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【摘 要】本文主要以果园码头桩基施工为例，介绍了在无覆盖层的地质条件下进行冲击钻钻孔施工，成孔工艺，以及遇到几种特殊岩层时处理措施。
【关键词】无覆盖层钻孔；成孔；特殊岩层
一、工程概况
果园码头二期扩建项目多用途泊位桩基结构均采用灌注式嵌岩桩。多用途泊位码头平台桩基共400根，直径Φ2200嵌岩桩为100根，直径Φ2000嵌岩桩为300根。引桥桩基共59根，直径Φ1600嵌岩桩为20根，直径Φ1800嵌岩桩为21根，直径Φ2000嵌岩桩为18根。根据“板凳”原理用钢管桩形成钻孔桩平台，并尽量将钢管桩沉入微风化的岩石表层，增强钢管桩的水平稳定性。利用钢管桩平台及导向架下沉钢护筒，钻孔采用冲击钻，边钻孔边跟进钢护筒，从而在护筒内形成一个与外界流水阻隔而相对独立的空间，保证了成孔和成桩的质量。对于凹崖腔、陡坡斜层、超10m深的砂卵石覆盖层、蘑菇石等地形地质情况，分别采用护筒穿过复杂地层、爆破或回填片石增加钻机的稳定性等方法，使钻孔过程能顺利进行；在浇桩之前封堵钢护筒与基岩之间的空隙，保证桩身混凝土的完整性。
二、钻孔灌注桩工艺流程图
三、钻孔施工工艺
3.1 钻进施工方式
钻机钻进成孔分不同地层钻进控制：
（1）护筒内钻进控制护筒内钻进时基本处于制浆阶段，可将打碎的粘土直接投入護筒内，使用冲击锤冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。护筒内钻进宜采用采用密度 1.2 ～1.4的泥浆，以50cm小冲程钻进，直至穿过护筒底口1m以后，逐步进入正常钻进施工。
（2）在通过高液限黏土、含砂低液限黏土层时， 采用密度 1.1 ～1.2的泥浆，75cm中冲程冲击钻进。
（3）当遇有流沙现象或较厚的松散砂层时，应按 1：0.5的比例向孔内投入粘土和粒径不超过15cm的片石、并用十字实心锥钻头，以50cm 的小冲程反复冲击，使黏土、片石挤入孔壁，此过程可以反复进行，力求孔壁稳定。
（4）在通过坚硬密实卵石层或基岩的岩层时，始终保持孔内充满 1.2～1.4的泥浆悬浮钻渣，优先选用有较大冲击力的十字实心锥钻头，采用 l00cm高冲程冲击钻进。
3.2特殊地质条件下的钻孔施工
果园项目桩基在钻孔施工过程中，遇到了几种特殊地质情况，针对相应的地质，需用不用方法进行施工。
1、无覆盖层斜层条件下的钻孔施工
该地质条件施工主要施工难点在于开孔。本工程采用冲击钻施工，在开孔时地层不平，钻头冲击下会偏离桩位点，无法开孔。主要处理方法：
1）将下放的护筒提起，护筒底口超过河床面最高点2m左右，在护筒顶口四方焊接4个工32a牛腿，用牛腿将护筒悬挂在钢平台上，底口超过岩面2m，减小钻头在开孔时倾倒撞击护筒而导致位置偏斜。
2）对于斜层四方高差小于1m的，均可直接用大于设计孔径20cm以上的钻头开孔，将原地面锤出一块大于桩基直径的平整场地以后，再用正常开孔的垂头开孔，下放护筒至设计标高；对于斜层四方高差大于1m的情况，将护筒底口下放至河床面以上50cm左右，用同样的方法将护筒悬挂在平台上，然后向孔内回填片石和泥，用锤径稍小于护筒内径的钻头边回填边锤击边跟进护筒。
3）由于没有覆盖层，直接用锤头扩孔跟进护筒，为防止护筒与岩石之间缝隙过大，在建筑高于河床面以上部分桩基砼时砼外漏，在护筒跟进完毕以后浇筑2m厚的封底砼，然后用设计直径的锤头正常钻孔。
2、凹崖腔地形钻孔施工
本工程在桩基开钻之前，结合设计要求，对每个桩位采用地质钻钻小孔验证，对于有凹崖腔位置提前预知，提前做好准备，采用直径大于护筒直径30cm以上的锤头开孔，将凹崖腔岩壳打穿以后，在下放护筒跟进护筒。锤头直径偏大，主要是考虑在岩壳穿孔的瞬间，锤冲击作用下，不是整个钻头扩出来的位置都能将岩石砸穿，最多将锤径范围内的位置打穿，这样才能顺利将护筒下放穿过岩壳。
3、超10m以上砂卵层地质施工
本工程桩基密集，超出河床面10m以上，无法实施泥浆循环施工，因此采用清水空施工。设计要求钢护筒需嵌入完整基岩2.5m，因此在钢护筒跟进的时候需要穿过10m以上超深砂卵层。采用普通的锤头跟进法能满足施工要求，能跟进到设计标高，但是实际情况实施起来却难度很大。在跟进过程中，砂卵石无法用捞渣筒进行捞渣作业，孔内打碎的卵石无法捞起，只能采用气举反循环，向孔内补水，将孔底卵石吸起的方法。对于个别粒径较大的卵石，容易堵塞吸泥管，因此减少捞渣工程量对于成孔速度有直接影响。如果采用锤头跟进法，在护筒跟进过程中，孔内外串通，无法造浆护壁，因此在捞渣过程中很容易导致孔壁坍塌，在实际施工过程中，个别孔钻至10多米的时候还出现塌孔，甚至埋锤的现象，增加了施工难度，反复处理也增加了施工成本。在施工过程中，现场根据实际情况调整，采用120型双钳振动锤，将着床的护筒直接跟进至基岩表面，然后采用气举反循环的办法捞渣，再采用锤头跟进护筒的办法跟进护筒，这样施工速度快，效果明显，基本无塌孔现象，节约了成本。
4、蘑菇石地形
长江沿线很多地方被冲刷，形成蘑菇石地形。该地形冲击钻钻头开钻时，容易倒锤，无法正常开钻，因此在开钻前需要对河床面处理：
1）对于个别冲刷严重，河床面高差太大的情况，根据实际情况可以采取水下爆破的方式，将河床面炸平，然后开钻；
2）对于高差不大的情况，回填片石然后开钻。
四、结束语
在长江中上游地区河床地质大都属于无覆盖层岩层，河床情况复杂多变，在果园项目水工结构桩基施工过程中，对各种特殊岩层（无覆盖层斜岩面、凹岩腔、10m以上卵石层、蘑菇石地形）做出了具有针对性的钻孔施工方法，经检测，桩基合格率100%，其中A类桩占94%，这些施工方法可为类似工程应用提供一定参考作用。
【关键词】无覆盖层钻孔；成孔；特殊岩层
一、工程概况
果园码头二期扩建项目多用途泊位桩基结构均采用灌注式嵌岩桩。多用途泊位码头平台桩基共400根，直径Φ2200嵌岩桩为100根，直径Φ2000嵌岩桩为300根。引桥桩基共59根，直径Φ1600嵌岩桩为20根，直径Φ1800嵌岩桩为21根，直径Φ2000嵌岩桩为18根。根据“板凳”原理用钢管桩形成钻孔桩平台，并尽量将钢管桩沉入微风化的岩石表层，增强钢管桩的水平稳定性。利用钢管桩平台及导向架下沉钢护筒，钻孔采用冲击钻，边钻孔边跟进钢护筒，从而在护筒内形成一个与外界流水阻隔而相对独立的空间，保证了成孔和成桩的质量。对于凹崖腔、陡坡斜层、超10m深的砂卵石覆盖层、蘑菇石等地形地质情况，分别采用护筒穿过复杂地层、爆破或回填片石增加钻机的稳定性等方法，使钻孔过程能顺利进行；在浇桩之前封堵钢护筒与基岩之间的空隙，保证桩身混凝土的完整性。
二、钻孔灌注桩工艺流程图
三、钻孔施工工艺
3.1 钻进施工方式
钻机钻进成孔分不同地层钻进控制：
（1）护筒内钻进控制护筒内钻进时基本处于制浆阶段，可将打碎的粘土直接投入護筒内，使用冲击锤冲击制浆，待粘土已冲搅成泥浆时，即可进行钻孔。护筒内钻进宜采用采用密度 1.2 ～1.4的泥浆，以50cm小冲程钻进，直至穿过护筒底口1m以后，逐步进入正常钻进施工。
（2）在通过高液限黏土、含砂低液限黏土层时， 采用密度 1.1 ～1.2的泥浆，75cm中冲程冲击钻进。
（3）当遇有流沙现象或较厚的松散砂层时，应按 1：0.5的比例向孔内投入粘土和粒径不超过15cm的片石、并用十字实心锥钻头，以50cm 的小冲程反复冲击，使黏土、片石挤入孔壁，此过程可以反复进行，力求孔壁稳定。
（4）在通过坚硬密实卵石层或基岩的岩层时，始终保持孔内充满 1.2～1.4的泥浆悬浮钻渣，优先选用有较大冲击力的十字实心锥钻头，采用 l00cm高冲程冲击钻进。
3.2特殊地质条件下的钻孔施工
果园项目桩基在钻孔施工过程中，遇到了几种特殊地质情况，针对相应的地质，需用不用方法进行施工。
1、无覆盖层斜层条件下的钻孔施工
该地质条件施工主要施工难点在于开孔。本工程采用冲击钻施工，在开孔时地层不平，钻头冲击下会偏离桩位点，无法开孔。主要处理方法：
1）将下放的护筒提起，护筒底口超过河床面最高点2m左右，在护筒顶口四方焊接4个工32a牛腿，用牛腿将护筒悬挂在钢平台上，底口超过岩面2m，减小钻头在开孔时倾倒撞击护筒而导致位置偏斜。
2）对于斜层四方高差小于1m的，均可直接用大于设计孔径20cm以上的钻头开孔，将原地面锤出一块大于桩基直径的平整场地以后，再用正常开孔的垂头开孔，下放护筒至设计标高；对于斜层四方高差大于1m的情况，将护筒底口下放至河床面以上50cm左右，用同样的方法将护筒悬挂在平台上，然后向孔内回填片石和泥，用锤径稍小于护筒内径的钻头边回填边锤击边跟进护筒。
3）由于没有覆盖层，直接用锤头扩孔跟进护筒，为防止护筒与岩石之间缝隙过大，在建筑高于河床面以上部分桩基砼时砼外漏，在护筒跟进完毕以后浇筑2m厚的封底砼，然后用设计直径的锤头正常钻孔。
2、凹崖腔地形钻孔施工
本工程在桩基开钻之前，结合设计要求，对每个桩位采用地质钻钻小孔验证，对于有凹崖腔位置提前预知，提前做好准备，采用直径大于护筒直径30cm以上的锤头开孔，将凹崖腔岩壳打穿以后，在下放护筒跟进护筒。锤头直径偏大，主要是考虑在岩壳穿孔的瞬间，锤冲击作用下，不是整个钻头扩出来的位置都能将岩石砸穿，最多将锤径范围内的位置打穿，这样才能顺利将护筒下放穿过岩壳。
3、超10m以上砂卵层地质施工
本工程桩基密集，超出河床面10m以上，无法实施泥浆循环施工，因此采用清水空施工。设计要求钢护筒需嵌入完整基岩2.5m，因此在钢护筒跟进的时候需要穿过10m以上超深砂卵层。采用普通的锤头跟进法能满足施工要求，能跟进到设计标高，但是实际情况实施起来却难度很大。在跟进过程中，砂卵石无法用捞渣筒进行捞渣作业，孔内打碎的卵石无法捞起，只能采用气举反循环，向孔内补水，将孔底卵石吸起的方法。对于个别粒径较大的卵石，容易堵塞吸泥管，因此减少捞渣工程量对于成孔速度有直接影响。如果采用锤头跟进法，在护筒跟进过程中，孔内外串通，无法造浆护壁，因此在捞渣过程中很容易导致孔壁坍塌，在实际施工过程中，个别孔钻至10多米的时候还出现塌孔，甚至埋锤的现象，增加了施工难度，反复处理也增加了施工成本。在施工过程中，现场根据实际情况调整，采用120型双钳振动锤，将着床的护筒直接跟进至基岩表面，然后采用气举反循环的办法捞渣，再采用锤头跟进护筒的办法跟进护筒，这样施工速度快，效果明显，基本无塌孔现象，节约了成本。
4、蘑菇石地形
长江沿线很多地方被冲刷，形成蘑菇石地形。该地形冲击钻钻头开钻时，容易倒锤，无法正常开钻，因此在开钻前需要对河床面处理：
1）对于个别冲刷严重，河床面高差太大的情况，根据实际情况可以采取水下爆破的方式，将河床面炸平，然后开钻；
2）对于高差不大的情况，回填片石然后开钻。
四、结束语
在长江中上游地区河床地质大都属于无覆盖层岩层，河床情况复杂多变，在果园项目水工结构桩基施工过程中，对各种特殊岩层（无覆盖层斜岩面、凹岩腔、10m以上卵石层、蘑菇石地形）做出了具有针对性的钻孔施工方法，经检测，桩基合格率100%，其中A类桩占94%，这些施工方法可为类似工程应用提供一定参考作用。