提高鉆孔灌注樁在砂層地質中的成孔效率

成蘭青

摘? 要：根據G527與臨蒼公路義烏佛堂聯絡線工程施工第1標段地質勘察報告、工程的工期及施工重難點的要求，結合各項可影響因素決定采用旋挖鉆機為鉆孔灌注樁鉆孔機械，本文就鉆孔灌注樁在施工砂層地質成孔效率的問題及工法改進進行了綜合論述，從而提高鉆孔灌注樁在砂層成孔的效率，保證施工過程的質量以及施工進度。

關鍵詞：鉆孔灌注樁;旋挖鉆機;砂層;成孔效率

一、工程概況

本項目路線起始于現有朝陽路與G527（佛堂大道）交叉口，設過江隧道1座（1488m），敞開段長384m，暗埋段長1104m，均采用明挖順作法施工。由于砂層無承壓力，所以隧道在砂層地質較厚區域設置鉆孔灌注樁進行基坑圍護，防止基坑坍塌，樁長以其嵌入中風化巖3-4m為準。

二、地質狀況

工程地質層組的劃分及其層序編號根據土層的物理、力學性質以及土層的時代和 成因，按照浙江省平原區第四紀地層層序綜合確定。各工程地質層特征按從上到下的 順序評述如下：

1.①1層：雜填土（Q4me）

雜色，稍濕，松散～稍密，局部中密。主要由碎石、塊石、粘性土組成，含建筑 垃圾及礫砂等，硬物含量30～70%不等。分布于沿線道路，厚度約0.10～6.50m。

2.①2層：填筑土（Q4me）

雜色，稍濕，稍密為主，局部中密。主要由碎石、塊石、粘性土組成，含少量建筑垃圾及礫砂等，碎塊石最大粒徑可達50cm，硬物含量40～70%不等，表層為約0.2米厚的混凝土或瀝青路面。分布于沿線道路，厚度約0.90～5.00m。

3.②1層：粉質粘土（Q4a1+p1）

灰黃色，可塑-硬塑。切面較光滑，韌性及干強度中等，無搖震反應，含少量鐵錳質斑點及結核。分布于沖積平原，頂板埋深0.90～5.00m，厚度約0.50～3.20mo

4.②2層：細砂（Q4a1+p1）

褐灰、黃黃色，濕，松散-稍密。主要由礫石及砂粒組成，含少量粘性土。分布于線路沖積平原路段，頂板埋深0.50～5. 80m，厚度約0.40～4.00m。

5.②3層：淤泥質粉質粘土（Q4f）

黃灰色、灰色，飽和，流塑，局部含有機質、腐殖質。局部分布，頂板埋深3. 70～6.50m，厚度約 1.30～2.30m。

6.②4層：圓礫（Q4a1+p1）

灰黃、褐黃色，濕，稍密-中密。粒徑大于0.2cm含量約占65%， 一般為0.2～2cm， 少數大于4cm，呈亞圓形，母巖成分以凝灰巖、砂巖為主，大多質硬;間隙充填砂及少量粘性土。分布于線路階地平原路段，頂板埋深1.10～7.00m，厚度約0.60～7.50m。

7.③1層：強風化粉砂巖（K2j）

紫紅色，節理裂隙發育，巖石完整性差，巖芯較破碎，以碎塊狀為主，含少量全 風化產物。分布河床、河漫灘及沖積平原下部，頂板埋深約0.90～8.90m，厚度約 0. 20～1.60m。

8.③2層：中風化粉砂巖（K2j）

紫紅、青灰色，粉砂質結構，薄～中厚層狀構造，泥質或鈣質膠結，巖芯一般呈短～長柱狀，少數呈碎塊狀，節理裂隙較發育。分布丘陵及沖積平原、丘陵溝谷下部，頂板埋深約0.00～10.00m，控制層厚1.70～18.80m。

三、工程要求

鉆孔灌注樁樁徑800mm、樁底嵌入中風化粉砂巖中3-4m、成孔后孔底沉渣<50mm、成孔效率高、環境污染最小。

四、砂層地質鉆孔灌注樁施工難點及改進措施

1、以砂層為主的復雜地質的鉆進機械選擇難點

本項目施工初期擬選擇的鉆機類型主要有：旋挖鉆機、回旋鉆機、沖擊鉆。旋挖鉆機性能對比如下：

旋挖鉆機的優點主要集中在：a、高度機械自動化。人工勞動少，成孔參數可控性高，高度統一體現了人性化、智能化、高效率。b、成孔速度較快。在一般地層中旋挖鉆機是其它鉆機4-6倍，大大縮短施工周期。c、鉆頭多樣化、適應性強。旋挖鉆機有多種鉆頭如：斗齒雙開門鉆頭、牙輪取心筒鉆、全牙輪鉆頭、截齒取心筒鉆、單螺旋錐鉆頭、截齒雙開門鉆頭。 可根據不同地質進行鉆頭更換使用。d、環保衛生。本項目施工均為干法成孔作業，旋挖鉆在鉆進中對現場及周邊環境造成污染較小。e、工程造價經濟實惠。

旋挖鉆機的缺點主要：孔深較深時不易更換鉆頭、對鉆機操作手要求較高、鉆機也會受到施工地層地質的影響。在高度硬巖層、致密卵石層、孤石層易偏位。

2、砂層地質旋挖鉆機的成孔難點

施工區域內的地質順序為：雜填土、粉質粘土、細砂、淤泥質粉質粘土、園礫、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖。受地區地質影響砂層成孔成為本項目鉆孔灌注樁的施工難點之一。為此本項目進行兩種方案的試樁施工：a、護筒直接由雜填土層深入中風化粉砂巖;b、護筒由雜填土深入粉質粘土，采用泥漿護壁。

針對旋挖鉆機干作業法在砂層施工過程中無法成孔問題，具體解決方案如下：在樁位放樣完成后對照地質報告計算相應樁位雜填土至中風化巖高度，以比該高度高出50cm護筒為本樁護筒利用打拔機械將810mm護筒由雜填土層打入中風化巖。護筒將樁孔與外界地質分隔開防止在砂層鉆進過程中發生塌孔。另外，本施工區域內地下水位較低，成孔后基本為干孔，消除了由地下水沖刷，孔底沉渣無法控制在規范范圍內的隱患。

該種施工工藝特點：鉆孔灌注樁成孔易檢測、最大程度避免了砂層對樁孔的影響、在鉆進過程中可將地質對鉆進的影響降至最低、可操作性極高、干法施工將場地及周圍環境的污染影響降到最低、成孔時間短、沉渣易控制。

3、成孔后沉渣控制

基于本工程鉆孔灌注樁在基坑圍護及基礎承載力大，沉降量的控制也就尤為突出。針對于沉降，樁基成孔后沉渣控制是防止樁基有較大沉降量的必要環節。沉渣控制主要措施如下：

a、護筒保證達到中風化粉砂巖;

b、成孔后放置鋼筋籠前進行二次清孔，保證孔內沉渣在50mm以內;

c、控制導管距離孔底的高度，保證30cm-50cm，混凝土澆筑時保證首盤料的方量。利于上泛孔底沉渣。

五、結語

在該項施工中，經過方案嘗試最終采用旋挖鉆機進行鉆進、護筒護入中風化粉砂巖干作業法提高砂層地質的成孔效率。兩種工藝的對比是一種磨練也是一種挑戰、更是對施工工藝及機械選擇一絲不茍的態度。更是提醒我們在以后的實際施工中要不斷的嘗試。施工過程中要根據不同的地質選取適合的施工機械及施工工藝，提高成孔效率，高質量完成施工任務。

參考文獻

【1】《G527與臨蒼公路義烏佛堂聯絡線工程施工第1標段勘察地質報告》

【2】《G527與臨蒼公路義烏佛堂聯絡線工程施工第1標段鉆孔灌注樁施工方案》