高飛 樊展望

摘? 要：通過(guò)對(duì)沖擊鉆、反循環(huán)鉆在不同地質(zhì)鉆孔施工的速度、質(zhì)量、效益比較分析，進(jìn)而進(jìn)行組合施工方案，并指出施工過(guò)程中的控制事項(xiàng)，為同類(lèi)地層樁基施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地質(zhì);鉆孔;分析;組合

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0128-02

城市立交橋建設(shè)是當(dāng)前城市重交通路口疏導(dǎo)的主流。而樁基施工中不同的地質(zhì)中不同鉆機(jī)發(fā)揮作用均不同，本文針對(duì)沖擊鉆和反循環(huán)鉆在漯河市京廣立交樁基施工進(jìn)行對(duì)比，并提出了組合施工的方案，以為后續(xù)施工做出指導(dǎo)。

1 概況

河南省S238常付線(xiàn)漯河市郾城區(qū)京廣立交改建工程，位于河南省漯河市，是河南省東西方向的干線(xiàn)公路，在交通網(wǎng)中占有重要地位，是豫中南地區(qū)的重要通道，工程整體全長(zhǎng)2.5km，其中橋梁長(zhǎng)701m， 橋垮布置為4×30+5×30+37+50+37+5×30+5×30。東引橋采用單墩三根1.8m排樁，平均樁長(zhǎng)53m，樁頂為地系梁，西引橋因地下管線(xiàn)影響采用單墩四根1.5m群樁，平均樁長(zhǎng)53m，樁頂為承臺(tái)。地質(zhì)情況由上至下為：磚渣層、粉土、粉質(zhì)粘土、中砂、粉質(zhì)粘土，其中磚渣地層厚度約2-8m，砂層厚度約10m。

2 施工難點(diǎn)

橋西地質(zhì)復(fù)雜，地表有2-8m不等的回填磚渣，地層不穩(wěn)定，部分護(hù)桶無(wú)法穿過(guò)覆蓋層，鉆孔中易出現(xiàn)塌孔。樁基穿越10m厚中砂層，鉆進(jìn)中易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，部分樁位下部有周邊建筑基坑施工時(shí)殘留的加固錨桿，鉆孔困難。

3 鉆孔原理及選用

反循環(huán)鉆是利用鉆桿帶動(dòng)盤(pán)式鉆頭旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到破碎巖土，泥漿利用泥漿池與孔內(nèi)高差自流至孔底，再利用鉆機(jī)上的大吸力泥漿泵，通過(guò)鉆桿把孔底泥漿和鉆渣吸至沉淀池中，泥漿經(jīng)沉淀池后進(jìn)入泥漿池，以形成循環(huán)作業(yè)。根據(jù)實(shí)際情況本工程選用GPS-32型反循環(huán)鉆機(jī)。

沖擊鉆孔是利用重錘沖擊的原理成孔，鉆機(jī)利用機(jī)身將鉆頭提升至一定高度，利用自有落體的沖擊力沖擊巖層鉆進(jìn)，利用泥漿泵向孔內(nèi)注入泥漿，通過(guò)泥漿冷卻鉆頭、形成護(hù)壁，同時(shí)通過(guò)泥漿懸浮鉆渣排出到沉淀池，沉淀過(guò)后的泥漿再回流到泥漿池，從而形成循環(huán)。本工程選用K-8/10型沖擊鉆。

4 成孔比較

工程進(jìn)場(chǎng)以后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，先期對(duì)覆蓋層較薄的樁孔，通過(guò)開(kāi)挖清除磚渣，埋設(shè)深護(hù)桶等措施采用反循環(huán)鉆成孔，成孔效果較理想。但在磚渣層較深的樁反循環(huán)鉆孔進(jìn)效率及質(zhì)量欠佳，易出現(xiàn)卡鉆、塌孔現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況在同一樁位選用不同鉆機(jī)各鉆孔一根樁基，進(jìn)行比較探討搭配使用。

（1）成孔質(zhì)量。根據(jù)反循環(huán)鉆和沖擊鉆成孔后灌注前質(zhì)量檢測(cè)可反映出循環(huán)鉆成孔質(zhì)量較好，孔徑較均勻，擴(kuò)孔率小，沉渣少。采用兩種鉆進(jìn)分別對(duì)同直徑1.5m、孔深54m樁基進(jìn)行施工對(duì)比分析，從成孔總體質(zhì)量上可知回旋鉆的成孔總體質(zhì)量比沖擊鉆好;反循環(huán)鉆的成孔質(zhì)量為：孔徑1.51m，清孔前沉渣厚0.1m，泥漿比重1.1-1.3，混凝土超方2%，傾斜率0.4%;沖擊鉆的成孔質(zhì)量為：孔徑1.58m，清孔前沉渣厚0.3m，泥漿比重1.4-1.7，混凝土超方11%，傾斜率0.3%。（2）成孔效率。統(tǒng)計(jì)兩種鉆機(jī)在不同地層鉆時(shí)間，通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)循環(huán)鉆的鉆進(jìn)速度是沖擊鉆的5.6倍，再加之該工程地處市區(qū)，沖擊鉆夜間施工噪音大，夜間22：00至第二日6：00無(wú)法施工，同墩位的54m樁基施工中沖擊鉆比反循環(huán)鉆成孔慢9天。具體見(jiàn)表1。由表2可知粉土、粉質(zhì)粘土中沖擊鉆易出現(xiàn)吸鉆、粘鉆現(xiàn)象，鉆進(jìn)速度不易過(guò)快。而在磚渣層中反循環(huán)鉆易出現(xiàn)卡鉆和堵塞泥漿管的現(xiàn)象。（3）成本消耗。根據(jù)沖擊鉆和反循環(huán)鉆從開(kāi)孔到灌注完成的時(shí)間及混凝土量分析比較，具體見(jiàn)表2。（4）對(duì)比總結(jié)。從以上鉆孔數(shù)據(jù)可知，反循環(huán)鉆在本工程中不論從鉆孔時(shí)間、質(zhì)量、成本方面都優(yōu)于沖擊鉆。但由于反循環(huán)鉆在磚渣層中易出現(xiàn)卡鉆、堵塞泥漿管、壞鉆、不能鉆進(jìn)等現(xiàn)象。加之部分樁基上部地層有砂漿錨桿需采用沖擊鉆鉆孔穿過(guò)。在單獨(dú)采用反循環(huán)鉆成孔中因磚渣造成機(jī)械卡鉆、堵管、維系等原因降低了鉆進(jìn)效率，單樁成孔需2天。而單獨(dú)采用沖擊鉆成孔，因在粘土層中鉆進(jìn)效率低，加之項(xiàng)目地處城區(qū)，夜間不可施工，造成鉆進(jìn)效率低下，單樁成孔需11天。如采用以上兩種鉆機(jī)單獨(dú)施工均降低了施工效率，增加了施工成本。

5 組合施工

依據(jù)前文總結(jié)兩種鉆機(jī)在不同地形的優(yōu)勢(shì)，我們將兩種機(jī)械組合施工，充分發(fā)揮兩種鉆機(jī)的自身特點(diǎn)，提高鉆機(jī)的利用效率，節(jié)省施工時(shí)間。上部厚磚渣錨桿層采用沖擊鉆施工，穿過(guò)磚渣錨桿層后深入粘土層≥1m后采用反循環(huán)鉆施工，在反循環(huán)鉆施工正式鉆進(jìn)前，首先利用反循環(huán)鉆的抽機(jī)對(duì)沖擊鉆的泥漿進(jìn)行清孔，清除沖擊鉆沖擊形成的未排出孔外的沉渣，再利用反循環(huán)鉆的撈渣桶清除大塊無(wú)法用泥漿排除的零散磚渣，最后利用反循環(huán)鉆的鉆頭，慢速鉆進(jìn)，攪動(dòng)孔底，清除因沖擊鉆沖擊打入土體的碎塊，待碎塊、沉渣清除完成后在利用反循環(huán)鉆正常鉆進(jìn)。

6 組合施工效果

根據(jù)方案，對(duì)本工程3a-1采用組合鉆機(jī)組合施工，施工效果良好，各項(xiàng)數(shù)據(jù)受控，達(dá)到了預(yù)期目的。采用沖擊鉆施工8m深磚渣層用時(shí)5.5小時(shí)，更換機(jī)器用時(shí)1小時(shí)，撈除沖擊鉆剩余鉆渣0.6小時(shí)，反循環(huán)鉆鉆進(jìn)上層25m粉質(zhì)粘土用時(shí)4.3小時(shí)，反循環(huán)鉆鉆進(jìn)5m厚砂層用時(shí)2小時(shí)，反循環(huán)鉆鉆進(jìn)下層11m厚粉質(zhì)粘土用時(shí)1.9小時(shí)， 由施工過(guò)程可知，采用兩種鉆機(jī)組合搭配施工，單樁54m成孔耗時(shí)僅15.3小時(shí)，大大提高了成孔效率，加快了施工進(jìn)度，提高了施工效益。

7 施工注意事項(xiàng)控制

在進(jìn)行兩種機(jī)械的組合施工時(shí)，要注意一些問(wèn)題，如：護(hù)桶埋設(shè)、泥漿比重、鉆機(jī)就位、硬軟地層穿越、排漿等，只有將這些注意事項(xiàng)控制好，才能使兩種機(jī)械有效組合施工。

（1）護(hù)桶埋設(shè)。護(hù)筒直徑比樁徑大20cm以上，因過(guò)程中需更換鉆機(jī)，需保證護(hù)桶的穩(wěn)定性，所以護(hù)桶埋設(shè)深度不小于2m。護(hù)筒四周用粘土夯實(shí)，保證孔口不坍方、不漏漿。埋設(shè)好的鋼護(hù)筒頂比地面高出20～30cm。（2）泥漿比重。在兩種鉆機(jī)的組合施工中，泥漿比重的控制是一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目，泥漿起著潤(rùn)滑鉆頭，防止塌孔，排除鉆渣的作用，如果在過(guò)程中不能進(jìn)行有效的控制，鉆孔過(guò)程中極易出現(xiàn)塌孔、鉆速減慢等現(xiàn)象，同時(shí)會(huì)造成成孔后清渣不徹底，孔底沉渣過(guò)厚的現(xiàn)象。鉆機(jī)在不同地層的泥漿要求不同，在施工過(guò)程中要根據(jù)地層變化隨時(shí)調(diào)整泥漿比重，以達(dá)到泥漿造壁，保護(hù)孔身的目的。各地層泥漿控制見(jiàn)表3。（3）鉆進(jìn)定位。在兩種鉆機(jī)配合施工中，要進(jìn)行兩次鉆機(jī)就位，這就要求鉆機(jī)的定位準(zhǔn)確性要高。同時(shí)在鉆進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)檢查鉆機(jī)鉆頭的鉆進(jìn)方向，有無(wú)偏差，出現(xiàn)偏差及時(shí)調(diào)整，防止鉆進(jìn)中出現(xiàn)偏孔、傾斜度過(guò)大等現(xiàn)象。（4）硬軟地層穿越。沖擊鉆在粘土層中施工時(shí)因?yàn)檎惩翆拥奶匦?，容易出現(xiàn)粘鉆現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)造成鉆機(jī)傾覆;所以在施工中要及時(shí)掌握、準(zhǔn)確判斷地層情況，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)方法速度、確保順利穿越硬軟巖交界。為保證沖擊鉆穿越磚渣層后，孔內(nèi)不殘留大塊的磚渣造成反循環(huán)鉆施工困難，所以在沖擊鉆鉆進(jìn)穿越磚渣層后，需多鉆進(jìn)1m，同時(shí)在反循環(huán)鉆就位后，先利用反循環(huán)鉆的清渣設(shè)備，對(duì)因沖擊鉆沖擊入孔底的磚渣進(jìn)行清理，清理完成確認(rèn)無(wú)殘?jiān)蠓娇砷_(kāi)展，防止出現(xiàn)卡鉆、堵管等現(xiàn)象。（5）排漿。沖擊鉆與反循環(huán)鉆的泥漿的比重、粒徑都不同，所需的泥漿池大小也不同，特別是在城市施工中，由于場(chǎng)地限制，無(wú)法開(kāi)挖大面積的泥漿池，泥漿的外運(yùn)排放尤為重要，在施工中要配備足夠的泥漿運(yùn)輸車(chē)，確保泥漿排渣的及時(shí)外運(yùn)清理。

8 結(jié)束語(yǔ)

從施工情況來(lái)看，反循環(huán)鉆在本工程的粘土、砂層施工中適合，沖擊鉆在磚渣層施工中適合。采用兩種鉆機(jī)組合，在磚渣層中采用沖擊鉆鉆進(jìn)，待穿過(guò)磚渣層1m以上再采用反循環(huán)鉆鉆進(jìn)，這樣既能發(fā)揮沖擊鉆在磚渣層的優(yōu)勢(shì)，又能發(fā)揮反循環(huán)鉆在粘土層、砂層的優(yōu)勢(shì)，節(jié)約了時(shí)間成本、提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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