钻孔灌注桩穿越抛石层的成桩施工工艺

前言
在钻孔灌注桩施工中，为保证施工周期及施工质量，结合施工成本，经常采用不同的成孔工艺结合的方式进行桩基施工。以昆山中环快速化改造工程为实例，介绍在特殊地层结构中2种成孔方式结合的施工工艺。
1工程概况
昆山中环快速化改造工程，工程量大，工期紧。桩基施工的效率成为影响中环高架桥梁施工进度的重要因素之一。因此，在本工程的施工中，结合实际情况，及时调整施工工艺，成为达到施工目标的重要手段。
在跨苏浏线大桥东半幅水下桩基施工中，施工区域地质总体上以上部黏土，下部粉土粉砂为主。由于受到原自来水管线搬迁余留抛石影响，回旋钻机在常规成孔施工中，遇到难以钻进的问题。仅采用GPS-20回旋钻机成孔，在抛石范围内成孔效率低，设备易损坏。导致施工周期拖延、施工成本加大的问题。
2施工工艺
在探明抛石层厚度后，钢护筒由12m长增加至17m，保证穿过抛石层并且入土深度达到要求。同时调整施工设备，考虑到地层下部主要以粉土、粉砂为主，冲击钻施工至地层下部，钻头难以回弹，施工效率变低。因此，抛石层成孔采用冲击钻成孔，主要施工抛石层及较硬的地表土层，成孔孔壁坚实、稳定，坍孔少；施工至下部地层，移机后更换回旋钻机成孔。
2.1施工放样
桩位经过放样，打设钢护筒并设置十字桩线，同时加长护筒保证护筒穿过抛石层足够深度，确保孔壁稳定，防止发生坍孔、串孔等现象。
护筒打入抛石层后，由于抛石空隙较大，土层稳定性差，容易产生串孔甚至坍孔。为确保顺利成孔，在加长护筒的同时，现场还需准备部分水泥，视成孔情况，于必要时向孔内加入水灰比1∶1的水泥浆填充孔隙，对孔壁进行稳定。
2.2开孔作业及冲击钻成孔
由于冲击钻开孔作业效率较低，利用回旋钻机低挡慢速进行开孔作业，钻进至河床底9m深处移机，采用冲击钻穿越抛石层，冲击钻就位，冲击钻中心对准钢护筒中心。由冲击钻进行锤击施工，抛石表面基本平整，适于冲击钻直接进行施工。
冲击钻成孔对泥浆性能要求与回旋钻不同，冲击钻成孔对孔壁干扰大，需加大泥浆相对密度。开钻时先用冲击钻以小冲程（锤高0.4～0.6m）反复冲击造浆。使孔壁坚实不坍不漏。
待钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，本阶段冲程范围在1～3m。
在初始阶段深约1～2m，为使钻渣挤入孔壁，减少掏渣次数，正常钻进后应及时掏渣，确保有效冲击孔底。在调整冲程时，均匀地松放钢丝绳的长度。一般在松软土层每次可松绳5～200px，在密实坚硬土层每次可松绳3～125px。
过程中必须合理松绳，松绳过少，形成打空锤，使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的意外荷载，遭受损坏；松绳过多，则会减少冲程，降低钻进速度，严重时使钢丝绳纠缠发生事故。为正确提升钻头的冲程，在钢丝绳上做好长度标志。
在冲击成孔过程中及时进行取渣，取至泥浆内含渣显著减少，无粗颗粒，相对密度恢复正常为止。取渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维护水头高度，投放黏土自行造浆的，一次不可投入过多，以免粘锥、卡锥。
2.3成孔施工
成孔作业需连续进行，一旦因故停钻，必须将钻头提离孔底5m以上，以防止坍孔埋钻。在取渣后或因其他原因停钻后再次开钻，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。
整个成孔过程中，保持孔内外水头差。冲击钻施工过程中，钻进至河床底约14m处，成孔施工穿过抛石区进入松软粉土层，锤击贯入度明显减少，成孔效率降低。此时停止冲击施工，移走冲击钻，更换回旋钻进入下层地质钻孔桩成孔施工。
回旋钻机就位，保证钻头与钢护筒垂直，采取常规回旋钻施工工艺。更换设备后泥浆采用原浆，并且及时测定出浆口泥浆指标，必要时参考试成孔的试验结果（即泥浆配比为：水∶膨润土=100∶9。此配比下的人造泥浆相对密度为1.07；黏度27s），冲击钻施工用泥浆相对密度较大，视情况需调整泥浆浓度。
本工程施工在水中成孔，更换设备后泥浆性能满足施工要求，无需调整泥浆浓度。
开钻时，低挡慢速钻进，钻到冲击面以下1m后，采用正常钻速成孔（表1）。成孔过程中，采用测绳探孔深。

表1　各土层的钻机钻进速度控制指标参考值

3结语
本工程施工过程中，利用回旋钻的优势进行开孔作业，之后采取冲击钻穿越抛石层，冲击钻成孔效率降低后，再利用回旋钻进行下层粉土施工。
通过不同设备的配合施工，避免了因清除大量抛石，浪费大量的时间，还有效防止设备的损坏，节省了施工成本，提高了施工效率，同时保证了施工质量。冲击钻结合回旋钻施工，施工过程中的设备的交替，在栈桥平台上完成，现场调控作用尤为重要，为以后类似的施工积累了宝贵的经验。
施工结果表明，在现代化工程施工中，单一的施工工艺已经不能完全满足施工技术的需要。多种施工工艺的结合，不仅明显提高了施工效率，降低了施工成本，同时也增加了企业在日趋激烈竞争中的生存能力，必将成为越来越多的建筑施工企业的不二选择。

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