摘要：本文以上海市统编的地基土工程地质特性第四序次分类为层级基础，从转速、钻压和泥浆比重三个方面，浅析了作者个人对上海地区各地层大口径钻进成孔工艺的认识。
关键词：地基土；地层；钻孔灌注桩；成孔工艺
通过二十几年在上海各区建筑地基基础钻孔灌注桩工程施工的一线管理和探索，我对上海地区各地层的正循环钻孔灌注桩施工有了较深的体会，我想以复旦大学附属上海市第五人民医院新建外科综合大楼桩基工程项目为例，谈谈大口径钻孔灌注桩（孔深50m以内，孔径Ø800）成孔工艺的施工要领。
一、地基土的构成与特征
复旦大学附属上海市第五人民医院新建外科综合大楼项目位于上海市闵行区鹤庆路801号第五人民医院内。根据上海市民防地基勘察院有限公司提供的《岩土工程勘察报告》，该公司经野外钻探、原位测试及室内土工试验资料分析，本项目场地地基土按成因类型、形成时代、工程性质等自上而下可分为9层：①1层填土、②层粉质粘土夹粘质粉土、③层淤泥质粉质粘土、④层淤泥质粘土、⑤层粘土、⑥层粉质粘土、⑦1-1层砂质粉土夹粉质粘土、⑦1-2层砂质粉土、⑦2层 粉砂、第⑧层在场地内缺失、⑨层 粉砂。本工程桩基钻孔桩设计桩长27～36m，开挖深度11m左右，最深桩孔将近50m，桩端持力层为⑦2层。
二、各地层中钻进成孔工艺
1、第①层杂填土（第四系全新统上段（Q43）），杂色，土性松散，由碎砖石、混凝土块及粘性土等混杂而成，含植物根茎，部分区域分布老基础等地下障碍物，本层在场地内厚度较大，一般为3米。开孔应先开挖孔口、埋设护筒，护筒埋设应准确、稳定、垂直、四周应用土夯实，护筒中心线与桩位中心的偏差不得大于30mm。钻机就位要按规范要求对中调平，刚开孔时，钻具重量不足，加上转盘补方与主动钻杆在回转时所产生的磨擦力已抵消了大部分的钻具自重，钻头对孔底的压力小，此时转速不宜过快一般用二档钻进（GPS-10钻机，一档58r/min，二档88r/min，三档158r/min，下同）泥浆比重不宜过小，应在1.25～1.3之间，注意观察主动钻杆是否过度摇晃，并经常提拉活动钻具，以保证钻孔的孔径及钻孔垂直度。
2、第②层 粉质粘土夹粘质粉土（第四系全新统上段（Q43）），埋深约3～5m，滨海～河口相沉积，灰黄色，可~软塑，中等压缩性，含氧化铁锈斑，夹粘质粉土，稍有~无光泽，干强度、韧性中等~低，本层土质主要分布在上海市滨海平原海岸带、河口沙岛地区，以及黄浦江、吴淞江等古河道两岸地区，呈条带状分布，也有带灰色粉砂、粉砂夹砂质粉土的，由于埋藏较浅，结构较松散，易坍塌扩径地层。成孔宜用二～三档，土层自然造浆性能一般，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.15～1.2为宜，钻具自重能满足钻进钻压的要求，卷扬机可不带提升力让钻具自然进尺。
3、第③层 淤泥质粉质粘土（第四系全新统中段（Q42）），埋深约5～9m，滨海～浅海相沉积 灰色，饱和，流塑，高等压缩性，含云母，有机质，夹薄层粉性土，稍有光泽，干强度、韧性中等，分布于上海市松江、青浦、金山区西部一带，颜色为黄绿至暗绿色，岩性以粘土为主，粉质粘土次之，上部为黄绿色粘性土，下部主要是为褐黄色粘性土，土性较硬。成孔宜用三档，土层自然造浆性能好，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.1～1.15为宜，钻具自重能满足钻进钻压的要求，卷扬机可不带提升力让钻具自然进尺。
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4、第④层 淤泥质粘土（第四系全新统中段（Q42）），埋深约9～17m，滨海～浅海相沉积，灰色，饱和，流塑，高等压缩性，偶夹薄层粉性土，切面光滑，有光泽，干强度、韧性高，在市域范围内广泛分布，属天然含水量高、孔隙比大、压缩系数大、强度小的软黏性土，具中至高灵敏度，在一定外荷作用下流变特征明显。是上海地区主要压缩层次。在该地层成孔，进尺较快，宜用三档，但适当控制进尺，进尺过快易形成淤泥团块，将提升卷扬抱闸稍带制动，让钻具均匀进尺，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.15～1.2为宜，并观察返浆口是否有较大颗粒淤泥团块返出，钻进过程中多上下活动钻具，以利于淤泥团块排出孔内。
5、第⑤层 粘土（第四系全新统下段（Q41）），埋深约17～25m，滨海、沼泽相沉积，灰色，饱和，软塑，高等压缩性，含少量有机质及泥钙结核，偶夹薄层粉性土，有光泽，干强度、韧性高，上海全区亦分布广泛，岩性以灰色粘土或粉质粘土、灰色粉砂夹砂质粉土、灰色粉质粘土亚层为主。亦属于天然含水量高、孔隙比大、压缩系数大、强度小的软黏性土，其力学特征比第④层稍好。在该地层钻进成孔，宜用三档，稍适当控制进尺，让钻具均匀进尺，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.1～1.2为宜，钻进过程中多上下活动钻具，以避免钻头被粘土糊住抱团。
6、第⑥层 粉质粘土（第四系上更新统上段（Q32）），埋深约25～28m，河口～湖泽相沉积，暗绿~灰黄色，可~硬塑，中等压缩性，含氧化铁锈斑，稍有光泽，干强度、韧性中等，该层土质曾经受脱水固结，结构较致密，具天然含水量低、孔隙比小、压缩系数小、强度大等较为良好的工程地质特征，属中等压缩性土。该层属滨海平原区，因被后期古河道切割成支离破碎，呈块状分布，在上海很多区域缺失。在该地层钻进，进尺较慢，转速宜用三档，钻进过程中多上下活动钻具，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.15～1.2为宜，钻进过程中可向孔内投掷2.5～5cm颗粒状碎砖块，能清除附着在钻头上的粘土，起到研磨钻头出刃的效果。
7、第⑦1层可分为第⑦1-1、⑦1-2层两个亚层（第四系上更新统上段（Q32））埋深约28～40m。第⑦1-1层砂质粉土夹粉质粘土 河口～滨海相沉积 草黄~灰绿色，饱和，中密，中等压缩性，夹粉质粘土，部分区域下部粘性较重，干强度、韧性低~中等，静探Ps平均值5.35MPa。第⑦1-2层砂质粉土 河口～滨海相沉积 草黄~灰黄色，饱和，密实，中等压缩性，夹薄层粘性土，无有光泽，干强度、韧性低，静探Ps平均值12.20MPa。在该地层钻进，进尺较慢，转速宜用三档，钻进过程中多上下活动钻具，泵入孔内的泥浆比重应控制在1.15～1.2为宜。
8、第⑦2层 粉砂（第四系上更新统上段（Q32）），埋深约40～62m。河口～滨海相沉积 灰黄~灰色，饱和，密实，，主要由石英、长石、云母组成，夹薄层粘性土，本层从上至下颗粒逐渐变粗。岩性为黄色粉砂夹砂质粉土、青灰色细粉砂为主，稍密，矿物成分以石英为主，长石次之，暗色矿物少量，局部云母片富集，静探Ps平均值21.00MPa，具有中偏低压缩性、强度大等良好工程地质特征。在该地层钻进，进尺相对较快，但钻速不均，钻头在砂层中转动的摩阻大，造成钻机剧烈振动，产生噪音大。开快速不仅容易造成蹩车和钻杆折断，还容易造成机械传动部件的损坏，所以，转速宜用二档或一档，此时钻具自重已能够充分满足钻进所需钻压的要求，钻进过程中可以稍带卷扬机抱闸，让钻具稍“吊着点”进尺，这样可以避免因钻头与孔底的摩阻过大而造成蹩车和钻杆折断等机械传动部件的损坏事故。本土层自然造浆效果差，应加大泵入孔内的泥浆比重，控制在1.2～1.25为宜，这样不仅能保护孔径，也更能起到排出孔底沉沙及减小钻头和孔壁间摩阻的作用，如孔深超过50m，可以采用泥浆除砂器，以降低泥浆中的含砂率减少沉渣厚度。
参考文献：
[1]胡小忠. 群星大厦钻孔灌注桩成孔工艺技术[J]. 探矿工程（岩土钻掘工程），1995，（06）：3-4.
[2]姜波，李玉民. 钻孔灌注桩成孔工艺改进[J]. 黑龙江交通科技，1994，（03）：44-45.
论文作者:兰敬华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/23
标签：粘土论文; 进尺论文; 压缩性论文; 滨海论文; 泥浆论文; 钻孔论文; 河口论文; 《基层建设》2017年第35期论文;