块石、漂石地层钻孔灌注桩施工技术总结

块石、漂石地层旋挖钻孔桩施工技术总结

（中铁二局第四有限公司北京磁浮项目部向兵兵）

摘要：一直以来，钻孔桩施工是各大工程项目施工中的一项重要组成部分，使用旋挖钻孔的理论技术也日趋成熟，但对于某些特殊地质情况的施工仍面临许多问题。本文就北京磁浮交通示范线（S1线）车辆段与综合基地项目在综合办公楼钻孔桩施工中遇到块石、漂石地层等特殊地质情况的施工进行了详细的阐述，分析并总结了钻孔桩施工遇到的各类特殊难题，以此扩充钻孔桩施工的理论技术宝库。

关键词：钻孔桩技术总结特殊地质块石、漂石地层

1工程概述

1.1工程简介

本工程为北京市中低速磁浮交通示范线（S1）线西段工程车辆段与综合基地，位于北京市门头沟区。本工程包含有出入段线、车场线、试车线桥梁，车辆检修库、运用库，综合办公楼、派出所等主体结构，是一个综合的大型轨道交通车站。

图1 北京磁浮S1线西段工程车辆段与综合基地鸟瞰效果图综合办公楼分为A区和B区，呈L形布置，长78m，宽70m，地下两层层，局部五层；综合办公楼钻孔灌注桩采用旋挖钻孔施工，桩基受力类型为端承桩（共计桩基174根），端承桩设计桩径1.0m，设计桩长要求进入中风化岩层不小于一米，设计灌注桩采用钢筋笼及混凝土灌注而成，混凝土强度C35。

图2 综合办公楼局部鸟瞰效果图

1.2场地地质特征

1.2.1水文地质特征总述

车辆段施工场地属北京地区第四系地层，厚度一般约小于50m，无断裂层经过。本标段场地无滑坡、泥石流、岩溶及不稳定斜坡等不良地质作用，也无地面塌陷、地面沉降、地裂缝和活动断裂等地质灾害。场地除有填土和混合土分布外，无软土、湿陷性土及膨胀土分布。

深度35m左右以下的碎石类土层中可能分布有承压水，但深部承压水承压性较小，对桩基施工影响较小。地下水对砼结构及砼结构中的钢筋具有微腐蚀性。场地范围内地下管线较少，仅分布有少量居民生活用上水、下水管线和电线。

1.2.2特殊地质特征介绍

综合办公楼特殊地质为原地面以下0.5m~6m均为块石、漂石层，块石粒径在50mm~200mm的占有25%，粒径在200mm~800mm的占有55%以上，且其中含有较大粒径的漂石、孤石块，漂石、孤石块最大粒径1700mm，还有部分房屋地基层（包含有砖石块层、钢筋混凝土层）。大粒径孤石块（圆砾、卵石）粒径大、分布随机性较强，石块强度高、不易破碎，对旋挖钻孔施工影响较大。

综合办公楼基岩面（中风化岩层）起伏较大，基岩顶标高变化从71.2m到100.7m，当同一建筑物需要采用多种地基形式时，相邻桩基之间可能会产生较大的差异沉降，不利于变形控制。

图3 测量块石漂石层深约5.5m 图4 土方换填挖出粒径孤石、块石

2工程数量

综合办公楼钻孔桩共计174根，桩径1.0m，设计桩长要求进入中风化不小于一米，实际桩长范围为7.17~34.73m，平均桩长17.65m，总桩长2030m。

3施工重、难点及安全与质量控制要点

表1 施工重点、难点

表2 安全控制要点

4 施工方案比选

4.1 钻孔施工方案比选

针对本工程施工场地的实际特殊地质情况，拟定以下几种方案，以解决钻孔桩施工中存在的难题。

（1）方案一：人工护壁法

采用旋挖钻机开挖，每次进尺0.8～1m，人工分节支模现浇混凝土护壁至原状土层，起护筒导向、稳固松散层的作用，人工护壁层一旦穿过块石、漂石地层，即可采用正常旋挖钻机施工。

本方案施工工艺较繁琐，施工安全隐患大，人工护壁有凝结期使施工进度受影响较大，钻孔遇大块漂石、孤石时人工不易取出；本方案优点在于可有效解决块石、漂石地层的坍孔问题，成本较高。

（2）方案二：挖方换填法

使用挖掘机，挖除表层以下6m范围内的碎石杂填土及块石、漂石地层直至挖到原状土层，而后运送粘土分层回填至原地面标高。换填对象：承台桩基宜以承台为单位挖方换填，筏板桩基宜全范围挖方换填；统计换填量为：G轴～M轴需换填1170㎡，A 轴～F轴需换填3010㎡。

本方案施工工艺简单，安全可靠性高。采用此方案可完全清除表层块石、漂石地层，保证旋挖钻能正常施工，且换填范围成孔质量好，扩孔和塌孔较小，不影响施工进度，但此方案工程量较大，成本略高，

（3）方案三：回填粘土法

浅埋护筒，干孔钻进至块石漂石土层塌孔后，向孔内干抛粘土，再采用钻筒反转挤压，粘土可通过钻筒挤压至附着于孔壁，形成护壁。

本方案钻进穿透块石漂石土层后，因钻孔振动及提升钻筒时的扰动，桩周挤压粘土

护壁层开始塌落，直至护筒悬空。因块石漂石土层渗水严重，钻机过程中若坍孔严重，因旋挖钻机自重较大（约65t），松散地层极易发生钻机周边土体下沉，易造成钻机倾翻。且在水下混凝土灌注前、灌注过程中均可能塌孔，将影响桩基施工质量，造成工期延误、经济损失。

（4）方案四：孔内回填混凝土护壁法

按常规方法浅埋护筒，钻进过程中若塌孔，清除孔内塌方后及时回填C15混凝土，静置12h后旋挖钻孔，余下桩周混凝土作护壁作用，边挖边护直至粉质粘土原状土层。

本方案施工工艺简单，但造价较高，估算约增加投资120×10m3×425元/m3=510000元。

（5）方案五：旋挖钻机全套管工艺

旋挖钻机全套管工艺可采用搓管及振动埋设套管法穿过卵石填土层，但此钻机本身数量较少，进出场及钻孔费用较高，综合办公楼桩基仅115根，施工成本较高，估算约增加投资120万元。

4.2 选定方案

结合本施工场地特殊性，经过以上几种备选方案的比较，决定启用方案二（挖方换填法）。

选择此方案的原因在于本方案的施工工艺简单，安全性、可操作性高；施工效果好，能有效去除场地原地面下的漂石、孤石，回填粘土能达到有效的护壁效果；施工场地内

路基开挖处积有粘土，运距短，材料获取方便，弥补了工程量大、延误工期的缺点。

综合现场施工效果、生产进度、生产成本、工程质量几方面考虑，选择方案二（挖方换填法）更适宜。

5工艺流程

本工程桩采用泥浆护壁法旋挖钻孔，成孔灌注施工。

施工工艺如下：

施工准备→测量放线→土方换填→测量放线→埋设护筒→钻机就位对中→复核桩位、测量护筒顶标高→调正桩位→钻进→成孔、验孔→清孔→安装钢筋骨架→下导管二次清孔→灌注混凝土→钻机移位拔护筒→基坑开挖

6实际作法

1、经过综合办公楼这115根钻孔灌注桩的施工，将施工中的重难点概括为以下几点：

（1）地勘报告中的杂填土层、碎石填土层、粉土层中含有大量块石、漂石层，大粒径的块石严重影响钻孔正常钻进。

（2）孔内坍孔严重，造成混凝土超方严重。

（3）成孔后孔壁塌孔较严重，造成沉渣较厚，常规换浆法清孔难以满足要求，桩基承载力不易达标。

（4）施工场地面积小，机械操作空间有限导致施工工期延长。