童永飞

【摘要】在厚埋深的中砂、粗砂地质条件下进行大桩径桩基施工，是在北方较普遍也是难度较大的桥梁节点工程。在此种地层条件下的钻孔灌注桩的施工有较大风险，施工工艺、机械选型、技术管理措施等有一定的难度，需要一定的经验。结合灞河入渭口防汛交通特大桥的工程实例，探索施工经验和教训，以期抛砖引玉，为同行共鉴。

【关键词】中粗砂；地层；桩基；探讨

一、工程概况

灞河入渭防汛交通特大桥工程为沟通渭河东、西两侧堤顶防洪抢险通道，桩号为K21+654.42～K22+942.42，桥梁全长1288.0m，桥面净宽32m。下部均采用钻孔灌注桩基础，其中Φ1.8米140根，Φ1.5米36根（廊道跨），桩长57-60.4米。Φ1.2米（桥头堡）24根，桩长30米。上部为32*40m先简后连箱梁，设计荷载为公路-I级。

桥址属渭河中游地带，位于西安市灞河入渭河口处，横跨灞河，两侧为堤岸，高差达14.65m左右，地貌单元属灞河河床及漫滩。地下水位与现灞河水位一致，地下水位稳定在河滩地表下0—1.04m，相应高程为356.76—357.82m。

根据勘探报告揭露，场地内地层自上而下依次由第四系全新素填土（0.5-16.8m）、中砂（5.6-10m）、粉质粘土（0.5-4.2m）、中粗砂（该层地勘未穿透，实际施工中亦未穿透）组成。施工中中砂、粗砂层比较纯净，粘结力小。由于桩长较长，孔隙水压力大，流量大，极易造成塌孔、埋笼、埋钻等问题。施工中16#桩有细圆砾（在地表下15-17米位置），在吊放钢筋笼时多次塌孔。

二、成孔机械选型及工艺流程

結合水文和中砂、粗砂的地层情况和我们以往的施工经验，采用反循环回旋钻机为主要机型施工Φ1.8米桩基和廊道跨Φ1.5米桩基。因为在该地层条件下施工大桩径桩基，反循环回旋钻机对砂层扰动小，速度较慢，泥浆和易性好易较好护壁，清渣（二次清孔）比较彻底。

这里要特别说明的是，在中、粗砂地层中若选用旋挖钻或冲击钻机，应该谨慎。若地层只是含有中粗砂夹层且厚度较小（小于10米），且地下水位在砂层以下，或者桩径较小（Φ1.2米以下）原则上是可以选用的。施工中要仍然注意泥浆调配、进尺速度等。若桩径较大，尤其砂层较厚、地下水位较高，则在施工中极易造成埋钻、埋笼、塌孔等事故，造成重大损失。

施工工艺流程：施工准备→施工放样→埋设护筒→钻机就位、校正→测量复核→反循环钻孔施工→成孔质量检测→清孔→沉渣检测→安装钢筋笼→下导管→二次清孔→混凝土灌注→凿桩头→成桩检测。

三、施工中几个重要问题及其解决

1、泥浆性能和置备

泥浆性能是否能满足和保证中粗砂性地层钻孔灌注桩施工的工艺要求，不光直接影响成桩质量，而且决定了能否成孔、是否会塌孔。

泥浆的主要物理性能有比重、黏度、胶体率、酸碱度、塑性指数和含砂率等，每一项性能指标的变化都会直接影响钻进成孔与孔壁的稳定性、孔内事故的预防和成桩作业各工序的工艺状态，并对成桩质量带来明显而直接的影响。采用优质膨润土、烧碱、木质素等不断优化调配，通过加强对泥浆性能的调整与优化及其规范现场管理，控制和保持适合工程所在地层基桩施工相适应的泥浆性能就显得尤为突出和重要。

本工程实践表明，在纯净中砂、粗砂地层中进行深桩长、大桩径桩基施工，为避免塌孔、埋钻、扩孔埋笼等事故的发生，泥浆性能应尽可能在手册范围内取峰值。如：泥浆比重1.2，含砂率4%。这是个原则，在保证灌注质量的情况下，应根据地层、水文、机械等情况沟通各方，不断优化，而不拘泥于成例。

2 、护筒冒水

部分桩位素填土层薄，中粗砂地层位置较高，极易发生护筒外壁冒水，严重的会引起护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

究其原因，一是埋设护筒的周围土不密实，未用黄土、粘土填压密实；二是护筒水位差太大，三是钻头起落时碰撞。

防治措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护简的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m 的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒.

3 、埋钻、埋笼

钻孔或二次清孔过程中，孔壁突然坍塌，造成埋钻、埋笼。

中粗砂地层由于其粘结力小，不易形成整体性、强度好的护壁，加之地下水位高、压力大，泥浆性能不好，钻进速度过快，或者钢筋笼、钻机等扰动触碰孔壁，极易发生埋钻或者埋笼问题。此时，由于尚未灌注混凝土，造成的问题还较容易处理，影响尚不大。处理措施：首先保证人员和机械安全。若塌孔后钻杆钻头或者钢筋笼埋设不深，可先尝试提升（钻机反钻或者吊车提升）。如若不能提升，人员和机械立即撤离至安全地带。待现场情况稳定后，再用钻渣填埋钻孔（一般不采用黄土、粘土等填，因其在短期内难以稳定、固结，后期处理难度大）。待填料稳定后，再用小钻头配合高性能泥浆在钻杆附近钻进，钢筋笼则用小钻头或特制钢丝钻头扫孔，待清理至埋置标高后，可提升钻杆或钢筋笼。

4、清孔和灌注

清孔和灌注是钻孔灌注桩施工中一项极为关键的工序，直接决定了成桩成功和桩身质量。使用反循环钻机成孔在第一次达到要求后，由于要放钢筋及导管准备浇注水下混凝土，这段间的间隔较长，孔底又会产生一部分新的沉渣，所以待安放钢筋及导管就绪后，即再利用导管进行第二次清孔，达到相关指标后才能开始灌注。

钻孔灌注桩灌注混凝土一般在泥浆下进行，本工程采取“隔水”的工艺，也即是采用“ 导管法”施工。导管使用5mm厚度钢管制成，直径为300mm。导管要准直，不变形，内壁滑；导管的接头采用设有止水槽的法兰盘与橡皮垫圈，并用螺栓紧固，保证不能漏水。导管的上端混凝土的入口处设有容积较大的漏斗，漏斗的容积保证能在第一次浇筑时，使向下输送的砼在孔底的基槽内把导管的底部埋入砼内0.8-1.2m。导管的隔水栓（球塞）使用预制园柱形砼块，砼块标号>浇砼的标号，并且必须保证能在导管内顺利排出。复测孔底深度，复核导管总长度，随着砼面的上升，要适当地提升和拆除导管。导管底部一般应埋入管外砼面以下4-6m，严禁把导管底部提出砼面。要指定专人经常测量导管的埋深和桩孔内砼的充盈情况，特别是可能出现缩孔的桩段。当砼面灌至钢筋笼底部附近时，要放慢灌注速度，使砼面慢慢上升，导管应避免碰撞钢筋笼，以免引起钢筋笼上浮或碰撞孔壁。

四、经验和体会

本工程桩基质量检测结果为优良。其中一类桩194根，二类桩6根。在这样的超厚、纯净的中、粗砂层地质环境下施工是成功的。在超厚的中粗砂地层中进行大桩径、深桩长施工，首先要认识质量的重要性和质量事故的严重性，结合地层条件深刻理解施工工艺和机械选型，这样才能达到事半功倍的效果。施工中必须以科学的态度，严格按规范制定好实施细则，加强责任心，才能尽可能的保证施工质量。但同时也要勇于探索，多多思考，多多请教和总结，因地制宜的展开施工，以取得了良好的经济利益和社会效益。

参考文献：

[1] 徐维钧. 《桩基施工手册》，北京：人民交通出版社，2007，（12）。

[2] 徐佩林. 《高含砂地层钻孔灌注桩施工常见事故处理及预防》， 北京：探矿工程（岩土钻掘工程），2006，（3）。

[3] 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011），人民交通出版社。