嵌岩钻孔灌注桩施工技术工艺研究

嵌岩钻孔灌注桩施工技术工艺研究

发表时间：2018-10-01T19:28:55.467Z 来源：《基层建设》2018年第27期作者：高辉[导读] 摘要：在桩基工程中，钻孔灌注桩是其施工中比较常见的地基处理工艺。

上海市基础工程集团有限公司上海 200433 摘要：在桩基工程中，钻孔灌注桩是其施工中比较常见的地基处理工艺。本文将以某工程为例，深入分析嵌岩钻孔灌注桩的施工技术及其工艺，希望可以在一定程度上保证其施工质量。

关键词：嵌岩；钻孔灌注桩；施工技术

一、工程概况

第一，覆盖层。桥塔处覆盖层为第四系松散层，厚度=38.8m～40.0m。强度低，易缩颈、塌孔。埋深31.0m-34.4m的厚度内以层状软土为主，局部夹薄层状粉砂或亚砂土。下部为全新世早期冲洪积亚黏土，含卵砾中粗砂。第二，基岩。该地段基岩为花岗岩、花岗斑岩、花岗质碎裂岩，上部分布有强风化层、弱风化层、微风化层。基岩顶板标高-35.51m～-37.70m，整体由东向西微向上倾。风化层厚薄不均，致使微风化层顶面变化较大，标高-49.32m～-56.30m，塔西侧自南向北逐渐变深，东侧自西北往东南逐渐变深。微风化层均为花岗岩，硬度大，岩石强度58.3MPa，钻孔作业困难。第三，施工难点。（1）水上钻孔平台有限，泥浆循环系统难以按常规布设。（2）地质条件复杂，上部淤泥类土中大量夹砂，圆砾、漂石层最厚处达20m，且粒径变化大；钻进时泥浆中钻渣多，难以净化。（3）钢筋笼主筋连接接头多达240余个，若采用常规电焊方法连接，孔口安装时间长，也不利于桩孔安全。（4）单桩水下混凝土灌注量大，一般都超过300m3，灌注时间长。

二、施工的重点和难点

第一，岩面起伏较大。根据详勘报告，⑨3层中风化火山沉积岩全场均有分布，层位起伏较大，层面标高从一62m到-72m有10m之差。另一方面，⑨3层岩性变化较大，由岩质较硬的角砾凝灰岩和岩质软的凝灰质粉砂岩共生整合而成，并同时伴有节理裂隙发育、岩体完整性差的不利因素，给岩面的判定带来很大困难。第二，桩底沉渣要求高。本工程采用逆作法施工，282根立柱桩形成逆作法中的一柱一桩支撑体系。由于逆作阶段施工荷载大、相邻立柱桩的不均匀沉降要求高，同时，立柱桩沉桩完成、二次清孔结束后还有格构柱起吊、定位、调垂等工序，二次清孔至灌桩时间相比常规嵌岩桩更长，故对嵌岩桩的桩底沉渣提出了很高的要求。为此，采用气举反循环清孔工艺来满足施工要求。

三、施工技术工艺

1.护筒埋设

护筒采用6mm钢板卷制而成，长度1.5m，埋设护筒应以桩位为中心，护筒中心偏离桩位中心线应小于等于20mm。护筒中心对准桩位中心线后，周围用粘土回填夯实，并确保护筒埋设时不变形，严格保持护筒的垂直。护筒顶面一般高处地面30-40cm或高处地下水1.5m，并在护筒上端处流两个溢流孔便于引流泥浆水。

2.钻进成孔

钻机定位时，确保安装稳固、水平。成孔时采用600钻头钻进，钻头外径应比桩径略小，一般为570-590mm左右，钻杠要垂直，同心度要好，每节钻杆长度为3m。严格把好开孔关，开孔时要尽量慢钻，以防止因钻具摇动过大而造成超径。同时在钻孔时要结合土层的变化和不均匀分布对钻进参数进行调整。

3.岩样判定

第一，参考详勘报告中地质剖面图中各相近位置勘察孔的各层土面标高，初步确定桩孔的岩面标高。第二，依据钻机振动情况及进尺速度的差异判定，钻头进入全风化火山沉积岩后，钻进速率明显下降，可根据孔口捞出的岩样特征进行近一步判定。第三，对岩样进行采集进行判定，强风化层岩样一般棱角不明显，多为次棱及次圆形，粒径一般5—12cm，硬度较低，矿物风化蚀变较强；中风化层岩样多为棱角形及刃角形，粒径为3～8cm，硬度较高，矿物较新鲜，碎石层岩样一般成份较杂。中风化岩面确认后，测量孔深后以钻机进尺1倍的桩径深度后终孔闭。

4.钢筋笼制作与吊放

钢筋笼在制作好经质检、监理人员验收后方可下入孔内，吊放钢筋笼应注意轻吊慢放，若遇阻力应查明原因，并进行处理后再下放，严禁将钢筋笼强拉猛放，在吊放时应配有导向或钢筋支撑，确保钢筋笼放置在孔位中心，保证主筋保护层厚度，并认真计算和记录钢筋笼沉入深度。

5.清孔

清孔工作是钻孔灌注桩施工过程中重要的隐蔽工程之一。清孔分两次进行，一次清孔采用正循环清孔，终孔前一次清孔后孔口返浆密度控制在1.20～1.25之间。一次清孔要让钻头在孔底低速不停地转动，以保证孔内钻屑能全部及时被排出孔口，清孔时间应控制在30min以上。在施工过程中各取2根桩，二次清孔时分别采用正循环和气举反循环工艺清孔。第1根桩二次清孔采用正循环工艺，清孔约2～3h后沉渣厚度达到规范要求；再安装气泵，20min内又清理出石渣26kg；第2根桩二次清孔时直接采用气举反循环，安装气泵时间约30min，30min内清理基本能达到孔底沉渣厚度小于50mm，对比效果明显。相比于正循环每根桩的清孔时间约减少2h，提高了劳动生产率，加快了设备周转周期。通过上述试验已表明，气举反循环清孔由于返浆速度快，清渣效果较好，沉渣层较薄，同时气举反循环清孔过程中形成的泥皮较薄、摩阻力大，相对于常规正循环清孔工艺大大提高了单桩承载力。故从质量角度来看，应推荐气举反循环清孔工艺。

6.浇注水下混凝土

灌注桩混凝土采用水下浇筑，坍落度为18～22cm，导管选用Φ250mm，施工前进行密封性检查，浇注水下混凝土前，检查孔深及沉渣厚度，导管应离孔底30～50cm为宜，初始灌注时要有一定的初灌量，防止泥浆回流入导管。混凝土浇注时导管埋入混凝土内深度控制在2～8m，封底混凝土应大于2.5m3，当混凝土浇至钢筋笼底部时，应放慢混凝土的入管速度，减小混凝土上升顶力对钢筋笼的作用，达到控制钢筋笼上浮的目的。提拔导管前必须对混凝土面高度进行测量，以免拔空导管造成质量事故。

四、全端面进入基岩判断及试桩结果

1.桩端全端面嵌岩要求

根据基岩埋深不等要求桩端入岩长度为：转运站和斗轮机桩基要求进入1200mm终孔。当桩长大于30m时钻孔灌注桩进入中风化层h=800mm终孔；当桩长小于等于30m时，钻孔灌注桩进入中风化层h=1200mm终孔。

2.停钻标准

在施工过程中也磨坏牙轮钻头多个的情况下，认为终孔条件应根据多方面因素决定是否该终孔，最后拟定停钻标准作两种情况考虑。第一种情况：桩头在全断面进入中风化层500mm后若出现入岩速度徘徊在10mm/h左右的情况下，在设计、监理、总承包现场认可后方可停钻。第二种情况：桩头在全断面进入中风化层500mm后仍然保持大于10mm/h速度钻进的情况下，要求继续施工，直至达到上述标准或者达到原设计要求方可停钻。

第一，根据地质报告土层性能变化，钻入全风化基岩后孔内泥浆颜色很快会由灰色变为黄棕色，泥浆性能也有明显提高，此时应随时注意钻机跳动的声音和频率、返奖是否携带岩屑等情况，判断是否进入持力层。同时钻进进尺明显减慢，形成“磨岩”的现象。第二，当钻进进入持力层时，及时捞取岩样，并及时向现场质检员，监理等单位报告，确定进入持力层的界面深度。第三，同试桩及周围灌注桩的地质比较分析判断，终孔收桩，钻头到达持力层时，钻速会突然减慢，这时应取样与地质报告作比较予以判断，作好记号，判定钻头是否到达设计持力层深度。用测绳测定孔深做进一步判断，经判定满足设计规范要求后，可同意施工收桩提升钻头。

参考文献：

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[2]刘政治.嵌岩钻孔灌注桩入岩判定[J].施工技术，2010（1）：107-110.

[3]周曙春，杜坤乾，谢军.正循环钻进、气举反循环清孔工艺施工应用[J].岩土工程学报，2011（S2）：166-168.