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【摘 要】 昆明南站为昆明铁路枢纽内客运系统的重要组成部分，是规划的昆明地区大型综合性交通枢纽之一。雨棚桩247根，其中需超前钻工程桩111根，后注浆20根。根据地质勘探报告显示，本项目所处地区地下地质条件比较复杂，不良地质较多，给旋挖钻施工带来较多不便，本文詳细介绍了旋挖钻和冲击钻相结合的施工技术，对施工中应特别注意的技术要点进行了总结。
【关键词】 站房;桩基;岩溶;施工;钻孔灌注桩
1、工程概况
1.1工程简介
昆明南站地处昆明市呈贡县吴家营片区，为昆明铁路枢纽内客运系统的重要组成部分，是规划的昆明地区大型综合性交通枢纽之一，主要承担着云桂、渝昆、昆玉、沪昆客运专线的客车作业。高架平台共计436根桩，雨棚桩247根，其中需超前钻工程桩111根，后注浆20根。
1.2不良地质条件
工程地质条件复杂，存在多种不良地质条件，具体如下：
1）松软土：场区谷地分布（6）1-2层粘土为流塑～软塑状态，属软弱地基土，承载力较低，工程性质差，易坍塌。
2）膨胀土：场区丘坡分布第三系N2黏性土及表层残疾黏土为弱-中等膨胀土，挖方边坡应放缓，采取相应支挡措施。
3）岩溶：二叠系下统阳新组以碳酸盐岩为主，岩溶中等-强烈发育，施工过程中易发生偏锤、漏浆等现象。
4）地震液化：场地20m范围内零星分布稍密砂类土可能发生地震引发的饱和沙土液化和软土震陷，造成地基失稳或失效。
2、施工方案选择
根据地质勘探报告显示，本项目所处地区地下地质条件比较复杂，不良地质较多，给旋挖钻施工带来较多不便，结合本项目特点，经研究本项目钻孔桩准备采用旋挖钻进行钻孔施工，施工过程中出现流沙层、弱风化岩层及溶洞等不适合旋挖钻作业地质时改换冲击钻成孔。
3、施工方案
3.1工艺流程（见下图）
3.2施工步骤
3.2.1场地平整
钻机就位前需对场地进行平整，给钻机就位提供作业面，避免钻机发生倾斜甚至倾覆事故。
3.2.2测量定位及复检
桩位定位放样前测量人员根据施工图纸认真计算并复核桩位坐标，确保坐标无误后根据基线控制点、桩位平面图使用全站仪进行桩位放样，并打入明显标记，桩位放样确保准确无误，定位精度为1cm。经过监理复核后方可开钻。基点做特殊专门保护，不得损坏。
3.2.3埋设护筒
在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量孔深的基准点为护筒顶标高，根据顶标高计算出孔深。护筒采用8mm厚钢板制作，护筒内径大于钻头直径200mm，长度2.0m，护筒上部开设300×300mm溢浆口一个，护筒顶部高出地面200mm，周围夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒外侧需用黏土填实防止护筒下沉。
3.2.4钻机就位钻进
1）旋挖钻孔
旋挖钻就位时底座必须保持平稳，不发生倾斜移位，钻头定位误差不大于20mm。垂直度采用钻机自身的垂直检测装置控制。钻进深度采用测绳测量，测量后用50m钢尺复核测绳以防止测绳使用时间过长引起长度变化。钻至流沙层、弱风化岩层或发现溶洞时，停止旋挖钻钻进，换用冲击钻冲击钻孔。发现溶洞后需用黏土加片石回填后更换冲击钻进行冲击钻孔。
2）冲击钻孔
冲击钻就位后要根据十字定位桩复核钻头位置，位置准确后方可进行冲击钻孔。钻孔前需根据地质情况调整泥浆指标。每钻4～5m需验孔一次，在更换钻头时和容易发生缩孔处也应进行验孔。
3）当发生偏孔时需使用黏土加小片石回填至偏孔上方0.3～0.5m处重新钻孔。
4）进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500㎜和桩端持力层每钻进100～300mm时，应清孔取样一次，并应做记录。
5）冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔及护筒周围冒浆、失稳等情况时，应停止施工，采取措施后方可继续施工。
3.2.5成孔检测
钻孔过程中钻至设计孔深且通过钻渣取样满足设计进入持力层深度后，移开钻机，使用自制检孔器检测桩孔孔径和桩孔倾斜度，检测合格后报设计单位进行岩样确认，然后向监理进行成孔报验，报验合格后方可进行钢筋笼吊装。设计进入持力层深度为2D（粉质粘土）或2m（灰岩），孔径不得小于设计桩径，桩孔倾斜度≤0.5%。
3.2.6钢筋笼制作及安装
1）钢筋运至现场，须按型号、类别分别架空堆放。
2）钢筋笼制作：主筋的对接连接采用单面搭接焊，搭接长度≥10D，同一截面接头数量不得超过主筋根数的50%，相邻两个搭接截面间距≥35D;主筋与箍筋、螺旋筋与主筋之间均采用点焊。顶节和通用节加工为18m长，通过改变底节长度来适应不同桩长的需要。高压线影响区钢筋笼加工为6m/节。
3）焊接好的钢筋笼要安装声测管和注浆管，采用D51×3mm钢管作为声测管兼桩底注浆管，D32×3mm钢管作为侧向注浆管。声测管及注浆管均采用丝扣连接。3根注浆管均匀分布在加劲箍内侧并与加劲箍焊接，声测管从桩顶以上20cm延伸至桩底一下10cm处。2根注浆管相对安装在钢筋笼外侧，注浆管长度分别为15m和25m，并在注浆管底端安装33～40mm环形橡胶钢丝管，橡胶管上均匀布置3mm喷浆孔，间距80mm。
4）声测管及注浆管在安装时，均应注入清水，并封堵严密，防止渗漏。
5）检验合格的钢筋笼要悬挂标识牌，钢筋笼成品堆放要下垫方木，使钢筋笼不与地面接触，钢筋笼堆叠不得超过3层，以防止压坏钢筋笼，雨天时要覆盖彩条布防止钢筋笼淋雨生锈。
6）在钢筋笼外圈自上而下间隔4.0m设置一层保护层垫块，垫块直径100mm。垫块穿φ10钢筋焊于主筋外侧，每层均匀布置4块，以使钢筋笼居孔中。 7）钢筋笼分段吊放入孔，上下节主筋连接采用单面搭接焊。用钢管横跨在桩基口上，进行焊接，钢筋笼焊接完成后，应由专人扶住并居孔中心，缓慢下至设计深度，避免钢筋笼卡住或碰撞孔壁。
8）钢筋笼上端焊接直径20mm吊筋，吊筋长度根据桩顶标高和护筒标高进行确定，吊筋上端加工成圆环状，使用100×3mm钢管将钢筋笼吊在护筒边枕木上，以防止钢筋笼倾斜和触底。禁止将钢管直接搭放在护筒上，防止护筒下沉。
9）若砼不能紧接在钢筋笼吊装之后灌注混凝土，则钢筋笼应从孔内移出。在钢筋笼重新吊装前，应对钢筋笼及桩孔重新检验。
10）抗压试验桩钢筋笼吊装前要通知桩基检测单位进行应力传感器预埋工作。
11）钢筋笼加工后要进行隐蔽工程验收，在吊装过程中，应进行焊接质量验收。
钢筋笼制作允许偏差
序号 项目 允许偏差（mm）
1 钢筋骨架直径 ±10
2 主钢筋间距 ±10
3 加强筋间距 ±20
4 箍筋间距或螺旋筋间距 ±20
5 钢筋骨架垂直度 骨架长度1%
6 钢筋笼长度 ±100
3.2.7二次清孔
钢筋笼吊装完毕后立即进行导管安装，导管长度要根据孔深进行搭配，导管下口距孔底300～500mm。安装时要仔细检查每个接口是否正确安装胶圈，防止遗漏。导管连接要拧紧，导管上口安装泥浆泵接头，向导管内泵入泥浆，利用泥浆循环进行二次清孔。当孔底沉渣厚度≤50mm，且孔口出口内泥浆比重<1.25、含砂率≤8%、粘度≤28s后向监理报验，报验合格后方可进行混凝土灌注施工。
3.2.8水下混凝土灌注
1）二次清孔完毕后应立即进行混凝土灌注施工，在混凝土到达现场之前不得停止泥浆循环。
2）混凝土使用C40商品混凝土，应具有良好的和易性，坍落度宜为18～22cm，粗骨料最大粒径不得大于40mm。商品混凝土进入现场后，试验员必须每车混凝土进行塌落度测试，达不到规范要求的混凝土堅决不用。
3）水下混凝土浇注采用直径300mm导管，导管接头采用螺纹快速接头。导管初次使用前要做密闭实验，试水压力为0.6～1.0Mpa。漏水的导管要及时更换。
4）导管入孔后应徐徐转动导管，检查导管与钢筋笼之间是否卡在一起。
5）为使隔水塞能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm。灌注前向导管内放入球胆做为隔水塞，并在料斗下口防止钢盖板。开始浇注混凝土时，要求快放，使导管有足够的埋深。孔口安装排浆泵，返出的泥浆回收到回浆池中。
6）料斗容积不得小于2m3，使导管第一次埋入混凝土面以下2m以上。
7）导管埋入混凝土面深度宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，要有专人测量导管埋深及管内外混凝土的高差，填写混凝土的浇注记录。
8）水下混凝土必须连续施工，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。
水下混凝土灌注流程示意图
9）控制最后一次浇注量，因为混凝土上层存在一层与混凝土接触的浮浆层需要凿除，为此混凝土高度需超灌至桩顶上80cm，以便在混凝土硬化后查明强度情况，将设计标高以上的部分用风镐凿去。
3.2.9灌注桩施工操作要点
1）埋设护筒：孔口处应埋设铁护筒，护住孔口，护筒直径大于设计桩径200mm，壁厚4mm～8mm，深度为1500mm～2000mm。埋设铁护筒时，以桩位为基准，中心偏移不得超过50mm。护筒周围用粘土分层夯实，并经测量人员复测后方可开钻。
2）钻机就位：钻机就位时，要做到机座平稳，转盘中心与桩位偏差不得大于20mm。必须做到“三点一线”，即天车中心，回转器中心与钻头中心在同一铅垂线上。
3）钻机成孔：钻进主要技术参数为：钻压P：15～20kN;钻速N：20～40rPm;泵量Q：120～180m3/h。
4）清孔：钻至设计深度后，应采用反循环认真做好清孔工作，以保证孔底干净。
5）下钢筋笼：钢筋笼场内移运可用人工抬运或用平车加托架移运，不可使钢筋笼产生永久性变形;钢筋笼起吊要采用双点起吊，钢筋笼大时要用两个吊车同时多点起吊，对正孔位，徐徐下入，不准强行压入。吊放钢筋笼时，要求垂直入孔，不得碰孔壁。
6）下导管：导管连接要密封、顺直，导管下口离孔底300mm～500mm，导管平台应平整，夹板牢固可靠。
7）二次清孔：下完钢筋笼及导管后，设专人在混凝土浇灌前采用测绳准确丈量孔深及孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超过设计要求，应采用特殊接头连接砂石泵组和导管，使用泵吸反循环抽吸孔内沉渣，并置换孔内泥浆，直至清孔合格并作隐蔽检查报验后，才能进行混凝土灌注。
8）浇注混凝土：混凝土灌至钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮，可在孔口固定钢筋笼上端;灌注时间尽量缩短，防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差;当孔内混凝土面进入钢筋笼1000mm～2000mm时，应适当提升导管，减小导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。
【关键词】 站房;桩基;岩溶;施工;钻孔灌注桩
1、工程概况
1.1工程简介
昆明南站地处昆明市呈贡县吴家营片区，为昆明铁路枢纽内客运系统的重要组成部分，是规划的昆明地区大型综合性交通枢纽之一，主要承担着云桂、渝昆、昆玉、沪昆客运专线的客车作业。高架平台共计436根桩，雨棚桩247根，其中需超前钻工程桩111根，后注浆20根。
1.2不良地质条件
工程地质条件复杂，存在多种不良地质条件，具体如下：
1）松软土：场区谷地分布（6）1-2层粘土为流塑～软塑状态，属软弱地基土，承载力较低，工程性质差，易坍塌。
2）膨胀土：场区丘坡分布第三系N2黏性土及表层残疾黏土为弱-中等膨胀土，挖方边坡应放缓，采取相应支挡措施。
3）岩溶：二叠系下统阳新组以碳酸盐岩为主，岩溶中等-强烈发育，施工过程中易发生偏锤、漏浆等现象。
4）地震液化：场地20m范围内零星分布稍密砂类土可能发生地震引发的饱和沙土液化和软土震陷，造成地基失稳或失效。
2、施工方案选择
根据地质勘探报告显示，本项目所处地区地下地质条件比较复杂，不良地质较多，给旋挖钻施工带来较多不便，结合本项目特点，经研究本项目钻孔桩准备采用旋挖钻进行钻孔施工，施工过程中出现流沙层、弱风化岩层及溶洞等不适合旋挖钻作业地质时改换冲击钻成孔。
3、施工方案
3.1工艺流程（见下图）
3.2施工步骤
3.2.1场地平整
钻机就位前需对场地进行平整，给钻机就位提供作业面，避免钻机发生倾斜甚至倾覆事故。
3.2.2测量定位及复检
桩位定位放样前测量人员根据施工图纸认真计算并复核桩位坐标，确保坐标无误后根据基线控制点、桩位平面图使用全站仪进行桩位放样，并打入明显标记，桩位放样确保准确无误，定位精度为1cm。经过监理复核后方可开钻。基点做特殊专门保护，不得损坏。
3.2.3埋设护筒
在每个桩位定出十字控制桩后，进行护筒埋设工作，测量孔深的基准点为护筒顶标高，根据顶标高计算出孔深。护筒采用8mm厚钢板制作，护筒内径大于钻头直径200mm，长度2.0m，护筒上部开设300×300mm溢浆口一个，护筒顶部高出地面200mm，周围夯实，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒外侧需用黏土填实防止护筒下沉。
3.2.4钻机就位钻进
1）旋挖钻孔
旋挖钻就位时底座必须保持平稳，不发生倾斜移位，钻头定位误差不大于20mm。垂直度采用钻机自身的垂直检测装置控制。钻进深度采用测绳测量，测量后用50m钢尺复核测绳以防止测绳使用时间过长引起长度变化。钻至流沙层、弱风化岩层或发现溶洞时，停止旋挖钻钻进，换用冲击钻冲击钻孔。发现溶洞后需用黏土加片石回填后更换冲击钻进行冲击钻孔。
2）冲击钻孔
冲击钻就位后要根据十字定位桩复核钻头位置，位置准确后方可进行冲击钻孔。钻孔前需根据地质情况调整泥浆指标。每钻4～5m需验孔一次，在更换钻头时和容易发生缩孔处也应进行验孔。
3）当发生偏孔时需使用黏土加小片石回填至偏孔上方0.3～0.5m处重新钻孔。
4）进入基岩后，非桩端持力层每钻进300～500㎜和桩端持力层每钻进100～300mm时，应清孔取样一次，并应做记录。
5）冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔及护筒周围冒浆、失稳等情况时，应停止施工，采取措施后方可继续施工。
3.2.5成孔检测
钻孔过程中钻至设计孔深且通过钻渣取样满足设计进入持力层深度后，移开钻机，使用自制检孔器检测桩孔孔径和桩孔倾斜度，检测合格后报设计单位进行岩样确认，然后向监理进行成孔报验，报验合格后方可进行钢筋笼吊装。设计进入持力层深度为2D（粉质粘土）或2m（灰岩），孔径不得小于设计桩径，桩孔倾斜度≤0.5%。
3.2.6钢筋笼制作及安装
1）钢筋运至现场，须按型号、类别分别架空堆放。
2）钢筋笼制作：主筋的对接连接采用单面搭接焊，搭接长度≥10D，同一截面接头数量不得超过主筋根数的50%，相邻两个搭接截面间距≥35D;主筋与箍筋、螺旋筋与主筋之间均采用点焊。顶节和通用节加工为18m长，通过改变底节长度来适应不同桩长的需要。高压线影响区钢筋笼加工为6m/节。
3）焊接好的钢筋笼要安装声测管和注浆管，采用D51×3mm钢管作为声测管兼桩底注浆管，D32×3mm钢管作为侧向注浆管。声测管及注浆管均采用丝扣连接。3根注浆管均匀分布在加劲箍内侧并与加劲箍焊接，声测管从桩顶以上20cm延伸至桩底一下10cm处。2根注浆管相对安装在钢筋笼外侧，注浆管长度分别为15m和25m，并在注浆管底端安装33～40mm环形橡胶钢丝管，橡胶管上均匀布置3mm喷浆孔，间距80mm。
4）声测管及注浆管在安装时，均应注入清水，并封堵严密，防止渗漏。
5）检验合格的钢筋笼要悬挂标识牌，钢筋笼成品堆放要下垫方木，使钢筋笼不与地面接触，钢筋笼堆叠不得超过3层，以防止压坏钢筋笼，雨天时要覆盖彩条布防止钢筋笼淋雨生锈。
6）在钢筋笼外圈自上而下间隔4.0m设置一层保护层垫块，垫块直径100mm。垫块穿φ10钢筋焊于主筋外侧，每层均匀布置4块，以使钢筋笼居孔中。 7）钢筋笼分段吊放入孔，上下节主筋连接采用单面搭接焊。用钢管横跨在桩基口上，进行焊接，钢筋笼焊接完成后，应由专人扶住并居孔中心，缓慢下至设计深度，避免钢筋笼卡住或碰撞孔壁。
8）钢筋笼上端焊接直径20mm吊筋，吊筋长度根据桩顶标高和护筒标高进行确定，吊筋上端加工成圆环状，使用100×3mm钢管将钢筋笼吊在护筒边枕木上，以防止钢筋笼倾斜和触底。禁止将钢管直接搭放在护筒上，防止护筒下沉。
9）若砼不能紧接在钢筋笼吊装之后灌注混凝土，则钢筋笼应从孔内移出。在钢筋笼重新吊装前，应对钢筋笼及桩孔重新检验。
10）抗压试验桩钢筋笼吊装前要通知桩基检测单位进行应力传感器预埋工作。
11）钢筋笼加工后要进行隐蔽工程验收，在吊装过程中，应进行焊接质量验收。
钢筋笼制作允许偏差
序号 项目 允许偏差（mm）
1 钢筋骨架直径 ±10
2 主钢筋间距 ±10
3 加强筋间距 ±20
4 箍筋间距或螺旋筋间距 ±20
5 钢筋骨架垂直度 骨架长度1%
6 钢筋笼长度 ±100
3.2.7二次清孔
钢筋笼吊装完毕后立即进行导管安装，导管长度要根据孔深进行搭配，导管下口距孔底300～500mm。安装时要仔细检查每个接口是否正确安装胶圈，防止遗漏。导管连接要拧紧，导管上口安装泥浆泵接头，向导管内泵入泥浆，利用泥浆循环进行二次清孔。当孔底沉渣厚度≤50mm，且孔口出口内泥浆比重<1.25、含砂率≤8%、粘度≤28s后向监理报验，报验合格后方可进行混凝土灌注施工。
3.2.8水下混凝土灌注
1）二次清孔完毕后应立即进行混凝土灌注施工，在混凝土到达现场之前不得停止泥浆循环。
2）混凝土使用C40商品混凝土，应具有良好的和易性，坍落度宜为18～22cm，粗骨料最大粒径不得大于40mm。商品混凝土进入现场后，试验员必须每车混凝土进行塌落度测试，达不到规范要求的混凝土堅决不用。
3）水下混凝土浇注采用直径300mm导管，导管接头采用螺纹快速接头。导管初次使用前要做密闭实验，试水压力为0.6～1.0Mpa。漏水的导管要及时更换。
4）导管入孔后应徐徐转动导管，检查导管与钢筋笼之间是否卡在一起。
5）为使隔水塞能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm。灌注前向导管内放入球胆做为隔水塞，并在料斗下口防止钢盖板。开始浇注混凝土时，要求快放，使导管有足够的埋深。孔口安装排浆泵，返出的泥浆回收到回浆池中。
6）料斗容积不得小于2m3，使导管第一次埋入混凝土面以下2m以上。
7）导管埋入混凝土面深度宜为2～6m，严禁导管提出混凝土面，要有专人测量导管埋深及管内外混凝土的高差，填写混凝土的浇注记录。
8）水下混凝土必须连续施工，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。
水下混凝土灌注流程示意图
9）控制最后一次浇注量，因为混凝土上层存在一层与混凝土接触的浮浆层需要凿除，为此混凝土高度需超灌至桩顶上80cm，以便在混凝土硬化后查明强度情况，将设计标高以上的部分用风镐凿去。
3.2.9灌注桩施工操作要点
1）埋设护筒：孔口处应埋设铁护筒，护住孔口，护筒直径大于设计桩径200mm，壁厚4mm～8mm，深度为1500mm～2000mm。埋设铁护筒时，以桩位为基准，中心偏移不得超过50mm。护筒周围用粘土分层夯实，并经测量人员复测后方可开钻。
2）钻机就位：钻机就位时，要做到机座平稳，转盘中心与桩位偏差不得大于20mm。必须做到“三点一线”，即天车中心，回转器中心与钻头中心在同一铅垂线上。
3）钻机成孔：钻进主要技术参数为：钻压P：15～20kN;钻速N：20～40rPm;泵量Q：120～180m3/h。
4）清孔：钻至设计深度后，应采用反循环认真做好清孔工作，以保证孔底干净。
5）下钢筋笼：钢筋笼场内移运可用人工抬运或用平车加托架移运，不可使钢筋笼产生永久性变形;钢筋笼起吊要采用双点起吊，钢筋笼大时要用两个吊车同时多点起吊，对正孔位，徐徐下入，不准强行压入。吊放钢筋笼时，要求垂直入孔，不得碰孔壁。
6）下导管：导管连接要密封、顺直，导管下口离孔底300mm～500mm，导管平台应平整，夹板牢固可靠。
7）二次清孔：下完钢筋笼及导管后，设专人在混凝土浇灌前采用测绳准确丈量孔深及孔底沉渣厚度，如沉渣厚度超过设计要求，应采用特殊接头连接砂石泵组和导管，使用泵吸反循环抽吸孔内沉渣，并置换孔内泥浆，直至清孔合格并作隐蔽检查报验后，才能进行混凝土灌注。
8）浇注混凝土：混凝土灌至钢筋笼下端时，为防止钢筋笼上浮，可在孔口固定钢筋笼上端;灌注时间尽量缩短，防止混凝土进入钢筋笼时流动性变差;当孔内混凝土面进入钢筋笼1000mm～2000mm时，应适当提升导管，减小导管埋深，增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度。