华建飞

（浙江省第一水电建设集团股份有限公司 浙江 杭州 310051）

1 工程概况

独山排涝闸工程位于浙江省平湖市，是杭嘉湖南排平湖塘延伸拓浚独山排涝应急工程的关键工程，兼具防洪排涝及通航的功能，独山排涝闸的建筑物级别为1级。

独山排涝闸位于独山东面，距平湖市约为12km，排涝口门布置在白沙湾围涂工程和独山之间，西面紧邻独山山脚，东侧距白沙湾围垦工程西端堤头约500m，闸中心线几乎垂直于现独山东侧钱塘江北岸海塘，闸轴线位于现杭州湾海塘塘轴线以内约105m。独山排涝闸规模为净宽40m，设3孔，闸孔布置为2孔×14m+1孔×12m，左右岸两孔宽度为14m，具备挡潮、排涝及通航功能，设为开敞式闸型；中部一孔宽度为12m，具备挡潮、排涝功能，设为胸腔式闸型。排涝闸闸室顺水流方向长度为22m，闸室总宽度为52m，两侧设空箱式岸墙，垂直水流方向墙宽为19m。

闸室基础采用C25钢筋砼灌注桩处理，桩径80cm，桩距2.8m，梅花形布置，闸室底板下共布置234根灌注桩，按设计分缝划分为5个区块，灌注桩桩型为嵌岩桩，要求桩端进入弱风化基岩的深度为1m，灌注桩桩长从独山侧向东逐渐加大，桩长范围约29m～55m。

2 工程地质条件

独山排涝闸闸址勘探深度内岩土体自上而下可分为:

Ⅰ2素填土（rQ）:主要为杭州湾海塘填土，以粉质粘土为主，硬塑～可塑，厚度6.20m～7.20m。

Ⅱ1粉质粘土（al-mQ4）:软塑～可塑，中等压缩性，局部高压缩性，厚度1.80m～3.20m。

Ⅲ1淤泥质粘土夹粉土（al-mQ4）:含有机质，流塑；粉土以粘质粉土为主，厚度10.60m～22.40m。

Ⅲ2淤泥质粉质粘土、粉土互层（al-mQ4）:灰色，软塑～流塑，厚度0m～10.90m。

Ⅲs含泥粉砂（al-mQ4）:灰色，中等压缩性，厚度 0m～12.30m。

Ⅲe贝壳（al-mQ4）:呈透镜体分布，厚度 0m～2.30m。

Ⅸ含泥砂砾块石层（dl-plQ3）:灰色～浅灰黄色～灰紫色，局部夹贝壳，砾卵石含量20%～30%，粒径以2cm～5cm为主，部分为5cm～15cm，次棱角状～次圆状；块石母岩为青灰色～深灰色晶屑凝灰岩，弱风化～微风化，块石直径一般大于20cm，块石整体含量超过50%，厚度1.8m～10.6m。

ⅨL含碎石粉质粘土（dl-elQ3）:硬塑～可硬，碎石粒径一般2mm～5mm，含量5%～15%。该层沿基岩面分布，近山侧缺失，厚度 0m～3.8m。

Ⅹ侏罗系上统黄尖组（J3h）:灰色～深灰色～灰紫色晶屑凝灰岩，弱风化带厚度0m～6.0m；基岩小断层和节理裂隙较为发育，沿结构面两侧岩体风化破碎，局部岩石蚀变。

3 桩基特点及施工机械选定

根据上述情况可知，本工程桩基的平均桩长约42m，其中上部土层的平均厚度约32.9m，土层的工程性质一般，块石层及含碎石粉质粘土层的平均厚度约8.1m（其中块石层平均厚度6.2m），桩端进入弱风化基岩的深度为1m，块石层及基岩内钻孔深度将近总桩长的1/4，每根桩均需穿越较厚深度的块石层及基岩，块石层内大块石含量较高，每根桩的上部土层厚度、下部块石层及岩层厚度均达到一定规模，且块石层内块石含量高、粒径大，是本工程桩基的特点。按照传统施工方法，本工程灌注桩成孔可以采用回旋钻机或冲击钻机单独成孔，以桩径80cm灌注桩为例，两种桩机的常规经济技术指标如下:

回旋钻与冲击钻常规经济技术指标比较表

参照上表，考虑到回旋钻机比较适宜在土层中钻进、而冲进钻机又比较适宜在块石层及基岩中钻进的特性，且本工程桩基具备一定规模的实际情况，采用回旋钻机与冲击钻机联合作业的方法施工，充分发挥每种型号桩机的优点。即:上部土层采用回旋钻机施工，钻至块石层时，换用冲击钻机施工，按照不同桩机的施工效率，将回旋钻机与冲击钻机以一定的数量比例组合形成作业机组，作业机组内的每台桩机各自形成流水作业，由于联合作业法施工时，桩机移位频繁，应尽可能减少施工机械的自重，为此本工程的回旋钻机采用小型地质钻机改装的正循环回旋钻，冲击钻机采用简易钢丝绳机架配5t重十字实心冲锤。参照类似工程桩机的施工速度，本工程最终配备两个作业机组，每个作业机组由1台回旋钻和5台简易冲锤组成。

4 施工方案

4.1 总体作业思路

按照本工程的桩基数量及桩长由西向东逐渐加长的特点，将本工程的桩基分为两个施工区块，独山侧的140根桩（约总桩数的60%）为一个施工区块，靠东侧的84根桩（约总桩数的40%）为一个施工区块，每个施工区块内各布置一个联合作业机组。独山侧施工区块的总体作业方向为从闸中心线处向西行进，靠东侧施工区块的总体作业方向为从最东侧向闸中心线处行进，以避免两个作业机组的机械在空间位置上发生干扰或影响，每个施工区块的桩基在遵循总体作业方向的前提下，每排桩具体施工时均由北向南推进，回旋钻机在前，简易冲击钻机在后，依次形成流水作业。

图1

4.2 单桩工艺流程（见图1）

4.3 施工方法

（1）回旋钻机就位

钻机就位时下部铺设枕木及滚筒，以保证受力均匀，且方便移位，钻机就位必须平整稳固，位置正确，并始终保持钻杆垂直。

（2）泥浆配制

钻机成孔时需泥浆护壁，因此在成孔时，对泥浆要求相对较高。根据本工程土质情况，采用原土造浆，考虑到后续冲击钻在块石层中施工时的悬浮钻渣及固壁需要，回旋钻造孔时，孔中泥浆比重控制在1.3左右，接近块石层时将泥浆比重放大至1.4左右。

（3）回旋钻钻孔

本工程回旋钻机钻孔采用正循环施工工艺，采用鱼笼式钻头。钻孔过程中应控制钻进速度，以钻杆平稳无跳动为准，回旋钻钻至块石层高程附近时，若遇桩机电流值变大、机身跳动等情况时，应捞取渣样判定是否进入块石层。

（4）冲击钻就位

回旋钻钻至块石层并将桩机移出孔位后，冲击钻便可在该孔位就位，冲击钻机利用自身的钢丝绳及卷扬机系统结合人工撬动进行移机，就位后应采用测量仪器认真复核其中心位置与原孔位的对中度。

（5）冲击钻冲孔

由于块石层内还含有粘土、砾卵石等其它不同性质的材料，冲击钻在块石层内冲孔时应低锤快打，即小冲程、高频次，松绳长度控制在3～5cm，以免发生斜孔、梅花孔等事故，不平整的基岩表面冲击时，也应采用相同方法冲孔，待冲平岩面后，可加大冲程钻进。

（6）钢筋笼、导管安装

冲击钻钻至设计高程，并采用捞渣筒将孔底大颗粒钻渣清除干净后，即可利用冲击钻的三角机架逐节下放钢筋笼及导管，钢筋笼下放时应避免碰撞孔壁。

（7）二次清孔

将导管下放至离孔底约30cm左右的位置，在导管最上端接好专用的泥浆管接头，直接利用导管进行正循环冲浆清孔，泥浆比重达到设计及规范要求后即可停止清孔。

（8）灌注混凝土

本工程桩基砼采用HBT60型砼泵输送，泵管接至桩机料斗后，直接泵送浇筑。

5 施工注意事项

5.1 回旋钻与冲锤联合作业法施工时，首先必须确保护筒的埋设质量，以免桩机移位或冲锤频繁出入孔口时发生塌孔现象，本工程的护筒埋设深度为2m，护筒一周采用粘土按20cm一层分层夯实填筑。

5.2 考虑到回旋钻移位后，冲锤需二次钻孔，回旋钻在钻孔时应严格控制钻杆垂直度，一般宜在0.5%以内，以免发生折线形孔、钢筋笼被卡、塌孔等现象。

5.3 回旋钻与冲锤联合作业法施工时，其回旋钻钻进时的泥浆比重宜比回旋钻单独作业时的泥浆比重适当提高，本工程控制在1.3左右，以利于后续冲锤作业时的悬浮钻渣及固壁，冲锤作业时的泥浆比重控制在1.4左右，太小不利浮渣，太大则增加冲锤的阻力。

5.4 冲锤二次就位后，应采用专用测量仪器认真复核桩机的中心位置，确保其中心与回旋钻施工的孔位中心基本重合。

5.5 冲锤作业时应勤捞渣，以加快工效，本工程按每进尺一m捞渣一次的频率控制，捞渣时应将锤头提出孔口，将泥浆管沉入孔底通过正循环排浆法排出小颗粒钻渣，大颗粒钻渣采用掏渣筒出渣，锤头出钻、下钻时应小心谨慎，以免撞击护筒。

5.6 回旋钻成孔后，因机械故障等原因造成冲击钻未能及时钻孔的，应采取保持泥浆循环等措施保证孔内水位及孔内泥浆性能指标。

6 结语

6.1 本工程采用了回旋钻与冲锤联合作业法施工后，实际使用了52天便完成了全部桩基，比合同工期提前了一个多月，经测算，实际发生的成本也比单独采用回旋钻或冲锤节约了将近1/3的费用，取得了较好的效益。

6.2 通过本工程的实践，在类似地质条件且桩基工程达到一定规模时，回旋钻与冲锤联合作业法具有一定的推广价值及参考价值，但当桩基数量较少时，考虑到机械进出场费等成本因素，建议仍采用回旋钻或冲锤单独作业法施工。

6.3 采用回旋钻与冲锤联合作业法施工时，应根据实际情况，合理配置两种机械的数量，充分发挥各自的工效，尽量减少每一个机械的停置时间。

6.4 采用回旋钻与冲锤联合作业法施工时，还应特别注意各个桩机在空间上的合理排布、回旋钻钻杆垂直度、冲锤严格二次对中等事项。

［1］SL27-91 水闸施工规范[S].水利电力出版社，1992.

［2］JGJ94-2008建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2008.

［3］张永辉，姚顺山.回旋钻结合冲击钻成槽在防渗墙施工中的应用[J].四川水利，2004，6:21-22.

［4］北京市市政工程局.市政工程施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1995.