高透水卵石地层旋挖钻施工技术

题 目 申报单位 姓名 作者 周卫明 高透水卵石地层旋挖钻施工技术 大盾构公司常德沅江隧道项目部 工作单位 大盾构公司常德沅江隧道项目部 职 称、职 务 工程师、工区经理 工程名称 常德沅江隧道工程 工程完工时间 本文以常德沅江隧道江北明挖段一期抗拔桩施工为工程实例，内容提要通过分析工程特点及地质情况，对高透水卵石地层旋挖钻施工技术进行分析，确定了最有效的工艺方法，对类似地层条件下的旋挖钻施工，具有一定的借鉴意义。 评推申荐审报等意单级见及位 综合评价该篇论文以具体工程实践为基础，对同类型卵石地层中的抗拔桩旋挖钻施工具有一定的借鉴和参考价值，技术水平较先进。文章主题明确适当、逻辑严密、文理通顺、用词确切、图表清晰、格式规范。 （盖章） 年月日 评审意见备注 集团公司（盖章） 年 月 日 高透水卵石地层旋挖钻施工技术

内容提要:本文结合常德沅江隧道工程抗拔桩施工实际情况，采用正循环旋挖钻施工工艺,施工效果满足设计要求，实现了施工进度快、环境污染小、成本低的生产目标，通过对旋挖钻提升速度、泥浆比重（粘度）改进，解决了旋挖钻机在复杂地层尤其砂卵石地层成孔难题，本文对其关键技术及安全质量控制要点做介绍，为类似地层尤其常德市砂卵石地层的桩基工程施工提供参考。

关键词：卵石层 钻孔桩 泥浆

前言：常德沅江隧道工程江北明挖段抗拔桩采用正循环旋挖钻施工，施工过程中主要存在卵石地层塌方、旋挖钻钻进速度比较慢的问题，通过对泥浆比重、粘度进行调节和旋挖钻操作手培训，解决了抗拔桩成孔难题。

一、工程慨况

常德沅江隧道工程一期抗拔桩59根、抗拔桩兼立柱桩15根，抗拔桩桩径为1000mm，采用钻挖钻方法施工，里程XKO+200～+220段抗拔桩桩身砼设计强度等级为C40，里程XKO+320～+392.4段抗拔桩砼强度等级为C35、水下混凝土。

二、地质条件

根据钻探与岩土取样分析鉴定，各岩层分布及特征自上而下，地层分布为杂填土、粉质粘土、卵石、粉土、圆砾层等。其中卵石层由于地下水的渗透，导致卵石层比较松软，旋挖钻施工过程中冲击荷载过大，就会导致卵石层塌方，给抗拔桩、立柱桩施工带来了很大的难度。

三、施工工艺流程

测量放样→埋设护筒→桩机就位→泥浆配制→钻机成孔→清孔→钢筋笼、格构柱制作与安装→下导管→水下砼灌注→完成 1、测量放线

测量班通过全站仪对抗拔桩桩位进行测定，对于已测定好的桩位要做好明显的标志和编号，并做好保护工作。 2、护筒埋设

（1）护筒埋设应保持筒身垂直，上口水平，护筒中心以“十字”架中心为准，对准桩位中心。

（2）护筒埋设应准确、稳定，与孔壁之间用粘土填实，粘土填筑高度要略高于原地面。 3、泥浆配制

泥浆采用膨润土造浆，泥浆循环钻进成孔，为防止或减少砂层垮塌，钻进时及时补充泥浆，保持孔内泥浆面高于地下水位1.0m，以保证足够水头压力，维护下部卵石层的安全、避免塌方。泥浆性能指标见表3.1所示。

表3.1钻孔桩泥浆指标表 检测项目 粘度 比重 单位 s g/cm3 范围 22s～26s 1.1～1.15 含砂率 PH值 % ≤10% 7-9 4、钻机成孔

成孔采用旋挖钻机，边钻进边注入泥浆护壁。在钻进中注意检测钻机钻杆的垂直度，回转平台的水平，并随时调整，做好详细记录。

在成孔施工中还应根据不同的地层适时调整进尺速度、回转速度、提放速度、泥浆配比等参数。特别在卵石层施工时时，进尺速度、回转速度、提放速度、泥浆配比等参数均需进行调整，避免塌孔。钻孔桩检查项目及允许偏差见表3.2所示：

表3.2钻孔灌注桩检查项目及允许偏差 序号 1 2 3 4 5 检查项目 桩 位 孔 深 孔 径 钻孔垂直偏差 沉渣厚度 规定值或允许偏差 ≤100mm 符合设计图纸规定 不大于设计图纸规定 <0.5% ≤100mm 检查方法 全站仪检查纵、横方向 测绳检验测定 钢卷尺测定 全站仪测定 测锤测定 5、钢筋笼、格构柱制作与安装 (1)材料验收、保管

进场钢筋必须有出厂质保书，并经过原材料抽检及焊接检验合格后方能使用，进料时应有专人负责验收,钢筋堆放下垫枕木，以免被地面油污污染。 (2)钢筋笼制作

本工程钢筋笼的制作在现场进行，对钢筋笼配筋的种类、规格、根数、间距不得任意变更。钢筋笼按设计图纸采用φ12钢筋设置护壁环，每2米设一道护壁环，每一组护壁环不少于4块，保证钢筋笼与钻孔的同心度和砼保护层厚度。 (3)钢筋笼的焊接

钢筋笼制作顺序：先制作加强箍筋，并焊接好闭合节点。将箍筋与主筋在制作架上点焊牢，成型后再缠绕螺旋筋。外形尺寸必须符合设计图纸要求，其允许偏差如表3.3所示：

表3.3 钢筋笼焊接允许偏差表 项目名称 允许偏差 钢筋笼直径 ±10 钢筋笼长度 ±50 主筋间距 ±10 箍筋间距 ±20 保护层厚度 ±20 同一平面主筋接头百分率不大于50%，两个接头间的距离不得小于35d。 (4) 格构柱制作拼接及安装

钢格构柱和型钢按图纸要求加工焊接，根据技术交底要求计算出各部件长度、宽度。格构柱采用Q235钢制作，4根等肢角钢L180*160，缀板采用4*缀板350*300*12@800；焊接方式为二氧化碳保护焊。 6、混凝土浇筑

抗拔桩导管采用直径为350mm导管，导管伸入长度距离槽底15cm，方便沉渣上涌，安装

完成后，开始浇筑混凝土，灌注过程中用测锤测探混凝土液面高度，推算导管下端埋入混凝土深度，并做好记录，正确指导导管的提升和拆除。导管下端埋入混凝土的深度达到4m时，提升并逐节拆除导管，然后再继续灌注。当确认已灌注至设计标高时，方可停止灌注，拔出导管，割断吊筋。待桩身达到一定强度后，进行回填。格构柱下设过程中要控制方向，便于后期支撑可以座在格构柱上，浇筑完成后须完整、正确、清晰、真实地做好原始记录。

四、钻孔桩卵石层处理施工技术

由于卵石层及流沙层分布较广，不确定因素太多，管理技术人员和作业人员的经验至关重要，尤其是一个有着丰富桩基施工经验的钻机手对地层的分析处理最为关键。前期由于采用旋挖钻机钻进成孔导致塌孔严重，后采取长护筒措施补救，但由此导致的桩基浇筑混凝土超方问题严重。针对常德沅江隧道工程抗拔桩遇到卵石层对成桩所带来的问题，项目部研究决定采用正循环钻机钻进成孔，对现场技术员和施工队作业人员进行专门的卵石层防塌孔专项培训教育。

对于卵石层钻孔桩施工，我们主要采取以下措施：

（1）根据设计单位提供的地质图纸，大致确定每一根桩的卵石层分布 （2）钻进中密切跟进，及时调整泥浆比重和钻进速度

（3）成孔后循环调浆，防止塌孔缩短施工工序的时间间隙，尽快浇筑。 1、确定卵石层分布

首先根据常德沅江隧道工程地质详细勘察报告和施工图设计，大致确定每一根抗拔桩的杂填土、素填土、粉质粘土、卵石层和粉土层、圆砾的分布。以一个施工阶段5根桩为单位，分发给每个钻机手，让钻机手在施工作业中，对地下的情况有了一个大致的了解，如下表4.1所示：

表4.1抗拔桩地质分布 深度（m） 1-2 2-7 7-16 16-29 29-35 35-45 地质描述 杂填土：土黄色黏土和砖渣 黏土：灰黄色，硬塑性状态 卵石圆粒：粒径3-5cm 卵石圆粒：粒径5-10cm 粉土：褐黄、褐灰色 圆砾：褐黄、黄色 2、不同深度的钻进情况

钻孔过程中, 开始7m钻进速度较快, 地层为杂填土及黏土层, 分层高度约在地面下2 m 处, 施工过程中无明显漏浆现象。进入7m 后, 钻进稍微困难、缓慢钻进, 从出料看, 地层应为卵石圆砾地层, 卵石最大粒径约为5cm(每次出料后表面有 2 块~ 7 块) 。进入16m时, 钻进较为困难, 卵石最大粒径达到10cm，其旋挖钻钻进时必须控制冲击荷载，否则会发生塌孔。

从混凝土浇筑来看, 02号桩超设计数量较为严重, 设计数量为21方 , 实际浇筑30方 , 扩孔系数约为 1.44, 扣除桩底超深0.3m,桩顶超灌0.5m,扩孔系数约为 1. 13, 其中下面15m, 扩孔系数略大。其他桩位扩孔系数均在 1. 15 以内。从混凝土浇筑看, 4 根桩基本无塌孔现象。但是在后续施工中部分钻孔桩在地面以下 10 m 范围内遇到了严重塌孔现象，不同比重、粘度泥浆的成孔情况如表4.2所示：

表4.2不同比重、粘度泥浆的成孔情况 桩号 02 09 11 13 15 16 泥浆比重 1.0 1.08 1.1 1.15 1.13 1.12 泥浆黏度 18s 20s 21s 26s 24s 23s 砼超方量 9m 9m 8m 2m 3m 4m 333333塌方情况 25米塌方，塌方到15米， 42米塌方，塌方到30米 35米塌方，塌方到24米 未塌方 未塌方 未塌方 通过表4-2数据可以看出，当泥浆比重≤1.1时，泥浆的稳定性较差，不能起到护壁作用，容易产生塌方，当泥浆比重≥1.12时，泥浆基本可以保持稳定，抗拔桩未发生塌孔，混凝土控制在正常超耗范围内。泥浆的比重、粘度可以通过掺入膨润土、火碱、纤维素来调节，减少抗拔桩塌方量，进而提高施工质量和减少成本。

五、结束语

常德沅江隧道工程一期抗拔桩施工由于卵石层等复杂地质的存在，给施工带来了困难。因此，我们需要认真核对设计地质资料，准确的掌握卵石层情况。卵石层防塌孔的处理方法较多，本文结合常德沅江隧道工程一期抗拔桩施工，给卵石层桩基施工提供一点参考意见。

六、参考文献

[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） [2]《交通标准化》，2010年，第8期

[3]《钻孔灌注桩施工技术》，中国建筑工业出版社,2011年 [4]《钻孔灌注桩设计与施工》，中国建筑工业出版社，2007年