复杂地质条件下钻孔灌注桩施工质量控制

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1、复杂地质条件下钻孔灌注桩施工质量控制：哈大客专某特大桥工程，我部施工区段地质条件复杂，灌注桩数量为4758根，通过采取一系列质量控制措施，顺利完成复杂地质条件下灌注桩的施工。结合实际情况就一系列质量控制措施中的几个主要方面做出总结，为类似地质的桩基施工提供参考。　　关键词：复杂地质；钻孔灌注桩；质量；控制　　：TQ639.2：A：1671－7597（2011）0310152－01　　　　1工程概况　　哈尔滨至大连高速铁路客运专线某特大桥工程全长56.46km，中心里程DK803＋269。桥址处于第二松花江、饮马河漫滩、一级阶地及二级阶地区，地形较为平坦。

2、我部施工内容包括18Km的主线施工及22.58Km的架桥施工，桥梁基础均采用钻孔灌注桩，共计4758根灌注桩，灌注桩直径有1m、1.25m、1.5m三种。本段地质构造为粉质粘土层、淤泥质粘土层、中粗砂层、泥岩夹砂岩层。其中泥岩夹砂岩层的单轴抗压强度0.21MPa-26.9MPa。地质情况复杂且钻进困难。因此，保证成桩质量和效率成为关键。　　2地质情况　　工程设计文件提供的地质情况为：主要地层为第四系全新统人工填筑粉质粘土、细砂，冲积淤泥质粉质黏土、粉质黏土、砂类土、细圆砾土，第四系上更新统冲积黏质黄土，白垩系泥岩，砂质泥岩等，单轴抗压强度为60-300k

3、pa，局部最大单轴抗压强度为400kpa。　　根据设计地质资料，初期选用反循环钻机进行试孔，成孔效率极低，钻进至40米时已经耗时达3天，不再进尺，钻头磨损严重；后采用中联220型旋挖钻钻机配备摩阻杆进行试孔，结果同上。　　根据钻孔所得岩样，经专家初步判断地质条件与设计所提供存在差异，故项目部沿线按每500m进行地质钻探取样，对岩样进行单轴抗压强度测试，经测定地层情况为：上部为粘性土及中粗砂类，下部为泥岩夹砂岩层，各层分部不均且其中泥岩夹砂岩层的单轴抗压强度0.21MPa-26.9MPa。　　3主要质量控制措施　　3.1选用适合该地质成孔的机械设备　　3.

4、1.1反循环钻机施工。本工程地质条件复杂且泥砂岩硬度较高。一般的反循环钻机，由于带动钻杆的卷扬机功率、钻杆直径以及传递至钻头的扭力都比较小，在钻进硬度较高的地层耗时较长，成孔效率大大降低（单桩成孔时间均在72小时以上），而且在钻进过程中高硬度泥砂岩对钻头的磨损非常严重，在钻进泥砂岩层时经常要对钻头上的合金进行补充，合金消耗量大。再次在钻机加压过程中对钻杆的损伤大。往往造成维修钻机的时间大于钻进时间。　　3.1.2冲击钻施工。冲击钻成孔灌注桩适用于黄土、粘性土或粉质粘土和人工杂填土层中应用，特别适合于在有孤石的砂砾石层、漂石层、坚硬土层、岩层中使用，对流沙

5、层亦可克服，但对淤泥及淤泥质土，则应慎重使用。　　经过初期的反循环钻机施工，项目部采用冲击钻进行试钻，主要存在如下问题：①地质情况复杂，各分层地质特性相差大，在不同地层中钻进时需要对泥浆比重进行较大调整，泥浆护壁控制难度大；②在不同地层钻进时需选用不同的钻头及冲击速度，钻进控制难度大；③在本次试桩中曾几次出现砂层孔壁坍塌，当钻进至岩层时，极容易发生孔位倾斜，回填片石至偏孔上方300-500mm处，然后重新成孔仍无法避免此问题。成孔质量无法保证。　　3.1.3旋挖钻钻孔施工。旋挖钻机的扭矩较大，在钻进硬度较高的地层耗时短，钻头磨损小，成桩时间短，可以满足工

6、期要求。其中钻杆及钻头选择对钻进施工影响较大。　　1）钻杆的选择。旋挖钻机的钻杆可分为三种：摩阻式伸缩钻杆、机锁式钻杆、自锁凯式钻杆。摩阻式伸缩钻杆适合地层为沙层、土层、淤泥层以及强风化层的钻进施工；机锁钻杆是现在钻机普遍使用的钻杆，这种钻杆加压点少，受力均匀，但是对机操手水平要求较高，需找出加压点，优点：维修简单；自锁凯式钻杆加压点多，对力的传导效果好，代表机型为迈特180钻机，这种钻杆对机操手水平要求底，便于操作，但是维修比较困难。　　2）钻头的选择。钻头可根据底部刀盘开口的不同分为两种，一种为双向开口的捞沙斗，开口面积为1/2钻头底面积，另外一种为

7、单开口的捞沙斗，开口面积为1/3钻头底面积。双向开口的捞沙斗适合钻进土、沙、及强风化岩。单向开口的捞沙斗适合钻进中风化岩层。在钻进较软底层时，钻头底部斗齿和钻头刀盘之间的夹角控制在40-42°，在钻进较硬的地层时，钻头斗齿与刀盘之间夹角不宜超过44°。　　3.1.4选定钻机设备。1）采用旋挖钻机进行钻进施工，要求钻机最大输出扭矩力为180KNm以上，并且机械的主要配备为机锁钻杆、捞砂斗。其中机锁钻杆为意大利或德国进口的高强度钢钻杆为宜。此施工方法单根桩平均成孔时间为8小时，每天每台钻机成孔2孔/天。2）采取反循环钻机与旋挖钻机相结合的方式进行钻进。反循环

8、钻机钻进上部粘土层及砂层平均时间为10小时，当钻进至岩层时改由旋挖钻机进行钻进，