沿海灰岩地区钻孔灌注桩成孔技术

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1、沿海灰岩地区钻孔灌注桩成孔技术韩双1　概述　　大连(一重)北方重型容器厂位于人工回填的海岸上，占地6万m2，主厂房高35m，吊车起重量为5600kN/2500kN，单柱垂直承载力20000kN，弯矩2000kN.m。设计采用钻孔灌注桩，一期工程φ1000mm桩73根、φ600mm桩256根，二期工程φ1000mm桩48根。要求桩端全断面进入持力层(中、微风化灰岩)，其中φ1000mm桩为1倍桩径、φ600mm桩为1.5倍桩径，钻孔垂直度偏差＜1%，终孔孔底沉渣＜5cm。我院承担的桩基项目一期工程于1

2、997年4月18日开工，1997年7月22日竣工，灌注砼1620m3，充盈系数1.53，钻孔进尺2891m，其中嵌岩730m；二期工程1998年7月16日开工，1998年11月2日竣工(由于建设单位爆破施工而停工46天)，灌注砼450m3，充盈系数1.50，钻孔进尺619.31m，其中嵌岩262m。2　工程地质和水文地质情况2.1　工程地质情况　　场地为人工回填海岸，距海堤40m。地层依次为：　　(1)素填土。分布连续，为近期回填物。由中～强风化灰岩块石、碎石及少量红粘土组成。最大粒径＞2000mm

3、，粒径＜200mm的占50%以上，呈松散状态，厚1.9～9.2m。　　(2)红粘土。主要为溶沟及溶蚀裂隙充填物，红棕色～黄褐色，可塑，厚0.5～2.55m。　　(3)强风化灰岩。黄褐色，风化裂隙发育，风化带厚0.75～8.3m。　　(4)中风化灰岩。浅灰～灰色，中厚层状，角砾构造。　　(5)微风化灰岩。灰色～深灰色，中厚层状，角砾构造。2.2　水文地质情况　　场地地处回填海岸地带，孔隙极发育，透水性好。地下水类型为孔隙水，水位-3.5～-4.5m。与海水有着密切联系，受潮汐影响变幅很大。3　施工方法

4、及技术措施　　所用设备：GPS-15型钻机7台，SPC-300H型钻机2台，3PNL型泥浆泵10台，φ89mm和φ114mm钻杆。3.1　素填土层钻进　　(1)该层孔隙发育且与海水连通，孔壁极易失稳，造成坍塌，特别是在涨潮落潮时，以液柱压力平衡法来维持孔壁稳定难度大。所以，施工前先埋设钢护筒，采用人工下挖2.0m，预先挖出上段块石，大粒径的块石采用挖掘机配合开挖，从面避免开钻就遇岩石不进尺及牙轮钻头安装不上的现象。　　(2)回填块石层和基岩采用PZ系列组合式牙轮钻头钻进及泥浆护壁正循环钻孔工艺。为了

5、防止坍孔、漏失现象的发生，泥浆密度要保证1.50kg/L，粘度31s，在潮差尺段泥浆密度要达到1.80kg/L，粘度35s，并制备足够的泥浆，随漏随堵。该层位钻进过程中，应随时注意观察钻机状态，当出现钻机剧烈跳动时，要降低钻压，减慢转速，防止钻杆折断或孔斜现象发生。　　(3)在二期工程中，由于建设单位对A轴、D轴共6个基础采用了先爆破、后回填、再钻孔的施工步骤，爆破深度4.20m，正好在地下水位线上。所以，在以后长时间的基岩钻进过程中，回填部分常常发生坍塌、漏失、扩径等现象，给正常施工带来了诸多困难

6、。为此，我院制定了新的补充方案，制作了6个4.5m长的钢护筒，每台钻机配1个，先用φ110mm钻头钻到4.20m处，拔出2.0m的护筒，安设4.5m护筒，再继续钻进，效率大大提高，避免了处理坍孔事故所需的大量人力、物力和时间。3.2　岩溶地层钻进3.2.1　石牙、溶沟、溶槽(见图1)的钻进　　由于该层棱尖发育、岩面倾斜、沟槽纵横，钻头不能全断面刻取岩石，稍一疏忽就造成机械、钻具严重损坏，酿成井内事故；也可能误认为已经嵌岩，最后达不到设计要求。钻进时钻压控制在5kN、转速＜17r/min，泥浆密度保持

7、1.50kg/L，若发现钻杆偏斜，应立即提升钻头到偏斜处1m以上进行纠斜钻进，用主卷扬系统严格控制进尺。当钻头平稳，全断面入岩后，才能恢复正常钻进。穿越此层时，小时效率很低，一般为110mm/h。图1　石牙、溶沟、溶槽示意图3.2.2　溶洞层位的钻进　　场区溶洞极发育，有60%的钻孔不同程度遇有溶洞，有的钻孔发现串珠状溶洞，最多达4层。平均每层岩石厚1.5m，最深孔深27m，7天才能完成一孔。针对此层，施工中采取了如下措施：　　(1)采用密度为1.30kg/L、粘度为30s的泥浆，以增大泥浆泵的容积

8、系数，提高上返流速，利于井内悬浮岩渣排出，并顺利在泥浆循环槽、沉淀池中沉淀。　　(2)钻头轴向加长。选用了1.8m长的组合牙轮钻头，起到充分的导正作用，避免了穿越溶洞顶盖到达溶洞底层时出现的偏斜、卡钻、夹钻等事故。　　(3)对3层或4层的溶洞，采用水下岩石松动爆破工艺措施。其方法是利用原勘察孔或重新打φ110mm的钻孔，计算药量后，根据溶洞的层位情况分层装入水胶炸药，采用非电塑料导爆管进行一次性起爆。经松动爆破后效果非常好。如某φ1000mm孔孔深18.6mm，地表下