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摘要：本文主要依据南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）北拒马河暗渠穿河段防护加固工程，对在此地层施工的灌注桩施工过程，质量及成孔在施工过程中的普遍存在的问题及对策。
关键词：深厚，卵石层，灌注桩，护筒
1 引言
随着灌注桩施工技术的快速发展，不可避免在一些地质条件较复杂的厂区进行灌注桩施工，施工过程中为了快速成孔，防止塌孔在施工过程中的安全尤为重要。控制施工过程技术是控制灌注桩施工的关键。
2 工程概况
2.1工程地质和水文地质
地貌上属河床、漫滩阶地：地面平坦、开阔，地面高程中支63.0～64.0m，北支64.0～65.0m，覆盖层表层为第四系全新统上部冲积（alQ42）卵石层，厚3.0～5.0m，向下为第四系全新统下部冲洪积层（al-PlQ41）卵石层，钻孔揭露最大厚度 32.0m，未見底。
2.1.1 第四系全新统上部冲积层（alQ42）
卵石：结构松散～稍密，级配差，强度较高。含水量ω=11.3～13.5%，天然重度γ=21.8～22.5kN/m?，平均粒径d50=15.5～28.0mm，内摩擦角为33.0°～35.0°，承载力标准值fk=350kPa。
2.1.2第四系全新统下部冲洪积层（al-PlQ41）
砂壤土：可塑，结构较松散，天然重度γ=19.0～20.0kN/m?，抗剪强度：凝聚力c=10～15kPa，内摩擦角φ=18.0°～23.0°。
卵石：结构中密～密实，级配差、强度大、承载力高，天然含水量ω=9.1～13.6%，天然重度γ=21.4～23.9kN/m?，平均粒径d50=26.5～65.0mm，内摩擦角φ=35.0°～38.0°，承载力标准值fk=400～500kPa，渗透系数k=1.5×10-1～1.7×10-1cm/s，具强透水性。
2.2设计概况
南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）北拒马河暗渠穿河段防护加固工程，中支防冲桩采用直径1.5m灌注桩，桩中心间距为2.0m，桩边净距为0.5m，桩顶标高59.5m，桩底标高43.0m，桩数128根；北支防冲桩采用直径1.5m灌注桩，桩中心间距为2.0m，桩边净距为0.5m，桩顶标高54.0m，桩底标高31.0m，桩总数138根。
3钻孔灌注桩工艺
防冲墙混凝土灌注桩施工先利用旋挖钻机取土成孔，达到设计深度后，成孔并一次清孔后，下放钢筋笼，进行混凝土浇筑到设计标高。
3.1旋挖钻孔施工
成孔前技术人员复核测量基线、水准点及桩位，由桩中心向四边引出四个桩心控制点，然后由监理人员检查合格后，开始进行成孔施工。旋挖钻孔工艺如下：
1）调整钻机垂直度：旋挖钻机通过自动调控装置来调节。
2）测量定位、护筒安放：钻机对准桩位后钻进成孔深3m左右，然后下设护筒放入钻孔中，并利用引出的4个控制点进行桩位校准；跟管钻进下压护筒，其中心与桩位中心允许偏差不得大于50mm，并保证护筒的垂直度。
3）钻进：用短螺旋钻头进行开孔，根据大直径卵石发育情况和密实程度控制成孔速度，进入一定深度后改用旋挖斗钻进，并且上下提升钻杆时慢速、垂直提升，减少钻头对孔壁的碰撞。
4）终孔：钻至设计深度后，钻机撤离孔位并保持孔内泥浆。
3.2旋挖钻孔质量控制针对性措施
1）开孔前对桩位进行二次复测，确保桩孔位置准确，在技术数据采集及技术数据处理上保持高度责任感。
2）要经常检查钻头磨损情况，及时补焊保证孔径的要求。做好钻斗的定期维护，确保钻斗的密封性，防止提钻时因泄漏造成砂、浆混搅，影响护壁效果。
3）在开孔前预先确定孔深以告之钻机手，当钻机仪器显示预定深度时再用测绳复测孔深，以确保孔深要求，避免超挖。
4）钻头的选用：针对卵石层采用截齿式双开门钻头钻进，遇有漂石难钻进时配合推心岩石钻斗或短螺旋松动钻进。
5）成孔过程中，钻机手要严格控制成孔的速度，针对含漂石地层，需采用低转速、高压钻进，减少因钻头扰动而导致塌孔。
6）钻进过程中，钻机手随时注意垂直控制仪表，以控制钻杆垂直度，保证成孔垂直度。并严格控制提钻速度，不宜过快，控制在5～8m/min。
7）成孔完成后，要测量成孔后的泥浆比重、粘度、含砂量以及沉渣厚度，由于本工程所使用的泥浆为膨润土泥浆和粘土孔内混合使用，具体执行标准如下：泥浆比重≤1.3g/cm3，粘度≤30s，含砂量≤10%，孔底沉渣厚度≤10cm。满足以上指标后方可进行下一道工序。
4针对易塌孔的地层的方法
根据本工程的地质特点，针对易塌孔地层制定相对较具体的施工方案来解决，方案分为两个部分来概述，即常规方法和特殊方法。
4.1常规方法
1）对上部区域采用开挖换填粘土和碎石的混合料，开挖换填宽度为3m，深度为3.5～4.0m，然后下设6m长护筒进行上部区域成孔护壁。
2）护筒下设完成后要加粘土用钻斗反转进行护筒底部护壁，防止护筒外侧塌方，粘土用量约为4m3，根据实际情况用量可适当调整。
3）护筒下设完后及时加膨润土泥浆，加浆面为护筒顶往下约4.5m处，在钻进过程中要随时注意加浆，控制浆面高程。
4）钻进过程中，在护筒顶往下约9m、12m、16m处有大粒径漂石或块石，钻进困难，必要时采用短螺旋进行松动，或者使用推心岩石钻斗进行钻进。
5）钻进过程中，在护筒顶往下13～15m处可能有蜂窝状夹层，此夹层特别容易造成泥浆严重漏失，在钻进此处时下钻和提升速度要缓慢，做到每两钻加一次粘土进行搅拌护壁，每次加粘土量约为1m3，根据实际情况用量可适当调整。 4.2特殊方法
针对极易塌孔区域除了按照上述的常规方法操作的基础上，个别区域将个别对待。
1）通过对前期暗渠施工和去年洪水冲刷的相关情况进行了解，预计中支河段孔号10#到孔号64#区域被洪水冲刷过后影响很大，初步预计影响深度约为目前地表标高60.50m往下6.0～7.5m。
2）在此区域将对原有的6m长护筒接长到8m，下设8m护筒后加大湿性粘土的添加量，用钻斗进行夯实和反转，操作时间相对要长（或者夯实和反转后休止1小时左右），使护筒底部外侧能够得到较大程度固结和密实，从而护住护筒底部外侧，尽量避免外侧松散的卵石坍塌的情况。
3）做好护筒底部外侧的护壁情况后，对进一步往下钻进过程中做到低转速、高压钻进，减少钻头扰动，时刻注意孔内泥浆的渗漏情况，及时加膨润土泥浆，特殊情况甚至可以考虑泥浆一直不断的加注来保证护筒内水头压力，同时在每钻进1m就加一次粘土进行搅拌护壁防止泥浆渗漏。
4）钻机在钻进过程中，现场技术人员、操作手和孔口辅助人员要密切配合和观察孔内和护筒外侧情况，不要盲目钻进，如听到孔内有松散卵石塌方和看到护筒外侧有裂缝和塌陷情况要及时上提钻杆和钻头，往后撤出旋挖钻机，避免埋钻、卡钻的局面出现。
5）如若8m护筒还不能完善解决下部塌孔情况的话，可以考虑再加长护筒进行成孔施工，但护筒被埋住而无法正常拔出的风险将相对加大。
5桩基检测报告
根据实测波形分析计算，本工程桩身结构完整性试验结果见下表，各被测桩所测波形曲线如附图所示。所测桩均为I类桩。
表1桩身混凝土结构完整性检测结果
序号 桩号 桩径mm 桩长m 桩身完整度描述 类别 备注
1 B-1 1500 23 完整 I /
2 B-9 1500 23 完整 I /
3 B-12 1500 23 完整 I /
4 B-15 1500 23 完整 I /
5 B-19 1500 23 完整 I /
圖1 低应变桩基完整性检测图
6结束语
灌注桩施工是一个不断修改、改进的过程，由灌注桩设计开始、复杂地层的现场施工、成孔效果检查、成孔效果分析、修改完善，再进行下一循环的过程。
随着我国城市现代化水平的不断提高，灌注桩施工建设项目的数量和规模逐渐增大，本文为以后类似深厚大直径卵石地层中灌注桩的施工技术质量控制的选择提供了参考。
关键词：深厚，卵石层，灌注桩，护筒
1 引言
随着灌注桩施工技术的快速发展，不可避免在一些地质条件较复杂的厂区进行灌注桩施工，施工过程中为了快速成孔，防止塌孔在施工过程中的安全尤为重要。控制施工过程技术是控制灌注桩施工的关键。
2 工程概况
2.1工程地质和水文地质
地貌上属河床、漫滩阶地：地面平坦、开阔，地面高程中支63.0～64.0m，北支64.0～65.0m，覆盖层表层为第四系全新统上部冲积（alQ42）卵石层，厚3.0～5.0m，向下为第四系全新统下部冲洪积层（al-PlQ41）卵石层，钻孔揭露最大厚度 32.0m，未見底。
2.1.1 第四系全新统上部冲积层（alQ42）
卵石：结构松散～稍密，级配差，强度较高。含水量ω=11.3～13.5%，天然重度γ=21.8～22.5kN/m?，平均粒径d50=15.5～28.0mm，内摩擦角为33.0°～35.0°，承载力标准值fk=350kPa。
2.1.2第四系全新统下部冲洪积层（al-PlQ41）
砂壤土：可塑，结构较松散，天然重度γ=19.0～20.0kN/m?，抗剪强度：凝聚力c=10～15kPa，内摩擦角φ=18.0°～23.0°。
卵石：结构中密～密实，级配差、强度大、承载力高，天然含水量ω=9.1～13.6%，天然重度γ=21.4～23.9kN/m?，平均粒径d50=26.5～65.0mm，内摩擦角φ=35.0°～38.0°，承载力标准值fk=400～500kPa，渗透系数k=1.5×10-1～1.7×10-1cm/s，具强透水性。
2.2设计概况
南水北调中线京石段应急供水工程（北京段）北拒马河暗渠穿河段防护加固工程，中支防冲桩采用直径1.5m灌注桩，桩中心间距为2.0m，桩边净距为0.5m，桩顶标高59.5m，桩底标高43.0m，桩数128根；北支防冲桩采用直径1.5m灌注桩，桩中心间距为2.0m，桩边净距为0.5m，桩顶标高54.0m，桩底标高31.0m，桩总数138根。
3钻孔灌注桩工艺
防冲墙混凝土灌注桩施工先利用旋挖钻机取土成孔，达到设计深度后，成孔并一次清孔后，下放钢筋笼，进行混凝土浇筑到设计标高。
3.1旋挖钻孔施工
成孔前技术人员复核测量基线、水准点及桩位，由桩中心向四边引出四个桩心控制点，然后由监理人员检查合格后，开始进行成孔施工。旋挖钻孔工艺如下：
1）调整钻机垂直度：旋挖钻机通过自动调控装置来调节。
2）测量定位、护筒安放：钻机对准桩位后钻进成孔深3m左右，然后下设护筒放入钻孔中，并利用引出的4个控制点进行桩位校准；跟管钻进下压护筒，其中心与桩位中心允许偏差不得大于50mm，并保证护筒的垂直度。
3）钻进：用短螺旋钻头进行开孔，根据大直径卵石发育情况和密实程度控制成孔速度，进入一定深度后改用旋挖斗钻进，并且上下提升钻杆时慢速、垂直提升，减少钻头对孔壁的碰撞。
4）终孔：钻至设计深度后，钻机撤离孔位并保持孔内泥浆。
3.2旋挖钻孔质量控制针对性措施
1）开孔前对桩位进行二次复测，确保桩孔位置准确，在技术数据采集及技术数据处理上保持高度责任感。
2）要经常检查钻头磨损情况，及时补焊保证孔径的要求。做好钻斗的定期维护，确保钻斗的密封性，防止提钻时因泄漏造成砂、浆混搅，影响护壁效果。
3）在开孔前预先确定孔深以告之钻机手，当钻机仪器显示预定深度时再用测绳复测孔深，以确保孔深要求，避免超挖。
4）钻头的选用：针对卵石层采用截齿式双开门钻头钻进，遇有漂石难钻进时配合推心岩石钻斗或短螺旋松动钻进。
5）成孔过程中，钻机手要严格控制成孔的速度，针对含漂石地层，需采用低转速、高压钻进，减少因钻头扰动而导致塌孔。
6）钻进过程中，钻机手随时注意垂直控制仪表，以控制钻杆垂直度，保证成孔垂直度。并严格控制提钻速度，不宜过快，控制在5～8m/min。
7）成孔完成后，要测量成孔后的泥浆比重、粘度、含砂量以及沉渣厚度，由于本工程所使用的泥浆为膨润土泥浆和粘土孔内混合使用，具体执行标准如下：泥浆比重≤1.3g/cm3，粘度≤30s，含砂量≤10%，孔底沉渣厚度≤10cm。满足以上指标后方可进行下一道工序。
4针对易塌孔的地层的方法
根据本工程的地质特点，针对易塌孔地层制定相对较具体的施工方案来解决，方案分为两个部分来概述，即常规方法和特殊方法。
4.1常规方法
1）对上部区域采用开挖换填粘土和碎石的混合料，开挖换填宽度为3m，深度为3.5～4.0m，然后下设6m长护筒进行上部区域成孔护壁。
2）护筒下设完成后要加粘土用钻斗反转进行护筒底部护壁，防止护筒外侧塌方，粘土用量约为4m3，根据实际情况用量可适当调整。
3）护筒下设完后及时加膨润土泥浆，加浆面为护筒顶往下约4.5m处，在钻进过程中要随时注意加浆，控制浆面高程。
4）钻进过程中，在护筒顶往下约9m、12m、16m处有大粒径漂石或块石，钻进困难，必要时采用短螺旋进行松动，或者使用推心岩石钻斗进行钻进。
5）钻进过程中，在护筒顶往下13～15m处可能有蜂窝状夹层，此夹层特别容易造成泥浆严重漏失，在钻进此处时下钻和提升速度要缓慢，做到每两钻加一次粘土进行搅拌护壁，每次加粘土量约为1m3，根据实际情况用量可适当调整。 4.2特殊方法
针对极易塌孔区域除了按照上述的常规方法操作的基础上，个别区域将个别对待。
1）通过对前期暗渠施工和去年洪水冲刷的相关情况进行了解，预计中支河段孔号10#到孔号64#区域被洪水冲刷过后影响很大，初步预计影响深度约为目前地表标高60.50m往下6.0～7.5m。
2）在此区域将对原有的6m长护筒接长到8m，下设8m护筒后加大湿性粘土的添加量，用钻斗进行夯实和反转，操作时间相对要长（或者夯实和反转后休止1小时左右），使护筒底部外侧能够得到较大程度固结和密实，从而护住护筒底部外侧，尽量避免外侧松散的卵石坍塌的情况。
3）做好护筒底部外侧的护壁情况后，对进一步往下钻进过程中做到低转速、高压钻进，减少钻头扰动，时刻注意孔内泥浆的渗漏情况，及时加膨润土泥浆，特殊情况甚至可以考虑泥浆一直不断的加注来保证护筒内水头压力，同时在每钻进1m就加一次粘土进行搅拌护壁防止泥浆渗漏。
4）钻机在钻进过程中，现场技术人员、操作手和孔口辅助人员要密切配合和观察孔内和护筒外侧情况，不要盲目钻进，如听到孔内有松散卵石塌方和看到护筒外侧有裂缝和塌陷情况要及时上提钻杆和钻头，往后撤出旋挖钻机，避免埋钻、卡钻的局面出现。
5）如若8m护筒还不能完善解决下部塌孔情况的话，可以考虑再加长护筒进行成孔施工，但护筒被埋住而无法正常拔出的风险将相对加大。
5桩基检测报告
根据实测波形分析计算，本工程桩身结构完整性试验结果见下表，各被测桩所测波形曲线如附图所示。所测桩均为I类桩。
表1桩身混凝土结构完整性检测结果
序号 桩号 桩径mm 桩长m 桩身完整度描述 类别 备注
1 B-1 1500 23 完整 I /
2 B-9 1500 23 完整 I /
3 B-12 1500 23 完整 I /
4 B-15 1500 23 完整 I /
5 B-19 1500 23 完整 I /
圖1 低应变桩基完整性检测图
6结束语
灌注桩施工是一个不断修改、改进的过程，由灌注桩设计开始、复杂地层的现场施工、成孔效果检查、成孔效果分析、修改完善，再进行下一循环的过程。
随着我国城市现代化水平的不断提高，灌注桩施工建设项目的数量和规模逐渐增大，本文为以后类似深厚大直径卵石地层中灌注桩的施工技术质量控制的选择提供了参考。