曹 龙 滨， 鲁 金 贵， 郑 爱 国

(中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

杭州市临安区苕溪南街下穿隧道范围西起五岔路口西侧，东至五岔路口东侧，隧道全长约370 m(西口U型槽段长140 m，明挖暗埋段长100 m，东口U型槽段长130 m)。隧道采用闭合矩形框架结构，净空高5 m，净宽19.1～19.9 m，隧道结构采用外包防水。

隧道采用明挖顺作法施工，围护结构采用钻孔灌注桩，内支撑采用混凝土支撑+钢支撑，围护结构外侧采用高压旋喷桩止水帷幕，钻孔灌注桩尺寸为φ800@1000，桩长分别为：10 m 、11 m、13 m与14 m。下穿隧道围护结构标准断面见图1。

苕溪南路下穿隧道工程地层自上而下主要为碎石填土、卵石夹漂石层、强风化泥质粉砂岩、中等风化泥质粉砂岩。其中卵石夹漂石层卵石粒径一般以5～10 cm为主，局部夹漂石，最大粒径达30 cm以上，卵砾石质地坚硬，呈亚圆形，部分为扁平状，母岩成分以凝灰岩、石英砂岩为主，层厚1.8～4.8 m；强风化泥质粉砂岩结构大部分已破坏，岩芯呈块状，局部呈短柱状，手可折断，局部夹中等风化岩块，层厚0.8～4.3 m；中等风化泥质粉砂岩为中厚层状构造，局部孔段水平层理较明显，岩芯呈柱状、短柱状，节理裂隙较发育，遇水易软化、失水干裂，属软岩。

2 施工方法的选择

图1 苕溪南路下穿隧道围护结构标准横断面图

通常采用的钻孔灌注桩施工工艺及方法比较成熟，但考虑到钻孔灌注桩要穿越卵石夹漂石层、强风化泥质粉砂岩层、中等风化泥质粉砂岩层，成孔难度较大，因此，成孔方式的选择既决定了钻孔灌注桩施工的成败，又直接影响到下穿隧道围护结构的施工进度，进而制约着下穿隧道的直线工期。考虑到成孔的重要性，在进行钻孔灌注桩施工前，项目部技术人员根据以往的施工经验并经多方咨询、调查，制定了两套成孔方案并进行了对比分析，具体分析情况见表1。

表1 钻孔灌注桩成孔方法比选表

因灌注桩穿越的卵石夹漂石层层厚较大并有一定的入岩要求，且冲击钻对各种地层的适用性较强，初步选定采用冲击钻成孔试桩；另外选定一处桩位采用旋挖钻成孔，确定其适用性，以对两种方案进行最终的确定与比较。

3 试桩结果及分析

成孔初步方案确定后，项目部技术人员对试桩过程进行了全面跟踪、旁站，试桩结果见表2。

由试桩结果得出以下结论：采用旋挖钻+单底双开门斗齿钻斗进行灌注桩施工，单桩施工速度偏慢，无法满足隧道围护结构施工进度需求，在成孔过程中塌孔比较严重，造成灌注桩混凝土超灌严重，需优化施工工艺；而采用冲击钻进行灌注桩施工时，单桩施工速度太慢，耗电量大，不经济且塌孔严重，造成灌注桩混凝土超灌极其严重。由此可见，冲击钻对苕溪南路下穿隧道钻孔灌注桩施工不适用，予以淘汰。

4 成孔方法的优化

表2 试桩结果表

由下穿隧道灌注桩试桩结果可知：采用旋挖钻成孔工艺适用于苕溪南路下穿隧道灌注桩施工，但需优化施工工艺，即：需提高单桩施工速度并减少成孔塌孔率，以降低混凝土超灌系数。项目部技术人员经查阅相关资料并经多方咨询、踏勘后决定采用短螺旋钻施工工艺，该工艺成孔属于干作业法，钻机仍采用旋挖钻机，只是在临近钻头2～3 m内装置带螺旋叶片的钻杆并安装单头单螺旋钻头(图2)，在桩位处切削土层，被切土块、钻屑随钻头旋转、沿着有少量螺旋叶片的钻杆上升，积聚在短螺旋叶片上形成“土柱”(图3)，此后靠提钻、反钻、甩土将钻屑撒落在孔周，一般每钻进0.5～1 m需提钻甩土一次。

另外，为降低塌孔频率，减少灌注桩水下混凝土的灌注量，采用钢套筒护壁，钢套筒直径为800 mm，长度为8 m，筒壁厚2 cm。护筒采用液压振动锤安装就位，待混凝土浇筑完成后拔出。采用短螺旋钻进行钻孔灌注桩施工的工艺见图4。

图2 单头单螺旋钻头示意图

5 方案优化后取得的效果

采用“短螺旋钻成孔+钢护筒护壁”法进行苕溪南路下穿隧道钻孔灌注桩施工后，灌注桩的施工效率得到大幅度提升，最大施工速率达到了14根/d，混凝土超灌系数由1.9降到1.2，既节约了成本，又使下穿隧道围护结构得以提前完工，为隧道全面进行基坑开挖施工打下了坚实的基础。

图3 短螺旋钻施工形成的“土柱”图

图4 短螺旋成孔法灌注桩施工工艺框图

6 结 语

采用短螺旋钻成孔法进行苕溪南路下穿隧道钻孔灌注桩施工虽然取得了成功，但在进行成孔方法选择的过程中存在施工经验欠缺、思路狭窄等不足；另外，受地勘资料的局限性，部分灌注桩底部入岩时较困难，在更换了岩石钻头后方达到设计桩位。但是，可以相信，随着市政地下工程领域围护结构施工技术的不断成熟，先进的施工工艺、工法将会大量涌出，需要我们共同探索、学习、进步与提高。