富水砂砾层中钻孔灌注桩旋挖钻干挖法施工技术应用分析

富水砂砾层中钻孔灌注桩旋挖钻干挖法施工技术应用分析

朱光华

中国十七冶集团有限公司，安徽马鞍山 243000

摘要：本文通过方案优化和现场试桩相结合的方法为主，研究砂砾物理性能，及在地下水作用下孔壁性能状态，并对干挖法施工采取措施、改良处理达到设计、规范的要求的孔壁稳定性进行研究，从而确定新技术方案。

关键字: 富水砂砾层；旋挖钻；干挖法

1、概述

随着社会经济的快速发展，公路、市政工程及轨道交通涉及的桥梁工程建设的规模在不断的扩大。但是在桥梁建设的过程中，在受到场地限制、文明施工要求高，地下水丰富（如：砂砾地层等透水性材料）等采用旋挖钻成孔的桩基，采用干挖法施工成为一项非常重要的问题。地下水丰富区域地质结构多为砂层、砂砾、卵石或裂隙岩层等透水性较高的岩土特性，该特性地质结构不仅存在外力影响、地下水流动、冲刷下会打破周边平衡，出现自身崩解、坍塌现象，因而该类地质桩基机械成孔工艺多为泥浆循环法施工，利用泥浆护壁和平衡内外压力，使得孔壁保持平衡，而采用旋挖钻干挖成孔，必须改变施工工艺和采取相应辅助措施才能达到预期目的。

2、施工工艺特点

2.1通过分析富水砂砾层的物理性能以及在地下水和开挖外力作用下富水砂砾层的稳定性，采用加长钢护筒护壁旋挖成孔施工工艺，不仅有利于桩基成桩质量，且能防止地质不利情况下出现坍塌现象。该工艺不仅成桩质量高，结构安全，且施工速度快，利于环保。

2.2在多雨季节，施工场地狭小且砂砾层较厚的情况下，结合技术措施，通过试验确定富水地区桩基旋挖成孔泥浆排放的施工工艺。利用钢护筒原有结构，增加连接管道，在钢护筒循环利用拔出的过程中，同步进行泥浆排放，环保质量高，完全满足创文创卫要求。

2.3采用改良后的干孔法施工，省除了传统泥浆池的修建，且对处于市中心交通流量大的地段，采用干孔法施工不仅保证施工更安全，而且节省了大量劳动力，能全面满足文明施工要求，同时工效提高至少一倍以上，且能保证桩基质量优质。

3、施工控制要点

3.1施工测量

开工之前对桥梁相关的测量资料进行相应的核对和复核。专职测量人员可以依据相关的施工图和有关导线点对要施工的每个桥梁相应的桩位进行放线和定位，并及时设置控制桩，使用全站仪现场进行测量放线并及时做好定位记录工作。

3.2护筒制作

干孔法施工，考虑到钢护筒护壁比泥浆护壁利于安全文明施工，对成桩质量有保证，且地质条件差，故采用加长钢护筒护壁作法。所使用的护筒为长15m的加长钢护筒，建议该护筒内径比桩径大100mm，卷制的钢板厚度为14mm。

3.3钻孔

根据现场地质实际情况在钻孔过程中及时控制进尺的速度:当现场是从硬地层钻孔至软地层时，可适当地加快钻孔进尺速度；当现场是从软地层变化至硬地层时，要适当地减慢钻孔进尺速度；当现场是易缩径的地层时，扫孔的次数要适当地增加，以防缩径发生；当现场是硬塑层时，为提高钻进的效率，可以采用快转速的钻进方式；对于圆砾层需要慢转速慢地钻进及时出渣。

3.4护筒的埋设

使用干孔法下放护筒时，护筒的顶端应该要高出地下水位至少2m，先进行旋挖钻孔再埋设加长钢护筒，当钻孔到达砂砾层时，开始操作下放加长钢护筒，要求护筒深约15m。

在桩上交叉固定两条线，使两线之交点准确对准桩位中心。并用十字线交叉控制桩位中心，开挖下放护筒。顶端高程应高出原地面0.3米，且顶端应高出地面下水位不小于2m。

为防止反穿孔现象，护筒在相应土层中的埋深为1.0-1.5米。护筒埋设应准确，稳定，护筒中心应与桩的中心点重合。且保证灌注桩顶标高再加长不小于50cm的高度。护筒的倾斜偏差要小于等于1%

3.5终孔与清孔

当钻机显示器显示孔底标高符合设计的桩底标高要求后，要及时停止钻进，对孔位中心偏差和孔深以及钻孔垂直度等，采用有关测量的仪器、测绳等测量仪器进行全方位的检查。终孔后及时进行清孔作业，干孔清孔采用截齿双底捞砂斗进行捞砂。

3.6声测管布置

本工程桩基钢筋笼设4根直径57mm（壁厚为3mm）声测管，其长度应比桩长长0.5m左右，根据实际情况适当加长。安放钢筋笼时同时安放检测管，上下两节检测管接好后，下端用封头封死，不得漏水，定位管每隔2米使用铁丝绑扎连接在箍筋上，不可点焊。

3.7导管安装

灌砼的导管要在钢筋笼下完后及时安装完成。导管安装前，检算其配节长度及漏斗容量。导管内壁光滑，无粘附物，接管前用水冲洗其内壁。导管下口离孔底25～40cm。使用内径为300mm的导管来进行灌注施工，在使用前，导管要完成必要的密水承压、接头抗拉等测试试验，确保桩基质量。导管底口至孔底标高控制在0.25-0.4m。

3.8灌注水下混凝土

浇注砼前要进行检查，保证水泥砂石料这些原材各项指标满足施工设计要求，在砼拌和之前，对于骨料的含水量要及时进行精确的测量，便于拌和所需的用水量多寡的调整。砼出盘坍落度要求控制在180至220毫米这一区间。砼的灌注施工不能间断，需要尽量缩短拆除导管所需的时间，以防在砼导管内产生高压的空气囊。

4、施工技术创新特点

4.1通过地质报告分析和试验确定地下水、超厚砂砾层对孔壁造成影响和病害，确定加长钢护筒护壁成孔施工工艺创新特点。采用干孔法施工，省除了传统泥浆池的修建，且对处于市中心交通流量大的地段，采用干孔法施工不仅保证施工更安全，而且节省了大量劳动力，能全面满足文明施工要求。同时工效提高至少一倍以上，并使用配套机械设备利用效率显著提高，人工、机械费成本降低。采用增设钢护筒干孔法施工，不仅能保证安全文明施工，且能保证桩基质量优质。

4.2针对富水地区桩基旋挖成孔灌注混凝土过程中泥浆排放施工存在的缺点，提供一种富水地区桩基旋挖成孔泥浆的排放施工方法；该方法在加快桩基灌注混凝土速度的同时节约人工、机械费用，降低施工成本，保障施工质量，不仅对安全文明施工管理有帮助，还有经济环保的优势。

4.3自主研发的高架桥的钻孔灌注桩双钢护筒旋挖钻干挖方法,包括旋挖钻机、引孔钻头、设计桩径钻头、起重吊车、振动锤、孔口钢护筒、桩体长护筒组成，测量确定桩位，旋挖钻采用小直径钻头旋挖钻孔，松动土体，再通过振动锤、起重吊车相互配合，打入钢护筒护壁，成孔后边浇筑砼边拔钢护筒，该方法不仅能有效保护孔壁，确保质量、安全，且无泥浆排放、经济环保。

4.4自主研发的桥梁桩基旋挖钻施工组拼式钢护筒结构及其安装方法,根据桩基的设计桩长将钢护筒分成若干节，每节6-9m，利用旋挖钻进行干挖的施工方法钻孔完成与每一节护筒的长度相同的孔的深度后，利用吊车完成起吊安装护筒的工作，在护筒下放完成定位后，再进行钻孔，据此重复施工直至达到设计的孔的深度；在达到设计的孔的深度后，做好钢筋笼的安装工作，在灌注混凝土时，要根据混凝土上升的高度，相应地进行护筒的提拔、拆卸操作，直到混凝土灌注施工完成，该方法减少了泥浆循环工艺，钢护筒护壁可循环利用不仅保证成桩质量，且安全、文明施工有所保障及节约大量成本等优点。

5、结束语

本项目工程采用室内试验和现场的试验同时研究的方法，针对富水砂砾层中钻孔灌注桩护壁出现的问题，研究富水砂砾层的物理性能以及在地下水和开挖外力作用下富水砂砾层的稳定性，并能保证桩基质量，减轻了施工造成的污染、降低工程成本、确保施工安全、提高工作效率的目标。此成果具有很好的社会效益，具有很高的社会效益和推广前景。

参考文献

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［4］杜文举，樊正林，王德惠.旋挖钻机在中细砂层和粉细砂层中的钻孔施工[J];四川建筑2007年S1期。