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摘 要：大连南部滨海大道工程二标段项目部针对海上裸岩及浅覆盖层区钻孔灌注桩地质复杂、护筒沉放困难、工期紧等特点，主要采用钻机裸打与护筒跟进结合及爬坡道配合、罐车灌注水下混凝土的施工工艺，取得了良好的效果。
关键词： 裸岩；浅覆盖；钻孔灌注桩；裸打；护筒跟进；爬坡道；水下混凝土
1 工程概况
1.1工程简介
大连南部滨海大道工程二标段包括西侧大跨径混凝土引桥和西引桥工程，单线长度约3.2km。
1.2海上钻孔灌注桩总体平面布置
本标段灌注桩总数524根，其中西引桥（桩径φ2.0m）476根，西侧大跨度混凝土引桥（桩径φ2.2m）48根，海上施工灌注桩共472根。
1.3钢栈桥及钻孔平台结构
采取搭设钢栈桥及钻孔平台的工艺。
2 水文及地质条件
2.1 地质条件
地质分布总体上为：淤泥、卵石、混淤泥细砂、粉质粘土、混碎石粉质粘土、强风化石灰岩、弱风化石灰岩，并且局部有溶洞。桩基桩位处覆盖层分布不均匀，厚度变化较大。
根据已勘探桩位柱状图统计，裸岩及浅覆盖区桩位（覆盖层厚度<3m），占已勘探桩位的70%以上。根据裸岩区查摸情况，大部分裸岩区岩面不平整。
2.2 水文条件
水深为4～11m。
3 施工工艺流程
4 钢护筒沉放
采取振动沉放钢护筒并接长达到设计标高的工艺。
4.1 浅覆盖层区钢护筒沉放
采用导向架定位钢护筒，钻机钻孔与振动锤振动下沉交替进行的方式。
4.1.1 导向架制作
导向架设计为可调护筒平面位置的上下双层结构。
4.1.2 导向架安装
采用GPS-RTK放样进行安装。
4.1.3 钢护筒下沉
采用振动锤振沉钢护筒，保持垂直下沉，待护筒跟进完成后护筒封堵之前再将导向架拔出。
4.1.4 钢护筒跟进
為避免正常钻进时护筒底口漏浆采取钻机钻进与护筒跟进及封堵的施工工艺。
⑴开孔时锤径的选择及锤径的变换
以桩径Φ2.0m为例，为保证护筒跟进稳定岩层中2m～3m，根据钢护筒的外径（2.274m）及前期施工所掌握的冲击钻锤在中风化岩层中的扩孔系数1.07～1.1，选用2.1m～2.15m的冲击钻锤开孔。当钻进至中风化岩层内0.5m～1m后，适当缩小锤径至2.05m～2.1m。在中风化岩层中每钻进0.5m～1m后进行一次护筒跟进，同时根据护筒跟进的情况适当变换锤径，保证护筒越再次向下跟进后护筒底口越紧密。采用贴边的方式扩大锤径，气割割除的方式缩小锤径，通过变换3～4次锤径，形成“漏斗状”的孔，以便护筒跟进及护筒封堵。若护筒跟进不能达到埋深要求，可回填片石并加大钻锤锤径重新扩孔跟进钢护筒。
⑵护筒跟进
提出钻锤并振动钢护筒直至无法下沉，继续钻进。若护筒埋深还未达到施工要求，重新扩孔并按照上述方法反复跟进钢护筒。
钢护筒跟进完成之后，立即拔出导向架，并将护筒与平台焊接连接。
⑶护筒封堵
钢护筒埋深符合要求后，检查护筒内外是否连通，必要时进行护筒封堵。
采用粘土加片石反复回填冲击的方法封堵护筒底口。对于溶沟、溶槽或裂隙较发育的桩位，可采用在护筒内回填混凝土或者在护筒外堆砌麻袋灰的方式。
4.2 裸岩区钢护筒沉放
裸岩地质开孔时多数岩面倾斜，护筒沉放后会造成底口一端悬空较大，护筒无法稳固，且钻锤在钢护筒内冲击倒锤严重，无法正常钻进。通过不断摸索，目前裸岩区域采取钻机裸打及护筒跟进的施工工艺。
4.2.1 钻锤锤径的选择
以桩径Φ2.0m为例，裸打开孔时选用2.1～2.15m的冲击钻锤钻进。
4.2.2 裸打
首先利用小冲程（0.5m～1m）将岩面慢慢冲平后再向下钻进。钻进的深度要满足钢护筒底口完全嵌入岩层0.5m～1m，保证护筒底口能“生根”。
4.2.3 钢护筒下沉
钢护筒底口预先采用土工布包裹以保证其底口与岩面的缝隙封堵严密不漏浆。
裸打后护筒底口有可靠的固定，护筒定位可采用平面井字架。
4.2.4 钢护筒跟进及封堵
裸岩区钢护筒跟进及封堵同浅覆盖层区施工方法。
护筒跟进完成之后拔出井字架，加固好护筒。
5 成孔及清孔
5.1 泥浆循环
采用正循环。
5.2 钻进成孔及清孔
5.2.1钻锤的选择
正常钻进时将锤径缩小至1.97m～1.99m。
5.2.2 钻锤冲程的控制
在弱风化岩层钻进时，钻机的冲程控制在100～150cm。
5.2.3 岩溶地区钻孔
主要采用抛填片石粘土法施工。
⑴溶洞顶板钻进
当钻进距溶洞顶板约1.5米左右时，调整冲程至0.3～0.5m，以防落距过大造成击破顶板的瞬间造成掉锤、卡钻事故。
⑵溶洞内钻进
击穿洞顶后，若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时水头无太大变化，可加大泥浆比重，按正常成孔施工。若为无填充或半填充或裂隙较发育，在补浆的同时抛填片石、粘土挤密溶洞，待沉淀密实后，利用小冲程反复挤压。
⑶溶洞底板钻进
当钻进速度明显比溶洞内钻进速度降低，且绳摆动有所加大时，说明已经钻至溶洞底板。由于溶洞底板常呈倾斜、台阶状，此时改用小冲程钻进。 5.2.4 清孔及成孔验收
清孔后泥浆指标满足比重为1.03～1.10，粘度17～20s，含砂率小于2%，胶体率大于98%。
5.2.5 渣样留取及地质确认
及时留取钻渣取样，并做好记录，特别注意终孔渣样的留取，以利于终孔地质的确认。
6 钢筋笼制安
6.1 钢筋笼加工
采用长线胎具成型法制作。
6.2 钢筋笼安装
6.2.1 主筋连接
采用直螺纹套筒连接。
6.2.2 声测管连接
采用钳压式声测管。
7 二次清孔及混凝土灌注
7.1 导管安装
采用内径为30cm的钢导管，在使用前检查密闭性。
7.2 二次清孔
二次清孔后，孔底沉渣严格控制在5cm之内。
7.3 混凝土灌注
采用地泵及大小料斗配合灌注工藝。为提高现场灌注效率，降低成本，经不断优化工艺后采用爬坡道配合罐车灌注工艺。
7.3.1地泵灌注工艺
小料斗和大料斗均灌满混凝土，地泵输送，通过大料斗开关控制混凝土流速，保证首灌封底成功。
7.3.2 罐车灌注工艺
⑴爬坡道配合罐车灌注特点
①单根桩灌注效率高。与地泵灌注工艺相比单根桩平均节省2小时。
②节约了资源。节省了地泵及人员、吊车的使用时间。
⑵爬坡道及罐车灌注
爬坡道就位后，钻机吊起首灌料斗（2m?），罐车加速放灰，放灰速度根据下料速度调整，可以满足首灌混凝土封底的要求。
⑶测孔及记录
首灌后，及时测量并记录混凝土上升高度，以控制沉淀层、埋导管深度等。
⑷导管拆除
首灌完毕后，更换小料斗，过程中随时检查埋管情况。
8 质量控制
我们主要从执行施工技术交底制度、把好试验及测量检测关、加强施工工序控制、做好质量检查及记录等四方面保证工程质量。
9 结束语
钻孔灌注桩施工在国内外已形成了成熟的施工技术，但在大范围裸岩及浅覆盖区域进行灌注桩施工可借鉴的少、技术难度大。本工程海中裸岩及浅覆盖层区灌注桩300多根，加之工期紧、任务重、海况差、施工经验少等诸多因素，无疑对钻孔灌注桩施工造成了极大压力。
裸岩及浅覆盖层区钻孔灌注桩的施工重点是钢护筒沉放及封闭。我部针对本工程实际情况，采用钻机钻孔与护筒跟进相结合的施工工艺，开孔时不急于向下钻进，通过变换锤径，保证钢护筒沉放及封堵的成功率。实践证明，该工艺在此复杂地质条件下取得了良好效果。
关键词： 裸岩；浅覆盖；钻孔灌注桩；裸打；护筒跟进；爬坡道；水下混凝土
1 工程概况
1.1工程简介
大连南部滨海大道工程二标段包括西侧大跨径混凝土引桥和西引桥工程，单线长度约3.2km。
1.2海上钻孔灌注桩总体平面布置
本标段灌注桩总数524根，其中西引桥（桩径φ2.0m）476根，西侧大跨度混凝土引桥（桩径φ2.2m）48根，海上施工灌注桩共472根。
1.3钢栈桥及钻孔平台结构
采取搭设钢栈桥及钻孔平台的工艺。
2 水文及地质条件
2.1 地质条件
地质分布总体上为：淤泥、卵石、混淤泥细砂、粉质粘土、混碎石粉质粘土、强风化石灰岩、弱风化石灰岩，并且局部有溶洞。桩基桩位处覆盖层分布不均匀，厚度变化较大。
根据已勘探桩位柱状图统计，裸岩及浅覆盖区桩位（覆盖层厚度<3m），占已勘探桩位的70%以上。根据裸岩区查摸情况，大部分裸岩区岩面不平整。
2.2 水文条件
水深为4～11m。
3 施工工艺流程
4 钢护筒沉放
采取振动沉放钢护筒并接长达到设计标高的工艺。
4.1 浅覆盖层区钢护筒沉放
采用导向架定位钢护筒，钻机钻孔与振动锤振动下沉交替进行的方式。
4.1.1 导向架制作
导向架设计为可调护筒平面位置的上下双层结构。
4.1.2 导向架安装
采用GPS-RTK放样进行安装。
4.1.3 钢护筒下沉
采用振动锤振沉钢护筒，保持垂直下沉，待护筒跟进完成后护筒封堵之前再将导向架拔出。
4.1.4 钢护筒跟进
為避免正常钻进时护筒底口漏浆采取钻机钻进与护筒跟进及封堵的施工工艺。
⑴开孔时锤径的选择及锤径的变换
以桩径Φ2.0m为例，为保证护筒跟进稳定岩层中2m～3m，根据钢护筒的外径（2.274m）及前期施工所掌握的冲击钻锤在中风化岩层中的扩孔系数1.07～1.1，选用2.1m～2.15m的冲击钻锤开孔。当钻进至中风化岩层内0.5m～1m后，适当缩小锤径至2.05m～2.1m。在中风化岩层中每钻进0.5m～1m后进行一次护筒跟进，同时根据护筒跟进的情况适当变换锤径，保证护筒越再次向下跟进后护筒底口越紧密。采用贴边的方式扩大锤径，气割割除的方式缩小锤径，通过变换3～4次锤径，形成“漏斗状”的孔，以便护筒跟进及护筒封堵。若护筒跟进不能达到埋深要求，可回填片石并加大钻锤锤径重新扩孔跟进钢护筒。
⑵护筒跟进
提出钻锤并振动钢护筒直至无法下沉，继续钻进。若护筒埋深还未达到施工要求，重新扩孔并按照上述方法反复跟进钢护筒。
钢护筒跟进完成之后，立即拔出导向架，并将护筒与平台焊接连接。
⑶护筒封堵
钢护筒埋深符合要求后，检查护筒内外是否连通，必要时进行护筒封堵。
采用粘土加片石反复回填冲击的方法封堵护筒底口。对于溶沟、溶槽或裂隙较发育的桩位，可采用在护筒内回填混凝土或者在护筒外堆砌麻袋灰的方式。
4.2 裸岩区钢护筒沉放
裸岩地质开孔时多数岩面倾斜，护筒沉放后会造成底口一端悬空较大，护筒无法稳固，且钻锤在钢护筒内冲击倒锤严重，无法正常钻进。通过不断摸索，目前裸岩区域采取钻机裸打及护筒跟进的施工工艺。
4.2.1 钻锤锤径的选择
以桩径Φ2.0m为例，裸打开孔时选用2.1～2.15m的冲击钻锤钻进。
4.2.2 裸打
首先利用小冲程（0.5m～1m）将岩面慢慢冲平后再向下钻进。钻进的深度要满足钢护筒底口完全嵌入岩层0.5m～1m，保证护筒底口能“生根”。
4.2.3 钢护筒下沉
钢护筒底口预先采用土工布包裹以保证其底口与岩面的缝隙封堵严密不漏浆。
裸打后护筒底口有可靠的固定，护筒定位可采用平面井字架。
4.2.4 钢护筒跟进及封堵
裸岩区钢护筒跟进及封堵同浅覆盖层区施工方法。
护筒跟进完成之后拔出井字架，加固好护筒。
5 成孔及清孔
5.1 泥浆循环
采用正循环。
5.2 钻进成孔及清孔
5.2.1钻锤的选择
正常钻进时将锤径缩小至1.97m～1.99m。
5.2.2 钻锤冲程的控制
在弱风化岩层钻进时，钻机的冲程控制在100～150cm。
5.2.3 岩溶地区钻孔
主要采用抛填片石粘土法施工。
⑴溶洞顶板钻进
当钻进距溶洞顶板约1.5米左右时，调整冲程至0.3～0.5m，以防落距过大造成击破顶板的瞬间造成掉锤、卡钻事故。
⑵溶洞内钻进
击穿洞顶后，若洞内有填充物且裂隙不发育，钻穿溶洞时水头无太大变化，可加大泥浆比重，按正常成孔施工。若为无填充或半填充或裂隙较发育，在补浆的同时抛填片石、粘土挤密溶洞，待沉淀密实后，利用小冲程反复挤压。
⑶溶洞底板钻进
当钻进速度明显比溶洞内钻进速度降低，且绳摆动有所加大时，说明已经钻至溶洞底板。由于溶洞底板常呈倾斜、台阶状，此时改用小冲程钻进。 5.2.4 清孔及成孔验收
清孔后泥浆指标满足比重为1.03～1.10，粘度17～20s，含砂率小于2%，胶体率大于98%。
5.2.5 渣样留取及地质确认
及时留取钻渣取样，并做好记录，特别注意终孔渣样的留取，以利于终孔地质的确认。
6 钢筋笼制安
6.1 钢筋笼加工
采用长线胎具成型法制作。
6.2 钢筋笼安装
6.2.1 主筋连接
采用直螺纹套筒连接。
6.2.2 声测管连接
采用钳压式声测管。
7 二次清孔及混凝土灌注
7.1 导管安装
采用内径为30cm的钢导管，在使用前检查密闭性。
7.2 二次清孔
二次清孔后，孔底沉渣严格控制在5cm之内。
7.3 混凝土灌注
采用地泵及大小料斗配合灌注工藝。为提高现场灌注效率，降低成本，经不断优化工艺后采用爬坡道配合罐车灌注工艺。
7.3.1地泵灌注工艺
小料斗和大料斗均灌满混凝土，地泵输送，通过大料斗开关控制混凝土流速，保证首灌封底成功。
7.3.2 罐车灌注工艺
⑴爬坡道配合罐车灌注特点
①单根桩灌注效率高。与地泵灌注工艺相比单根桩平均节省2小时。
②节约了资源。节省了地泵及人员、吊车的使用时间。
⑵爬坡道及罐车灌注
爬坡道就位后，钻机吊起首灌料斗（2m?），罐车加速放灰，放灰速度根据下料速度调整，可以满足首灌混凝土封底的要求。
⑶测孔及记录
首灌后，及时测量并记录混凝土上升高度，以控制沉淀层、埋导管深度等。
⑷导管拆除
首灌完毕后，更换小料斗，过程中随时检查埋管情况。
8 质量控制
我们主要从执行施工技术交底制度、把好试验及测量检测关、加强施工工序控制、做好质量检查及记录等四方面保证工程质量。
9 结束语
钻孔灌注桩施工在国内外已形成了成熟的施工技术，但在大范围裸岩及浅覆盖区域进行灌注桩施工可借鉴的少、技术难度大。本工程海中裸岩及浅覆盖层区灌注桩300多根，加之工期紧、任务重、海况差、施工经验少等诸多因素，无疑对钻孔灌注桩施工造成了极大压力。
裸岩及浅覆盖层区钻孔灌注桩的施工重点是钢护筒沉放及封闭。我部针对本工程实际情况，采用钻机钻孔与护筒跟进相结合的施工工艺，开孔时不急于向下钻进，通过变换锤径，保证钢护筒沉放及封堵的成功率。实践证明，该工艺在此复杂地质条件下取得了良好效果。