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【摘要】以深圳市龙岗区北通道市政工程第二合同段第二标段冲孔灌注桩基础为例，介绍大孔径冲孔桩施工技术及经验。
【关键词】大直径；冲击钻孔施工；施工技术
【 Abstract 】 As to city district north channel municipal engineering second contract section section of the second punch filling pile foundation as an example, this paper presents the aperture punching pile construction technology and experience.
【 Key Words 】 large diameter; impact drilling construction; construction technology
中图分类号：U282+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
北通道位于深圳市龙岗区,西起水官高速公路,东至横坪公路,是龙岗区西北部的一条城市快速道路，龙城北高架桥起始桩号为：K10+136.21，终点桩号为：K11+230.98，全长1094.68m，双幅桥，每幅桥宽13.25m。桥梁桩基础采用冲孔灌注桩形式，桩径有φ1.1、φ1.3及φ1.6，均属于大桩径冲孔灌注桩。工程地质变化较大，且处于溶洞发育区，设计根据不同地质情况，设计为摩擦桩及嵌岩桩两种桩基础，最长桩长50.22米，全桥质量要求高，设计使用寿命长，并且工期紧张，选择合适的施工方法，制定合理的施工方案尤为重要。
二、桩基础施工
2.1主要地质概况
第一，淤泥层、人工回填土、石，厚0.3-10.0米，灰色、灰黑色，主要由粘性土夹少量碎、块石组成，结构以稍密为主。含大量腐木及10-15%砾砂，饱和，流～软塑，稍光滑，干强度高。第二，亚粘土层，浅红、灰白、灰黄色相杂。局部为灰黑色淤泥质，层厚0.3-30.0米，与砾砂交错分布。有较好的造浆性能。第三，砂砾层，主要为砾砂层，灰白、褐黄色相杂，饱和，松散-密实状态。层厚1.10-16.6米，底部含有卵石。第四，强风化层。层厚0.3-25.0米褐黄、褐红色为主，局部见灰白色。岩心呈土柱状，坚硬状态。第五，弱风化层及微风化层。弱风化层岩层厚0.2-30.0米，风化较强，裂隙发育，强度一般，微风化花岗岩，一般岩石完整，岩面新鲜、致密坚硬、强度较高。
2.2成孔方法和钻机类型选择
根据地质情况，适应本工程的最理想成孔方法是采用冲孔钻机冲击法成孔，其理由如下：第一，地质情况复杂，淤泥层、人工回填土较厚，表面呈流塑状。其下为亚粘土，砾砂等。第二，桥梁桩基础入岩深度大。地质资料揭示溶洞复杂，存在多层溶洞，且穿过较厚的微风化层，端承桩要求穿过有溶洞的微风化岩且进入完整的微风化岩层，岩石强度相当高，采用旋转钻则对钻机设备要求相当高，投入大。第三，冲击钻适应各种地层，特别是孤石的地层和卵石层及各类岩层，设备轻巧灵活，投入少，对场地要求不高，每墩可同时上2台钻机，满足工期短任务重的总体工期要求。
2.3钢护筒埋设及泥浆制备
2.3.1钢护筒埋置
钢护筒可以固定桩位，隔离地面水，保护孔口不坍塌，并形成一定的水头（静水压力），保护孔壁免于坍塌。成孔时应先在孔口设圆形6～8mm钢护筒，护筒内径比钻头直径大200mm～400mm，埋设平面误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。深一般为2～4m，如上部松土较厚，宜穿过松土层，以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm。开始时采用低锤（小冲程）密击，锤高0.4～0.6m，并及时加粘土造浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3～4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5～2.0m以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。
2.3.2泥浆制备
泥浆循环池根据现场道路及周围环境布置，泥浆池不小于2倍桩混凝土体积，泥浆处理池由泥浆池和沉淀池组成，形成泥浆循环系统。在粘土层段采用自然造浆方式进行护壁，淤泥或砂类土层段采用购置粘土造浆，造浆用的粘土塑性指数应大于15。浆液的比重、粘度、胶体率等指标经现场试验以符合该地层护壁要求，一般技术指标要求见表1。
表1：泥浆性能指标要求表
相对度 粘度(s) 胶体率(%) 失水率(%) 泥皮厚 静切力(Pa) 酸碱度(ph)
1.2～1.4 22～30 ≥95 ≤20 ≤3mm/min 3～5 8～11
2.4钻机及钻头的选择
根据地质情况和岩石强度，选择8t或10t冲孔钻机，每墩两台。钻头选用7-8t重十字冲锤和六角冲锤，钻头底部加焊高强度耐磨冲击块。
2.5钻机就位
钻机就位前应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机就位时，底座用枕木塞实、垫牢，保证钻机钻进过程中不移位或沉陷，并保持底座水平，钢丝绳中心与桩位中心在同一条垂直线上。
2.6冲孔
2.6.1钻头选择
选择合适钻头，对于砂层、砂砾层等以选择十字冲锤为宜，较坚硬岩层应选用六角冲锤，钻头重量与钻机起重能力相匹配。
2.6.2冲程
注意控制冲程，在开孔初期及覆盖层、强风化层必须使用小冲程，以不超过两米为宜；在强度较高的岩层应尽量使用较高冲程，一方面提高破岩能力，加快冲孔能力，另一方面使钻头有充分旋转的空间，以保证孔壁圆顺，但冲程不宜超过4米。
2.7清孔和验孔
2.7.1检孔前的清孔
采用泵吸反循环，吸出孔底沉渣，循环泥浆通过旋流器分离出细纱及粉沙，以降低含砂率，和泥浆比重，采用泵吸反循环和旋流器清孔，可以使泥浆比重降至1.2左右，含砂率降至2%以下。
2.7.2验孔
采用电子仪检孔，检测结果：使用冲击法施工的钻孔状无论孔径、斜率、圆顺情况均满足设计和规范要求。
2.7.3下钢筋笼之前和灌注水下混凝土之前清孔
本工程采用每立方米泥浆加入25-50公斤粘粉，并按每立方米加入1.0-1.5公斤CMC（羧甲基纤维素），通过泥浆反复循环改善泥浆性能，效果比较明显。改善之前泥浆性能为：胶体率85-88%、含砂率5%以上、黏度15-17S、比重1.25-1.3；改善泥浆性能之后胶体率95-99%、含砂率2%以下、黏度18-20S、比重1.2以下。在下钢筋笼之后，灌注混凝土之前还要进行最后一次清孔，本工程采用泵吸反循环和正循环同时进行的方法来清孔，效果非常好，抽心检查结果表明混凝土与岩石结合非常好，无一点夹渣。
2.8下钢筋笼和灌注混凝土
钢筋笼主筋分别为φ28mm、φ25mm、φ22mm钢筋，钢筋笼长约15.0-52.0米，重1.5-5.5t，分节安装，采用C25水下混凝土浇注，采用350mm导管进行水下混凝土灌注，灌注前对导管进行试拼，和抗拉实验，混凝土塌落度为18-22cm。水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5m左右。严禁导管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量。 当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。
2.9清理桩头
等桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拆除护筒并凿除桩头多余砼。达到桩顶设计标高，凿除桩头砼采用人工手工凿除，不采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。
3.结束语
3.1冲击法施工优点
3.1.1设备简单灵活，不许要大型起重设备配合，机械投入少，施工成本低。
3.1.2对场地要求不高，根据需要可同时上多台钻机，便于把握工期。
3.1.3适应性强，冲击法施工几乎适应各类地层和任何地质情况（如有抛石、孤石的地层，卵石层，熔岩层，坚硬岩层），具有独特的施工优点，
3.1.4常用于桩基水下混凝土灌注失败的施工事故处理，冲击法是唯一的选择。
3.2泥浆性能控制
控制大深孔桩基成孔及桩基质量的关键在于泥浆性能的控制，换道立交桥泥浆性能控制是根据现场、经济、适用、简便等方面考虑并经现场和室内多次试验来确定掺量，在施工过程中严格控制泥浆指标，从而保证泥浆性能最好、孔底沉渣最少来保证桩的质量。
【參考文献】
[1]顾鹏程. 具有防自翻功能的冲孔桩机[Z]. CN102134961A: ,2011.[2]钱治国. 冲孔桩施工技术方案的探讨[J]. 中国建材科技,2011,(2).[3]王伟. 人工挖孔桩变为冲孔桩在排洪沟改造中的应用[J]. 建筑施工,2010,(10).
【关键词】大直径；冲击钻孔施工；施工技术
【 Abstract 】 As to city district north channel municipal engineering second contract section section of the second punch filling pile foundation as an example, this paper presents the aperture punching pile construction technology and experience.
【 Key Words 】 large diameter; impact drilling construction; construction technology
中图分类号：U282+.3 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
北通道位于深圳市龙岗区,西起水官高速公路,东至横坪公路,是龙岗区西北部的一条城市快速道路，龙城北高架桥起始桩号为：K10+136.21，终点桩号为：K11+230.98，全长1094.68m，双幅桥，每幅桥宽13.25m。桥梁桩基础采用冲孔灌注桩形式，桩径有φ1.1、φ1.3及φ1.6，均属于大桩径冲孔灌注桩。工程地质变化较大，且处于溶洞发育区，设计根据不同地质情况，设计为摩擦桩及嵌岩桩两种桩基础，最长桩长50.22米，全桥质量要求高，设计使用寿命长，并且工期紧张，选择合适的施工方法，制定合理的施工方案尤为重要。
二、桩基础施工
2.1主要地质概况
第一，淤泥层、人工回填土、石，厚0.3-10.0米，灰色、灰黑色，主要由粘性土夹少量碎、块石组成，结构以稍密为主。含大量腐木及10-15%砾砂，饱和，流～软塑，稍光滑，干强度高。第二，亚粘土层，浅红、灰白、灰黄色相杂。局部为灰黑色淤泥质，层厚0.3-30.0米，与砾砂交错分布。有较好的造浆性能。第三，砂砾层，主要为砾砂层，灰白、褐黄色相杂，饱和，松散-密实状态。层厚1.10-16.6米，底部含有卵石。第四，强风化层。层厚0.3-25.0米褐黄、褐红色为主，局部见灰白色。岩心呈土柱状，坚硬状态。第五，弱风化层及微风化层。弱风化层岩层厚0.2-30.0米，风化较强，裂隙发育，强度一般，微风化花岗岩，一般岩石完整，岩面新鲜、致密坚硬、强度较高。
2.2成孔方法和钻机类型选择
根据地质情况，适应本工程的最理想成孔方法是采用冲孔钻机冲击法成孔，其理由如下：第一，地质情况复杂，淤泥层、人工回填土较厚，表面呈流塑状。其下为亚粘土，砾砂等。第二，桥梁桩基础入岩深度大。地质资料揭示溶洞复杂，存在多层溶洞，且穿过较厚的微风化层，端承桩要求穿过有溶洞的微风化岩且进入完整的微风化岩层，岩石强度相当高，采用旋转钻则对钻机设备要求相当高，投入大。第三，冲击钻适应各种地层，特别是孤石的地层和卵石层及各类岩层，设备轻巧灵活，投入少，对场地要求不高，每墩可同时上2台钻机，满足工期短任务重的总体工期要求。
2.3钢护筒埋设及泥浆制备
2.3.1钢护筒埋置
钢护筒可以固定桩位，隔离地面水，保护孔口不坍塌，并形成一定的水头（静水压力），保护孔壁免于坍塌。成孔时应先在孔口设圆形6～8mm钢护筒，护筒内径比钻头直径大200mm～400mm，埋设平面误差为50mm，竖直线倾斜不大于1％。深一般为2～4m，如上部松土较厚，宜穿过松土层，以保护孔口和防止塌孔。然后使冲孔机就位，冲击钻应对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm。开始时采用低锤（小冲程）密击，锤高0.4～0.6m，并及时加粘土造浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3～4m后，才加快速度，加大冲程，将锤提高至1.5～2.0m以上，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。
2.3.2泥浆制备
泥浆循环池根据现场道路及周围环境布置，泥浆池不小于2倍桩混凝土体积，泥浆处理池由泥浆池和沉淀池组成，形成泥浆循环系统。在粘土层段采用自然造浆方式进行护壁，淤泥或砂类土层段采用购置粘土造浆，造浆用的粘土塑性指数应大于15。浆液的比重、粘度、胶体率等指标经现场试验以符合该地层护壁要求，一般技术指标要求见表1。
表1：泥浆性能指标要求表
相对度 粘度(s) 胶体率(%) 失水率(%) 泥皮厚 静切力(Pa) 酸碱度(ph)
1.2～1.4 22～30 ≥95 ≤20 ≤3mm/min 3～5 8～11
2.4钻机及钻头的选择
根据地质情况和岩石强度，选择8t或10t冲孔钻机，每墩两台。钻头选用7-8t重十字冲锤和六角冲锤，钻头底部加焊高强度耐磨冲击块。
2.5钻机就位
钻机就位前应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机就位时，底座用枕木塞实、垫牢，保证钻机钻进过程中不移位或沉陷，并保持底座水平，钢丝绳中心与桩位中心在同一条垂直线上。
2.6冲孔
2.6.1钻头选择
选择合适钻头，对于砂层、砂砾层等以选择十字冲锤为宜，较坚硬岩层应选用六角冲锤，钻头重量与钻机起重能力相匹配。
2.6.2冲程
注意控制冲程，在开孔初期及覆盖层、强风化层必须使用小冲程，以不超过两米为宜；在强度较高的岩层应尽量使用较高冲程，一方面提高破岩能力，加快冲孔能力，另一方面使钻头有充分旋转的空间，以保证孔壁圆顺，但冲程不宜超过4米。
2.7清孔和验孔
2.7.1检孔前的清孔
采用泵吸反循环，吸出孔底沉渣，循环泥浆通过旋流器分离出细纱及粉沙，以降低含砂率，和泥浆比重，采用泵吸反循环和旋流器清孔，可以使泥浆比重降至1.2左右，含砂率降至2%以下。
2.7.2验孔
采用电子仪检孔，检测结果：使用冲击法施工的钻孔状无论孔径、斜率、圆顺情况均满足设计和规范要求。
2.7.3下钢筋笼之前和灌注水下混凝土之前清孔
本工程采用每立方米泥浆加入25-50公斤粘粉，并按每立方米加入1.0-1.5公斤CMC（羧甲基纤维素），通过泥浆反复循环改善泥浆性能，效果比较明显。改善之前泥浆性能为：胶体率85-88%、含砂率5%以上、黏度15-17S、比重1.25-1.3；改善泥浆性能之后胶体率95-99%、含砂率2%以下、黏度18-20S、比重1.2以下。在下钢筋笼之后，灌注混凝土之前还要进行最后一次清孔，本工程采用泵吸反循环和正循环同时进行的方法来清孔，效果非常好，抽心检查结果表明混凝土与岩石结合非常好，无一点夹渣。
2.8下钢筋笼和灌注混凝土
钢筋笼主筋分别为φ28mm、φ25mm、φ22mm钢筋，钢筋笼长约15.0-52.0米，重1.5-5.5t，分节安装，采用C25水下混凝土浇注，采用350mm导管进行水下混凝土灌注，灌注前对导管进行试拼，和抗拉实验，混凝土塌落度为18-22cm。水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5m左右。严禁导管漏水或导管底口进水（即封不住底）而造成断桩事故，保证施工质量。 当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初凝，解除对钢筋笼固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。
2.9清理桩头
等桩头砼强度达到设计值的25%时，立即拆除护筒并凿除桩头多余砼。达到桩顶设计标高，凿除桩头砼采用人工手工凿除，不采用爆破或其它影响桩身质量的方法进行。
3.结束语
3.1冲击法施工优点
3.1.1设备简单灵活，不许要大型起重设备配合，机械投入少，施工成本低。
3.1.2对场地要求不高，根据需要可同时上多台钻机，便于把握工期。
3.1.3适应性强，冲击法施工几乎适应各类地层和任何地质情况（如有抛石、孤石的地层，卵石层，熔岩层，坚硬岩层），具有独特的施工优点，
3.1.4常用于桩基水下混凝土灌注失败的施工事故处理，冲击法是唯一的选择。
3.2泥浆性能控制
控制大深孔桩基成孔及桩基质量的关键在于泥浆性能的控制，换道立交桥泥浆性能控制是根据现场、经济、适用、简便等方面考虑并经现场和室内多次试验来确定掺量，在施工过程中严格控制泥浆指标，从而保证泥浆性能最好、孔底沉渣最少来保证桩的质量。
【參考文献】
[1]顾鹏程. 具有防自翻功能的冲孔桩机[Z]. CN102134961A: ,2011.[2]钱治国. 冲孔桩施工技术方案的探讨[J]. 中国建材科技,2011,(2).[3]王伟. 人工挖孔桩变为冲孔桩在排洪沟改造中的应用[J]. 建筑施工,2010,(10).