中国水利水电第五工程局有限公司 四川成都 610066
摘要：旋挖钻因适用广泛、施工效率高、机动灵活、环保等特点，在近些年桩基施工中广泛推广、迅速发展。本文以新疆克州阿合奇镇佳朗奇二号大桥卵砾石中旋挖钻施工为例，重点探讨卵砾石层桩基旋挖钻施工关键技术，为类似工程提供参考借鉴。
关键词： 旋挖钻 卵砾石层 施工技术
1、工程概况
本工程位于新疆克州阿合奇县城，是横跨托什干河连接县城两岸的重要通道。阿合奇镇佳朗奇二号大桥由南向北跨过托什干河，起点位于省道306阿合奇县城以北1km处，止于无锡新村友谊路，全长847m，设计宽度为18m，采用28×30m装配式预应力混凝土连续箱梁。
2、自然地理特征
2.1 气候条件
本工程地处中温带高原干旱气候区，冬季酷寒积雪少，年均气温6.2℃，极端最高气温36.4℃，极端最低气温-27℃，最热月7月，平均气温18.8℃，最冷月1月，平均气温-9.8℃，最大冻土深度1.11m。
2.2 地质条件
项目区位于托什干河所形成的冲积平原区，河床内地形基本平坦，北部略高，河水流向由西向东，河床宽度在800m左右。托什干河河床地层主要为第四系冲积碎石土，主要为卵砾石（Q4al）层，骨架颗粒粒径2cm～8cm，中粗砂充填，微风化，分选较差，级配一般，局部颗粒粒径10cm～30cm。自上而下0～4.6m为松散层，4.6～11m为松散～稍密层，其下为中密的卵砾石层，这种地质条件对桩基成孔质量稍微不利，易造成塌孔、孔底沉渣厚等不利情况。
3、施工重点和难点
（1）护筒埋设深度：受特殊水文地质条件影响，如护筒埋设深度过浅，易造成护筒底口孔壁坍塌，护筒埋设过深可能导致混凝土灌注后无法拔出，造成材料浪费，因此合理埋设护筒深度是重点。
（2）合理配置泥浆：旋挖钻在卵砾石地层钻孔过程中需配置泥浆，地质条件的变化需要调整泥浆配合比，因此，合理的泥浆配合比，是对孔壁有效防护、避免塌孔的关键措施，因此泥浆配合比设计是施工的重点。
（3）不良地质应对措施：由于砂砾石地层透水性强，一旦遇到不良地质情况，旋挖钻在钻进过程中极易发生塌孔、漏浆、偏孔等意外事故，有效的应对措施是旋挖钻在此地层施工的关键技术。
4、关键施工方法和工艺
4.1 施工准备
（1）测量放线及定位
沿桩中心呈“十”字型引出四个桩位点用来控制桩位，单桩护桩采用钢筋桩，桩顶刻十字线，高度80cm，埋入地下45cm。
（2）施工平台设计
由于桥梁大部分桩基分布在托什干河道中，无法直接修筑施工平台，需先在河中修筑围堰对河道进行导流，导流完成后填筑施工平台。根据现场情况及设计条件，在每排桩基形成施工平台，规格为18m/长×（8m/上底宽、18m/下底宽）×5m/高。平台上游迎水面采用铁丝石笼进行护坡，铁丝石笼规格为2m×1m×1m条形状。
4.2 配置泥浆
⑴ 钢箱泥浆池：在每两排地系梁中间位置设置泥浆制浆系统，为满足环保及水保要求，减小污染，采用钢箱作为制浆池和沉淀池。钢箱尺寸6m×3m×1.5m，钢箱加工钢板厚度8mm。
⑵ 改善泥浆配合比：泥浆配合比是成孔的关键，施工前在现场进行大量的泥浆配合比试验，确定不同地层的泥浆最优配合比，并根据现场情况适时调整，逐步确定泥浆质量的可靠性和稳定性。
⑶ 选用泥浆材料：根据地质条件及旋挖钻钻速快的特点，优先选用优质膨润土作为制浆材料，并通过检测黏度、胶体率、泥皮厚等几个主要指标确定其质量是否合格。储存的泥浆定时进行检测并记录，确保泥浆质量。
注：a. 地下水位高或其流速大时，指标取高限，反之取低限。
b. 地质状态较好时，孔径或孔深较小的取低限，反之取高限。
c. 易塌地层要加大泥浆比重。
4.3 护筒的埋设
（1）根据现场地质条件，护筒高度拟定为5m，遇到特殊地质，对护筒高度进行相应调整。护筒采用10mm的钢板制作，其内径比孔径至少大20cm。护筒埋设至少高出地面30cm，以防止杂物、泥水流入孔内。
（2）护筒埋设应准确、水平、垂直、稳固，钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。检查合格后即在钢护筒周围和底脚对称、均匀回填最佳含水率的黏土，要分层夯实，达到最佳密实度，以保证其垂直度及防止泥浆流失及位移、掉落。
4.4 钻孔控制
（1）旋挖钻在卵砾石层中施工的关键是严密控制钻进速度，钻进速度主要从钻头钻速和钻头升降速度两方面进行控制，使孔壁得到充分的护壁时间。根据现场桩基施工经验总结，开始钻孔作业，钻进时应先慢后快，开始每次进尺为40～50cm，确认地下是否为不利地层，进尺5m后如钻进正常，可适当加大进尺，每次控制在70～90cm。
（2）在钻进过程中发生卡钻时，宜采用冲、洗等方法，将钻头周围土层松动后提钻，并采取措施保持孔壁稳定。当遇到孔偏不严重时采用体钻至偏孔处，反复扫孔时孔壁垂直；当孔偏严重时，须回填至偏孔处重新钻孔。
（3）发生塌孔时，应及时回填至塌孔位置3m以上，回填尽量采用粘土加水泥，待其固化后，提高泥浆比重重新钻孔，并严格控制钻机速度。
4.5 成孔及成孔检查
在成孔过程中及终孔后，以及灌注混凝土前，对钻孔进行阶段性的成孔质量检查，对孔深、孔径、孔壁、垂直度、沉淀厚度等进行检查，检测标准：孔深、孔径不小于设计规定，钻孔倾斜度误差不大于0.5%，沉淀厚度不大于5cm，桩位误差不大于50mm；不合格时采取措施处理，用测绳测量孔深和沉淀厚度并做记录，钻孔完成后应采用探孔器检测孔径和垂直度，合格后方可清孔。
4.6一次清孔
清孔处理的目的是使孔底沉渣厚度、泥浆液中含浮土量符合质量要求和设计要求。当钻孔达到设计高程后，经对孔径、孔深、孔位、竖直度进行检查确认钻孔合格后，进行第一次清孔。
利用泥浆泵向孔底输入较稀的泥浆以置换孔底的稠泥浆，并使稠泥浆携带着孔底的浮土排出孔外的泥浆池中，如此循环，直到清孔完成为止。清孔完毕，检查泥浆比重，清孔的泥浆比重控制在1.03～1.1。
4.7 二次清孔
清孔目的：由于安放钢筋笼及导管，这段时间内，孔底会产生沉渣，所以钢筋笼及导管就位后，利用导管进行清孔。根据《公路桥涵施工技术规范》应保证孔内排出泥浆比重小1.03～1.10，含砂率＜2％，粘度17～20pa.s，若是下完导管后出现孔底沉淀厚度超标，则安装好导管后施行二次清孔作业。
清孔方法：采用换浆法清孔，以达到置换沉渣的目的。在导管顶部安装一个弯头和皮笼，用泵将泥浆通过导管向孔底输入新鲜的泥浆以置换孔底的含沉渣的泥浆，并使孔内泥浆携带着孔底的沉渣排出孔外的泥浆池中。施工中勤摇动导管，改变导管在孔底的位置，保证沉渣置换彻底。
4.8 沉渣测定
桩孔经过二次清孔后，孔底沉渣厚度测定采用带圆锥形测锤的标准水文测绳进行，测锤重量≥1kg，孔底沉渣厚度必须满足设计及规范要求。孔底沉渣计算底起点位置，应以孔底锥体1/2高度处起算。
5、结语
阿合奇镇佳朗奇二号大桥桩基于2017年9月23日开钻，至2017年11月14日共完成43根桩基，一次成孔合格率100%，无一塌孔事故，孔底沉渣控制在10cm，各项指标均满足设计要求，施工效率高，社会经济效益显著。
参考文献：
（1）JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范【S】
（2）JFJ f80/1-2004，公路工程质量检验评定标准
论文作者:杨志勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/25
标签：泥浆论文; 沉渣论文; 钻孔论文; 砾石论文; 导管论文; 桩基论文; 地层论文; 《基层建设》2019年第20期论文;