碎块石及基岩层中钻孔灌注桩方法

 

　　 在碎石、块石层等破碎土层及风化基岩地层中钻孔灌注桩难度大，工期长、易发生扩孔、塌孔等孔内事故。某场地上部覆盖层属第四系沉积层，主要由素填土、粘性土、碎石混粘性土等组成，下伏基岩主要为石炭系和泥盆系泥岩、砂岩、灰岩等，由于地质构造运动，岩层普遍存在被断层构造切割、错动等现象。钻孔灌注桩在碎石、块石及基岩层成桩在技术、机械设备及泥浆配置方面都有很高的技术要求。 

 

 

　　 直径1000mm钻孔灌注桩采用施工类型是非挤土灌注桩---泥浆护壁法---回旋钻成孔灌注桩，桩位位置顺序地为3-1-2-4，为保证钻孔灌注桩成桩后相邻桩距保持在30cm以内，在施工时，首先施工1#桩，待该桩混凝土浇筑完毕36小时后施工2#桩，2#桩完成后可立即开始施工3#桩，4#桩最后施工。这样的成桩方法，可得桩距≤30cm。 

 

 

　　 根据工程复杂的地层和不利的地质条件，采用GPS-20型改良型钻机，自制钻杆Φ194mm（原来为Φ180mm），Φ194mm钻杆每根重300kg/m，其旋转扭矩在此岩层中可抵抗岩石的破碎力；自制合金钢牙轮钻头Φ1000mm，牙轮钻头4只，牙轮钻头身长1.4m，钻头前突出400mm环圈设置5只牙轮，钻头内环设置牙轮8只，钻头重量p=450kg。 

 

　　 4、钻头与钻进参数 

 

　　 根据灌注桩设计和场地地层情况，采用如下设备、钻头和钻进参数进行钻孔施工：钻头采用单环或双环三翼螺旋式合金钻头，这种钻头在翼片上焊有大合金块的齿片，对粉质粘土和粘土层有较好的适应性。钻进到碎石和岩性土时改用钻机，改用牙轮钻机（加配重）钻孔。钻头直径：φ1000mm，钻进参数： 压力、自重转速在粘土中 40～70r/min，在碎石、岩性土中 ＜ 40r/min，泵量为108m3/h，钻压在粘土中10-25（kPa） ，在碎石、岩性土中 ＜ 5-10（kPa）。 

 

 

　　 由于本工程地质条件复杂地层破碎程度明显所以此工程中灌注桩的成孔难度大，对于碎石、块石及这种风化基岩中钻进必须采用人工造浆才能使得孔壁稳定使得成孔工作顺利进行，防止塌孔、缩孔等空内事故的发生。泥浆配合比：膨润土10%、纯碱3~5%、CMC浆糊粉0.3%。 

 

　　 制备泥浆的性能指标表（针对粘性土层） 

 

　　 由于膨润土的目数越高其质量越好，因而将膨润土、纯碱、浆糊粉（CMC）和水搅拌一起后，按泥浆性能指标测定现场取之级配，才能投入生产，供施工使用。新配置的人工泥浆必须等待48小时后才可使用。 

 

　　 针对场地上层为粘性土层、下层有碎石层地质情况，基岩层采用人工造浆护壁，所以开孔时使用优质泥浆钻进，在继续钻进到碎石和基岩层时，泥浆性能要求：粘度：22～26s,泥皮厚度：0.8mm～1.2mm,密度：1.15～1.25g/cm3，在人工造浆中加入重晶石粉，使得护壁稳定，泥浆表面张力更强。 

 

　　 钻进中维持一定的泥浆的粘度和密度以及较薄的泥皮厚度是防止孔壁缩径、塌孔并能及时清除孔内钻渣的重要措施，密度在1.25左右，泥皮厚度在0.8mm～1.2mm条件下，可保持较好的孔壁稳定性。及时清理循环系统的沉渣，减少含砂量。如有塌孔则应及时加大泥浆浓度护住孔壁，并及时清除孔底的沉渣；上下钻杆时如发现有缩径现象，则要上下串动钻头或回转钻进清除缩径现象。 

 

 

　　 实际成桩土层钻进数据如表，采用上述措施后顺利按设计要求完成了施工工作量，并将原计划每7天成桩1根提前为5天成桩1根。经过专业部门检测，1号桩设计孔深43.25米，实际孔深43.44米，设计桩径1000毫米，实测1038～1255毫米，平均值1082.2毫米，沉渣厚度7厘米，桩孔偏心距20厘米，垂直度0.29%，成孔质量优良。 

 

 

　　 实践证明：在碎石、块石层等破碎土层中选用合适的施工设备，采取有效的泥浆配备及间隔跳打成孔工艺，采用牙轮钻头、钻杆加配重及较为合理的人工造浆配合比，钻孔灌注桩工程缩短了工期、防止了扩孔、塌孔等孔内事故的发生，提高了钻孔灌注桩的桩身质量。