钻孔灌注桩杂填土换填成孔施工方法

钻孔灌注桩大粒径回填土成孔施工方法

金丽华饶岳成（浙江省隧道工程公司）

摘要：文章结合丽水市水阁至腊口公路工程第一合同段胡村大桥桩基施工实例,在有大粒径回填土成孔的钻孔灌注桩施工中，对各种施工方案进行了对比分析后，采用换填黄黏土冲击钻机施工桩基的方法以及一系列综合技术措施，从根本上保证了施工的顺利进行,达到了预期效果。

关键词：大粒径回填土大桥灌注桩方法

1、工程概况

丽水市水阁至腊口公路工程第一合同段胡村大桥施工，胡村大桥中线桩号K4+802（K4+728.5～K4+875.5），配跨为4×35m，上部结构采用预应力混凝土T梁，下部结构采用桩柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台为肋板式桥台桩基基础

钻孔灌注桩：墩柱桩基直径1.6m18根，桥台桩基直径1.2m24根；单个桥墩设3根φ1.6m灌注桩，1#墩桩长24m，2#墩桩长18.6m，3#墩桩长15m。单个桥台设6根φ1.2m灌注桩，0#桥台桩长22.2m，4#桥台桩长14.5米。

胡村大桥设计均为嵌岩桩且要求嵌入微风化基岩不得小于1倍桩径。根据《工程地质勘察报告》资料，胡村大桥桥梁主要分布在斜坡、沟谷、丘陵地貌、冲击平原地貌。地质结构分层主要为土石混合料、全风化凝灰质粉砂岩、强、中、微凝灰质粉砂岩。胡村大桥上层为素填土层，块石约占35%～55%，粒径20～25cm，碎石约占10%～20%，粒径3～8cm。覆盖层见下表：设计覆盖层厚度及岩层分布情况一览表。

设计覆盖层厚度及岩层分布情况一览表

2、施工方案对比选择

2.1前期施工情况

桥梁桩基施工，严格按照设计要求及施工规范施工，上报施工方案并选择3-5#为首件施工。施工钻进过程中多次出现少量泥浆流失的现象,及时对泥浆进行了处理（掺加少量水泥、纤维等外加粘结材料），暂时缓解少量泥浆流失现象，在钻进6.3m（距护筒顶），出现泥浆瞬时流失，大方量塌孔，为防止桩机倾覆，施工人员安全，及时撤离了机械与人员，并对塌方地段进行了回填处理。由监理、设计、业主等单位一同对桩基地质进行勘察，及桩位开挖地质情况分析后确定实际原地面为进尺7.465m。

经现场钻孔及桩位开挖地质情况，原地质为中风化凝灰质粉砂岩石方填料，石料粒径0.1m～

1.8m，局部粒径更大，大粒径块石含量约占80%以上（粒径大于25cm），且未压实，孔隙多样分布，孔隙率较大，覆土深度9.465m。。具体详见回填层开挖现状图、桩基施工情况对比表。

图1 3－5#孔位塌孔图2 回填料超粒径与地质不符

2.2施工方案选择

2.2.1正常泥浆护壁钻进

冲击成孔灌注桩系用冲击式钻机或卷扬机悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用掏渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。

适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中，特别适于有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用（前提是地质情况均匀，粒径不宜过大）。

本项目不适用

2.2.2护筒跟进钻进

钢护筒适用范围：适用于水稻田，地下岩层为淤泥层、海积砂层，地质情况较为复杂，岩层松散不稳定地区。

钢护筒的优点为：在淤泥层、海积砂层地区，采用钢护筒跟进技术能较好地解决成桩难的问题。

本项目不适用

针对性方案对比一览表

序号

施工方

法

正常泥浆护壁钻进护筒跟进钻进

可行性施工步骤施工过程存在问题产生的后果施工过程存在问题产生的后果

2.2.3换填土结合泥浆护壁钻进

采用全部换填黄黏土的施工方法：

（1）换填后可以采用常规正循环施工工艺进行钻孔灌注桩施工，工期能满足施工要求，预计4天成孔。

（2）所需机械与其余部位桩基施工相同，不需要额外增加机械或附助材料，且桩孔定位简单。

（3）避免施工过程中重覆钻进造成的浪费。

（4）保证施工过程中人员、设备的安全。

（5）保证成桩质量。

经上述方法特点的分析，本项目采用换填土结合泥浆护壁钻进。

3、换填土结合泥浆护壁钻进方法施工

3.1施工顺序

由于换填范围较大，深度较深，因此须编制专项施工方案，经审批后实施。

采用大放坡法开挖，并进入原地面线黏土层500mm，以避免填土层与原地面黏土层夹层留下钻孔施工的后遗症。

3.2施工安全措施

开挖时段有专职安全员值班，坑边设置警戒标志、标牌，设置硬质护栏。基坑开挖严格按要求放坡。因为是不均匀回填土，且密实度不高，故操作时应随时注意土壁的变动情况。发现有裂纹或局部坍塌，立刻停止作业，加大放坡坡度重新开挖。

3.3开挖方式

为确保桩基成孔质量及施工安全,对桩位采用黏土换填，换填深度至原地面，然后分层回填压实。桩基底部换填宽度为2m+R+2m（ø1.2双排：8.7m、ø1.6单排：5.6m），基坑开挖根据深度设置放坡，放坡设置参数为：

H>6m：设置1个台阶（h=6m），台阶宽度为2m，坡度为1：1。

H<6m：不设置台阶，坡度为1：1。

3.3.1施工方法

（1）为防止开挖过程中，出现塌方现象，施工时，先按照暂定放坡1：1放坡，后根据开挖情况及深度，适当调整坡度，确保安全的情况下，缩小开挖面，减少开挖量。

（2）由于原状土为碎石填料，大粒径镶嵌，极不稳定，项目部采用局部开挖局部回填的方法。回填后，每50cm 进行压实，确保整体压实度。

3.4换填黄黏土

（1）黄黏土应选择较为干燥（含水量不宜大于20%），且抗剪强度（C 、Ф）值较好的原状土。 （2）换填层厚控制在500mm 左右，由于底部较深，最深达9.3m ，因此，最先几层采用挖掘机边回填边用挖斗挤压密实的方法，挤压时要均匀，力度要足，速度不宜太快。待回填至5m 左右深时，可以考虑先采用挖斗挤压，再采用挖掘机来回碾压，直至到钻进控制标高。

（3）回填至施工钻进控制标高后，再放设护筒，为下一步施工创造条件。 3.5钻也灌注桩施工

钻孔灌注桩按常规法施工，只是须将黄黏土换填土层施工区域施工时的钻进速度调慢，并加大泥浆比重0.1~0.2，必要时加入适当水泥，增加泥浆护壁能力，预防塌孔。

0#台换填断面图

1#台换填断面图

胡村大桥桩基换示意图

原地面线

系 梁

系 梁

地面线

3#墩原地面走势图