大直径砂砾卵石层灌注桩施工技术与方法

砾卵石层大直径钻孔灌注桩施工技术与方法
田敏河南省岩土公司三门峡工程处472000
【摘要】：结合工程实例，对比分析了不同的施工设备、机具，施工砾卵石层大直径钻孔灌注桩的技术方法，并提出了施工中应注意的问题及解决方法。

【关键词】：砾卵石层钻孔灌注桩大直径
随着欧亚大陆桥连——霍高速公路的不断贯通，洛阳——三门峡段、三门峡——灵宝段也加快了修筑步伐，这给我处钻孔灌注桩施工带来了契机。

1998年以来我处先后承揽施工了七座桥的钻孔灌注桩，桩径Φ1500—2000mm，桩长25—60m不等。

同时还承揽施工了西安霸河大桥和渭河大桥部分钻孔灌注桩，桩径Φ1500mm，桩长26—42m不等（具体见表1）。

豫西桥位地层和陕西多数桥位地层普遍存在有不同厚度和不同粒度的砂、砾卵石层，加之桩径偏大、桩较长，施工难度大，因此施工技术含量高，现将施工技术方法介绍如下，与同行商榷。

钻孔灌注桩施工概况表
一、地层概况
除渑池县310国道与高速公路交叉施工的立交桥外，其余施工工地均在河床或沟谷两旁，且河床与沟谷又属于第四系地层，下部埋藏有古洪冲积砂、砾卵石层，一
般分为两大类：一为河床、河漫滩类型，地层为砂、卵砾石层、黄土（淤泥层）、卵砾石层、淤泥层等。

二为一、二阶地类型，黄土、卵砾石层、淤泥层、卵砾石层、淤泥层等。

砂砾石层与卵砾石层厚度不等，并具有膨胀收缩、分支复合、尖灭再现的复杂现象；地层不稳定，卵砾粒径大小不一，最小的10-20mm,最大的1000mm以上。

地下水比较活跃，卵砾石层均可见水，涌水量大小不等。

我处在三门峡青龙涧河大桥施工时，开挖埋设护筒十分困难（用30t/h潜水泵抽水也难以进行）。

含水层（透水层）属易坍塌漏失地层。

二、孔口的技术处理
孔口的技术处理决定钻进施工的难易程度，地层条件不同，技术处理方法也不同，方法如下：
1、护筒埋设法：主要用于地表没有漂石、卵砾石层的地层。

孔位处挖0.8-1.2m 深的孔，将护筒下入，周边用黄土围填夯实固定。

即简单易行，又保证了孔口的稳定。

2、灌注水泥圈法：主要用于地表含有漂石、砂砾石层的地层，易坍塌、水位较浅的地层。

实际处理方法有两种：其一、先开挖后灌注水泥圈，直至黄土交接部位；其二、边开挖边灌注水泥圈，至黄土交接部位。

3、人工挖孔法：主要用于地表为黄土，且水位埋藏较深的地层。

先人工开挖（水位以上），再用黄土填满，备用。

三、钻机机具的选用
钻机机具的选用在于匹配，我处在灞河大桥与其他六个兄弟单位共同施工，19台钻机及其配套钻具型号极不统一，一、有黄河钻、XY-4改装钻机，这类钻机采用Φ89mm钻杆；二、有GPS-15、GM20钻机，这类钻机采用Φ168mm钻杆。

钻头大同小异，均采用单腰带四翼或三翼刮刀钻头。

施工进度差异很大，黄河钻、XY-4改装钻机施工能力不足，钻进速度慢，也易出现机械和孔内事故，5-10d可成一孔；GPS-15、GM20钻机施工能力强，3-4d即可成孔，因此必须选择合理的钻机及其配套。

正确的匹配是：黄河钻、XY-4改装钻机：配Φ89mm钻杆，施工Φ1000mm以下钻孔；GPS-15钻机：配Φ168mm钻杆，施工Φ1500mm以下钻孔；GM20钻机配Φ168mm或Φ219mm
钻杆，施工Φ2200mm以下钻孔。

四、冲洗液的选用
在豫西和陕西施工桥桩时常遇卵砾石层，因此冲洗液的选择十分重要。

冲洗液粘度低保护不了孔壁，也难以携带砂和卵砾石；冲洗液粘度高，孔壁易形成较厚的泥皮，成桩后严重影响桩的承载力，造成桩与桩沉降差异较大。

一般情况，初始钻进（孔深<10m）时选用黄土造浆，进入黄土地层后孔内自然造浆，因此必须及时排浆、调浆。

工程施工中多数单位为减少投入、降低成本，很少采用化学药品制浆，利用自造泥浆携带孔内沉渣，孔壁上形成泥皮厚度大于5mm，甚至达到10mm，影响侧壁摩阻力。

因此建议选用优质低固相（化学制剂处理的）泥浆，比重控制在1.10-1.15、粘度控制在25-30S之间比较合理。

施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水外位1m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上，只有这样才能保持孔壁稳定。

五、清孔换浆
清孔换浆属两个程序。

第一：清孔，主要是将孔内的岩渣清出，使孔底沉渣符合规范要求（<300mm）；第二：换浆，主要是将孔内稠浆换成稀浆，保证灌桩质量。

一般情况下，清孔时间长，换浆时间短。

1、大于5mm厚的泥皮，应先采用刷子冲刷孔壁，终了进行清孔，把孔内沉渣、刷掉的泥皮清出，然后再进行微量的换浆工作，泥浆比重调整至 1.15-1.25，粘度22-25，含砂率<8%，即可终止换浆。

2、小于5mm厚的泥皮，长时间清孔，微量调浆，其方法同上。

如我处在某工地施工时，因清孔时间太短，孔内砂、卵砾石块等沉渣没清彻底，就开始换浆，致使停泵后孔底沉渣厚度大于规范要求,导管无法按规定下到位，边冲边下，勉强下到预期位置，停泵灌砼。

六、成桩速度与成桩质量
灌注成桩速度与成桩质量往往是成正线性关系的，灌注速度越快、越顺利，成桩质量越好。

往往造成断桩或桩体不密实，多因灌注速度慢，清孔换浆不彻底、砼的质量不高和操作不当等。

我处在陕西西安灞河大桥和渭河特大桥施工时，全部采用商
品砼灌注，灌注成桩后经检测无一缺陷桩；而在豫西高速公路桥施工时，采用人工搅拌砼灌注，成桩后经检测，存在一定问题，如青龙涧河大桥施工30条桩，8条桩有缺陷。

这表明成桩质量的好坏，主要取决于泥浆的调节和维护、清孔的质量和效率、初灌量、灌注速度和砼的质量。