻机正循环成孔施工工艺技术

该项施工工艺在使用过程中，选用的是CPS-10、GPS-15 型号的普通水温钻机设备。根据施工区域的地质条件不同，应合理控制钻进工作参数，控制泥浆材料的相对密度。通过正循环的方式利用水泥砂浆，将沉渣从孔口位置排放，携渣泥浆在经过沉淀和成渣分离处理之后，实现泥浆的循环使用单向工艺技术。该施工工艺的主要优点表现在操作流程比较简单、有成熟的经验，在机场的禁区特殊工作条件下，施工机械的形体大小比较适中，更方便调运和紧急撤离。该施工工艺的主要缺点表现在经过多次反复试验，对最终的成孔质量进行检测，在正常转速条件下容易出现扩径状况，局部位置的桩体直径超过了设计桩体形的150%，而这些扩径位置大多数和基坑内部的支撑标高之间形成重叠，因此这也意味着基坑开挖之后，无法及时进行钢围檩施工，无法及时形成基坑内部的受力支撑结构。因此，对于周边的飞机滑行道的使用安全造成比较严重的影响。通过增加水泥材料的使用量、合理调节泥浆相对密度、添加膨润土人工造浆等方法之后，扩径问题尽管有了明显的改善，但是仍然需要配合钻头的缓慢钻进，造成成孔的工作时间大幅度增加[2]。

2.2 压罐桩成孔工艺方法

在近几年的发展过程中，压灌桩施工工艺在混凝土灌注桩施工中应用越来越普遍。该工艺主要指的是使用专用的螺旋钻具设备，直接钻进到桩体的底部形成桩径，然后在使用钻具中空管道，由底部向上连续进行高压泵灌注混凝土，保证混凝土达到桩体结构的顶部位置，形成稳定性更强素混凝土桩。与此同时，使用螺旋叶片将置换出来的原状土直接取出，然后将整根钢筋笼振动插入到素混凝土桩内部，形成钢筋混凝土灌注桩。该工艺的主要优势表现在成孔的时间更短、质量更加稳定、单桩的施工效率更高。缺陷表现在施工机械设备的体积相对较大，设备的运输存在困难，紧急工作条件下无法在规定的时间内完成撤离，因此无法保证机场的整体运行的安全和稳定。除此之外，在混凝土灌注施工过程中，必须保证混凝土灌注施工的连续性和稳定性，灌注工作阶段导管的深度需要按要求控制，有效提高混凝土材料的灌注效率和稳定性

2.3 汽车钻反循环成孔工艺方法

该工艺主要指的是环介质流向从地面沿着钻具和孔壁的环状间隙直接进入到钻孔，至孔洞底部携带钻渣从钻杆内返回地面的钻进工艺。反循环钻进通常用于大直径的钻孔施工，适用于填土层、沙性土层、黏土层以及卵砾石层等。钻进工作效率相对较高，扩径现象更少，噪声相对较低，可以节省大量的电费。因为反循环汽车钻机设备主要使用的是直接吸出的方法，将土渣快速吸出，因此在成孔速度比正循环施工工艺快。将反循环钻机和汽车相结合，可以有效实现钻机设备自身的可移动性能[3]。

钻孔灌注桩施工技术的使用，可以有效控制工程施工过程中的噪声，并且可以延长各种施工机械设备的使用寿命。除此之外，该项工艺可以节省大量的施工成本投入量，提高建筑工程基础结构的施工效率和稳定性，进一步缩短项目工程施工周期

3 反循环成孔施工主要关键性工艺流程

3.1 护筒埋设

孔口位置埋设钢质护筒，用以护筒护柱孔口。护筒内径大于钻头直径150 mm，孔壁厚度在4～8mm，护筒的埋设深度为2 m，其上部设置1～2 个溢浆孔。在护筒埋设工作过程中，需要以桩体基础作为参照标准，中心偏移量不能超过30 mm，护筒周围用黏土分层夯实，在经过测量人员反复测量分析之后，不存在明显的误差，方可进入下一个施工环节。

3.2 钻机就位

钻机就位后确保基座平稳，转盘的中心和桩体之间的偏差不能超过20 mm，要保证做到三点一线。天车中心、回旋器中心和钻头的中心，要处于同一条垂线上，否则需要及时调整桅杆和钻杆的角度。钻机安装就位完成之后，要做好调频工作，保证成孔不会产生明显的倾斜和位移[4]。

3.3 钻进施工

钻进过程中为了有效保证孔壁结构的稳定性，要根据表层松散土的厚度，在孔口区域设置相应的护筒结构，同时还要测量水泥砂浆材料柱面高度。如果泥浆材料出现泄漏，应及时向孔洞内部补充砂浆。

3.4 泥浆外排

在成孔和回填土施工过程中，孔洞内部的泥浆材料需要根据事先挖好的泥浆沟进行排放，并由专业人员负责疏导。泥浆池中的泥浆要及时清理，保证钻孔内部的泥浆快速补充。

3.5 钻进过程中施工技术要点

第一，需要有效控制钻进压力、钻进速率，保证平稳钻进，同时需要保证钻孔的垂直度。

第二，要基于地质条件的变化情况，调整钻进技术参数，检查钻孔内部的构成情况，避免出现钻机倾斜等问题。

第三，充分保证泥浆头水平高度符合钻进施工要求，避免孔口位置产生严重坍塌情况[5]。

第四，接近设计孔洞深度的条件下需要有效控制钻进深度，做好钻进深度参数记录工作。在钻进到标准的设计深度之后，可以进行后续的清孔工作，有效保证孔洞底部的沉渣量符合标准要求。泥浆护壁使用的是孔洞内部自然造浆的施工方法，泥浆材料的相对密度控制在1.05～1.15。

4 结语

本次项目工程施工顺利完成，钻孔灌注桩的施工质量符合工程的施工标准。钻孔灌注桩施工中，没有对紧邻机场的滑行道造成明显的影响，整个工程项目施工效果非常高，达到了工程施工单位的预期目标，保证了机场各项工作的正常运转。