孤石地層鉆孔灌注樁施工技術在工程實例中的應用

丁麗芳 （安徽省路港工程有限責任公司，安徽 合肥 230011）

1 引言

所謂孤石是指在非巖石地質的深度方向上存在的零散的大塊石頭，灌注樁施工中，當遇到孤石時常會出現卡鉆的現象，鉆頭無法鉆進，如若強制鉆設，嚴重的會損壞鉆機。現有技術中解決的方案一般是更換鉆機，采用沖擊鉆機將孤石砸碎或擠向孔壁內，而且對于水中樁施工還需要對現有的施工鋼平臺加固才能滿足沖擊鉆機施工要求，當反復更換鉆機時，鉆頭在鉆井操作過程中，很難保證鉆頭的移動方向與鉆井的長度方向平行，這樣在鉆孔過程中發生偏移時會產生擴孔現象，造成混凝土灌注量加大現象。

新城二路橋及新城二路工程位于六安市金安區城北鄉，分兩階段設計，包含新城二路橋梁及新城二路道路。新城二路橋：全長934.031m，其中橋梁長450m，接線長489.031m，道路寬為60m，橋梁寬為42m。跨淠東干渠橋主墩采用柱式實體橋墩，基礎采用群樁基礎，由于現場位于老河道，地質復雜，存在大量孤石地層。

2 技術特點

孤石地層鉆孔灌注樁施工技術采用彈性桿構成的阻攔機構，形成柵欄狀結構，當面臨孤石時，鉆筒在下探鉆進時，孤石使得彈性桿彈性變形，從而使得孤石進入兩相鄰彈性桿之間的入口，避免孤石掉落現象，確保能夠將孤石順利從鉆井內完全提出鉆井之外，鉆筒起到存儲孤石的作用。鉆筒的上端筒底處開設有通孔，方便將過多的泥漿排出鉆筒，有效提高了鉆孔施工效率。鉆筒的筒壁上開設有取料門，當鉆筒提出鉆孔后，打開取料門即可將鉆筒內的孤石取出，操作方便簡單。

3 工藝原理

孤石地層鉆孔灌注樁施工工法的工藝原理是在鄰近鉆筒下端筒口處沿著鉆筒的徑向方向布置多個與鉆筒半徑長度吻合的彈性桿，構成柵欄狀阻攔機構，相鄰彈性桿之間的間隙構成孤石通過的入口，利用彈性桿彈性復位形成對孤石的有效阻擋；在鉆筒的筒壁上設置連通孔，消除筒腔內因鉆筒在鉆進過程中產生的負壓力，在鉆筒上端筒底處開設通孔，將多余的泥漿排出鉆筒；在鉆筒的筒壁上開設單向鉸接弧形板狀結構取料門，鉆筒提出鉆孔后，打開取料門即可將鉆筒內孤石取出。

圖1 孤石地層鉆孔灌注樁施工原理圖

4 工藝流程

如圖2所示。

5 操作要點

①施工準備：施工前應對施工場地進行平整，雨季施工應做好排水措施，合理布置施工便道和施工順序，滿足各種施工設備的進出場及施工要求；根據樁基圖紙對各個樁的位置進行定位，定位后在樁位上利用紅漆做好標記。

圖2 孤石地層鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

②鉆筒制作：鉆筒制作包括：筒口焊接鉆刀——筒口內壁焊接固定桿和彈性桿——筒壁和筒底開設連通孔——設置取料門-筒底設置鉆桿。

③鉆機就位：鉆機底盤為伸縮式自動整平裝置，在操作室內有儀表準確顯示電子讀數。將鉆機的鉆桿中心與樁位中心對準，并依照駕駛室儀表的垂直度顯示，保證導桿垂直度。

④泥漿制備：泥漿的主要作用是護壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭，制備泥漿需根據土質確定，在粘性土中用原土造漿，成孔時在孔中注入清水；在其他土體中泥漿制備應選用高塑性粘土或膨潤土；制備泥漿時應根據施工機械、施工工藝及穿越土層的土質等情況進行配比設計。

⑤連接鉆桿與鉆機：在鉆筒制作完成及鉆機就位后，連接鉆桿與鉆機。鉆筒的下端筒口處設置有鉆刀，鄰近鉆筒的下端筒口處設置有用于阻擋孤石的阻攔機構，阻攔機構上設置有供孤石通過的入口，鉆筒上端筒底處延伸設置有用于與鉆機連接的鉆桿。

⑥開啟鉆機下鉆，并提取、夾持孤石；在連接鉆桿與鉆機并檢查無誤后，開啟鉆機并下鉆，鉆筒在遇到孤石時，孤石從鉆筒筒口處設置在的阻攔機構的入口進入至鉆筒的筒腔內，鉆筒的筒腔內可存儲較多的孤石。

⑦提取鉆頭并取出孤石：在提鉆的過程中，阻攔機構實施對孤石的阻擋，避免孤石掉落，從而將孤石一同提出鉆孔，孤石打撈上來后，將孤石從鉆筒內取出，無需更換鉆機類型即可繼續實現鉆孔操作。

完成上述一個循環后，繼續落鉆直至鉆孔完成。后續完成孔深測定、清孔、制作及安裝鋼筋籠、澆筑混凝土、破除樁頭、樁基檢測等工作。

6 質量安全主要控制措施

①做好測量、試驗的檢查工作，嚴格執行自檢和復核制度。對所有采用的測量、計量器具按規定定期檢驗，合格后方可投入使用。

②嚴格控制護壁泥漿的比重、含砂率和PH值等指標。

③樁基成孔后必須進行孔徑、孔深、孔斜率及沉碴厚度的檢測。

④設立專用泥漿池、沉淀池、排漿溝，對廢漿、污水進行集中，經常疏通泥漿溝，并做好無害化處理，按當地環保要求的指定地點排放。從根本上防止施工廢漿亂流。

⑤優先選用先進、新型的機械。同時采取有效措施降低施工噪音到允許值以下，并盡量減少夜間施工噪聲。

⑥對施工進場道路進行硬化，并在晴天經常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環境。

7 結論

孤石地層鉆孔灌注樁施工技術整體施工效率高，施工時安全可靠，勞動強度低，生態環境效益好，明顯降低了施工成本，縮短了施工工期，在新城二路橋及新城二路工程取得了成功應用，在推廣應用于非巖石的各種地質條件的樁基鉆設，特別在非巖石地質深度方向上存在零散的大塊石頭的地質條件下進行樁基鉆設。